ปฏิกิริยาการกำจัด เป็น ปฏิกิริยาอินทรีย์ประเภทหนึ่งที่หมู่แทนที่สองหมู่ถูกกำจัดออกจากโมเลกุลในกลไกปฏิกิริยา แบบขั้นตอนเดียวหรือสองขั้นตอน ^{[ 2 ]}กลไกปฏิกิริยาที่พบได้บ่อยที่สุดคือกลไกแบบขั้นตอนเดียวที่เรียกว่าปฏิกิริยา E2และกลไกแบบสองขั้นตอนที่เรียกว่าปฏิกิริยา E1ตัวเลขในสัญลักษณ์ Hughes–Ingoldไม่ได้หมายถึงจำนวนขั้นตอนในกลไก แต่หมายถึงความเป็นโมเลกุลของจลนศาสตร์ปฏิกิริยา : E2 เป็นแบบสองโมเลกุล (อันดับสอง) ในขณะที่ E1 เป็นแบบโมเลกุลเดียว (อันดับหนึ่ง) ในกรณีที่โมเลกุลสามารถทำให้แอนไอออน เสถียรได้ แต่มีหมู่ที่หลุดออก ได้ยาก จะมี ปฏิกิริยาประเภทที่สามคือE1 สุดท้ายการไพโรไลซิสของเอ สเทอร์ แซนเทตและอะซิเตตดำเนินไปตามกลไกการกำจัด "ภายใน" กลไกE ปฏิกิริยาทั้งหมดเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการสูญเสีย หมู่ ที่มีพันธะซิกมาเพื่อสร้างพันธะไพบนโครงสร้าง เช่น การสูญเสีย อะตอม ไฮโดรเจนและฮาโลเจนจากแอลเคนเพื่อสร้างแอลคีน

กลไก E2 เป็นกลไกการกำจัดแบบสองโมเลกุลเกี่ยวข้องกับกลไกขั้นตอนเดียว และมีลักษณะดังต่อไปนี้:

• โดยทั่วไปปฏิกิริยานี้จะเกิดขึ้นกับแอลคิลเฮไลด์ ที่มีการแทนที่แบบปฐมภูมิ แต่ก็สามารถเกิดขึ้นได้กับแอลคิลเฮไลด์แบบทุติยภูมิบางชนิดและสารประกอบอื่นๆ ด้วย
• อัตราการเกิดปฏิกิริยาเป็นอันดับสองเนื่องจากได้รับอิทธิพลจากทั้งแอลคิลเฮไลด์และเบส (ปฏิกิริยาสองโมเลกุล)
• เนื่องจากกลไก E2 ส่งผลให้เกิดพันธะไพ (pi bond) ดังนั้นหมู่ที่หลุดออกไปสองหมู่ (มักจะเป็นไฮโดรเจนและฮาโลเจน ) จึงต้องอยู่ในตำแหน่งแอน ติเพ อริแพลนาร์ (antiperiplanar) สถานะเปลี่ยนผ่านแบบ แอนติเพอริแพลนาร์ จะมีโครงสร้างแบบสลับ (staggered conformation) ซึ่ง มีพลังงานต่ำกว่า สถานะเปลี่ยนผ่านแบบ ซินเพอริแพลนาร์ (synperiplanar)ซึ่งมี โครงสร้าง แบบบัง (eclipsed conformation) ซึ่งมีพลังงานสูงกว่า กลไกปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างแบบสลับนั้นเหมาะสมกว่าสำหรับปฏิกิริยา E2 (ต่างจากปฏิกิริยา E1)
• โดยทั่วไป E2 จะใช้เบส ที่แรง เบส นั้นต้องแรงพอที่จะกำจัดไฮโดรเจนที่มีฤทธิ์เป็นกรดอ่อนได้
• เพื่อให้เกิดพันธะไพ (pi bond) ^การผสมไฮบริด ของ คาร์บอนจะต้องลดลงจากsp³เป็น^sp²
• พันธะ CH อ่อนลงในขั้นตอนที่กำหนดอัตราการเกิด ปฏิกิริยา ดังนั้นจึง สังเกตเห็น ผลกระทบของไอโซโทปดิวเทอเรียม หลัก ที่มากกว่า 1 มาก (โดยทั่วไปคือ 2-6)
• กลไกปฏิกิริยา E2 แข่งขันกับ กลไกปฏิกิริยา S </sub>2ได้ หากเบสสามารถทำหน้าที่เป็นนิวคลีโอไฟล์ได้ด้วย (ซึ่งเป็นจริงสำหรับเบสทั่วไปหลายชนิด)

ตัวอย่างของปฏิกิริยาประเภทนี้ในแผนภาพที่ 1คือปฏิกิริยาของไอโซบิวทิลโบรไมด์กับโพแทสเซียมเอทอกไซด์ในเอทานอลผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาคือไอโซบิว ที น เอทานอล และโพแทสเซียมโบรไมด์

กลไก E1 เป็นการกำจัดแบบโมเลกุลเดี่ยวซึ่งเกี่ยวข้องกับกลไกสองขั้นตอน:

1. การแตกตัวเป็นไอออน : พันธะคาร์บอน-ฮาโลเจนแตกออก ทำให้เกิดคาร์โบแคตไอออนเป็นตัวกลาง
2. การกำจัดโปรตอนออกจากคาร์โบแคตไอออน

ปฏิกิริยา E1 มีลักษณะดังต่อไปนี้:

• โดยทั่วไปปฏิกิริยา E1 จะเกิดขึ้นกับ แอลคิลเฮไลด์ ระดับตติยภูมิแต่ก็สามารถเกิดขึ้นได้กับแอลคิลเฮไลด์ระดับทุติยภูมิบางชนิด
• อัตราการเกิดปฏิกิริยาได้รับอิทธิพลจากความเข้มข้นของแอลคิลเฮไลด์เท่านั้น เนื่องจากขั้นตอนการเกิดคาร์โบแคตไอออนเป็นขั้นตอนที่ช้าที่สุด หรือที่เรียกว่าขั้นตอนกำหนดอัตราดังนั้นจึง ใช้ จลนศาสตร์อันดับหนึ่ง (แบบโมเลกุลเดี่ยว) ได้
• ปฏิกิริยานี้มักเกิดขึ้นในกรณีที่ไม่มีเบสเลย หรือมีเพียงเบสอ่อนๆ (สภาวะเป็นกรดและอุณหภูมิสูง)
• ปฏิกิริยา E1 แข่งขันกับปฏิกิริยาS 1 เนื่องจากมีตัวกลางคาร์โบแคทไอออนิกที่เหมือนกัน
• มีการสังเกตพบ ปรากฏการณ์ไอโซโทปดิวเทอเรียมทุติย ภูมิ ที่มีค่ามากกว่า 1 เล็กน้อย (โดยทั่วไปอยู่ที่ 1 - 1.5)
• ไม่มีข้อกำหนดเรื่องแอนติเพอริแพลนาร์ ตัวอย่างเช่นการไพโรไลซิสของเอสเทอร์ซัลโฟเนตของเมนทอล บางชนิด :

ผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาA เท่านั้น ที่เกิดจากการกำจัดแบบแอนติเพอริแพลนาร์ การมีอยู่ของผลิตภัณฑ์Bบ่งชี้ว่ากลไก E1 กำลังเกิดขึ้น^{[ 3 ]}

• ปฏิกิริยา นี้เกิดขึ้นควบคู่ไปกับปฏิกิริยาการจัดเรียงตัวใหม่ ของคาร์โบแคทไอออน

ตัวอย่างในแผนภาพที่ 2คือปฏิกิริยาของเทอร์ท-บิวทิลโบรไมด์กับโพแทสเซียมเอทอกไซด์ในเอทานอล

ปฏิกิริยาการกำจัดแบบ E1 เกิดขึ้นกับแอลคิลเฮไลด์ที่มีหมู่แทนที่จำนวนมากด้วยเหตุผลหลักสองประการ

• อัลคิลเฮไลด์ที่มีหมู่แทนที่จำนวนมากจะมีขนาดใหญ่ ทำให้มีพื้นที่จำกัดสำหรับกลไกแบบ E2 ขั้นตอนเดียว ดังนั้นกลไกแบบ E1 สองขั้นตอนจึงเป็นที่นิยมมากกว่า
• คาร์โบแคตไอออนที่มีหมู่แทนที่จำนวนมากจะมีเสถียรภาพมากกว่าคาร์โบแคตไอออนที่มีหมู่เมทิลหรือหมู่แทนที่หลัก เสถียรภาพดังกล่าวทำให้มีเวลาเพียงพอสำหรับกลไก E1 แบบสองขั้นตอนที่จะเกิดขึ้น

หาก เส้นทาง และ E1 กำลังแข่งขันกัน เส้นทาง E1 อาจได้รับความได้เปรียบโดยการเพิ่มความร้อน

คุณสมบัติเฉพาะ :

1. สามารถจัดเรียงใหม่ได้
2. ไม่ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นและความเป็นเบสของสารตั้งต้น

การกำจัดนั้นไม่ปกติในปฏิกิริยาที่อาศัยอนุมูลอิสระแต่อนุมูลอิสระสามารถกำจัดหมู่ที่เสถียรเพื่อให้ได้โอเลฟินได้^{[ 4 ]}

ตัวอย่างเช่น เมื่อโพลีสไตรีนสลายตัวเมื่อได้รับความร้อนที่อุณหภูมิสูงกว่า 300  °C จะเกิด โมโนเมอร์สไตรีน ขึ้นผ่านกลไกการกำจัดอนุมูลอิสระ: ^{[ 5 ]}

ในกระบวนการนี้ อนุมูลอิสระตัวใหม่จะถูกสร้างขึ้นบนสายโซ่พอลิเมอร์ ซึ่งสามารถเกิดปฏิกิริยาในลักษณะเดียวกันต่อไปเพื่อสร้างโมเลกุลสไตรีนเพิ่มขึ้นได้อีก

อีกทางเลือกหนึ่ง อนุมูลอิสระสามารถเกิด ปฏิกิริยา การกระจายตัวผ่านกลไกการกำจัดอนุมูลอิสระได้:

ในกระบวนการนี้ อนุมูลอิสระตัวหนึ่งจะดึงอะตอมไฮโดรเจนจากอนุมูลอิสระตัวอื่นที่เหมือนกัน เพื่อสร้างสารที่ไม่ใช่อนุมูลอิสระสองชนิด ได้แก่ แอลเคนและแอลคีน

ปฏิกิริยาการกำจัดอนุมูลอิสระพบได้ในเส้นทางที่เร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์ ในปฏิกิริยาดีไฮโดรจีเนชันของอะซิล-CoAเพื่อสร้างเอนอยล์-CoA นั้นFADรับโปรตอนสองตัวและอิเล็กตรอนสองตัวเพื่อสร้างFADH2ภายใต้การเร่งปฏิกิริยาของอะซิล-CoA ดีไฮโดรจีเนส^{[ 6 ]} กลไกนี้เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของอะซิล-CoA β-อนุมูลอิสระซึ่งเกิดการกำจัดเพื่อสร้าง ผลิตภัณฑ์ เอนอยล์-CoA :

อัตราการเกิดปฏิกิริยาได้รับอิทธิพลจากปฏิกิริยาของฮาโลเจนโดยไอโอไดด์และโบรไมด์เป็นฮาโลเจนที่เกิดปฏิกิริยาได้ดีกว่า ฟลูออไรด์ไม่ใช่หมู่ที่หลุดออกได้ดี ดังนั้นปฏิกิริยาการกำจัดโดยมีฟลูออไรด์เป็นหมู่ที่หลุดออกจึงมีอัตราช้ากว่าฮาโลเจนอื่นๆ มีการแข่งขันกันในระดับหนึ่งระหว่างปฏิกิริยาการกำจัดและการแทนที่แบบนิวคลีโอฟิลิก ​​และระหว่างE1และSN1 โดยทั่วไปแล้ว การกำจัดจะเกิดขึ้นได้ดีกว่าการแทนที่เมื่อ

• อุปสรรคเชิงสเตอริกบริเวณคาร์บอนอัลฟาเพิ่มขึ้น
• ใช้ฐานที่แข็งแรงกว่าเดิม
• อุณหภูมิเพิ่มขึ้น ( เอนโทรปี เพิ่มขึ้น )
• เบสดังกล่าวเป็นนิวคลีโอไฟล์ ที่ไม่ดี เบสที่มีขนาดใหญ่ในเชิงสเตอริก (เช่นในโพแทสเซียมเทอร์ท-บิวทอกไซด์ ) มักจะเป็นนิวคลีโอไฟล์ที่ไม่ดี

ตัวอย่างเช่น เมื่อฮาโลอัลเคนระดับ 3° ทำปฏิกิริยากับอัลคอกไซด์ เนื่องจากอัลคอกไซด์มีฤทธิ์เป็นเบสสูง และหมู่ระดับ 3° ไม่ทำปฏิกิริยากับ S<sub> 2 จึงสังเกตเห็นการเกิดแอลคีนโดยการกำจัดแบบ E₂ เท่านั้น ดังนั้น การกำจัดแบบ E₂ จึงจำกัดขอบเขตของการสังเคราะห์อีเทอร์แบบวิลเลียมสัน (ปฏิกิริยา S2) ให้เหลือเพียงฮาโลอัลเคนระดับ 1° เท่านั้น ฮาโลอัลเคนระดับ 2° โดยทั่วไปไม่ให้ผลผลิตที่ใช้ประโยชน์ได้ในการสังเคราะห์ ในขณะที่ฮาโลอัลเคนระดับ 3° ล้มเหลวโดยสิ้นเชิง

เมื่อใช้เบสที่แรง ฮาโลอัลเคนระดับ 3° จะเกิดปฏิกิริยาการกำจัดโดย E2 เมื่อใช้เบสที่อ่อน จะเกิดสารผสมระหว่างผลิตภัณฑ์จากการกำจัดและการแทนที่ โดยมีกลไกการแข่งขันกันระหว่าง S 1 และ E1

กรณีของฮาโลอัลเคนระดับ 2 นั้นค่อนข้างซับซ้อน สำหรับนิวคลีโอไฟล์ที่มีความเป็นเบสสูง (p K > 11 เช่น ไฮดรอกไซด์ อัลคอกไซด์ อะเซทิลไลด์) ผลลัพธ์โดยทั่วไปคือการกำจัดโดยปฏิกิริยา E2 ในขณะที่เบสที่อ่อนกว่าแต่ยังคงเป็นนิวคลีโอไฟล์ที่ดี (เช่น อะซิเตต อะไซด์ ไซยาไนด์ ไอโอไดด์) จะให้ปฏิกิริยา S 2 เป็นหลัก สุดท้าย สารที่มีความเป็นนิวคลีโอไฟล์ต่ำ (เช่น น้ำ แอลกอฮอล์ กรดคาร์บอกซิลิก) จะให้ปฏิกิริยาผสมระหว่าง S 1 และ E1

สำหรับฮาโลอัลเคนระดับปฐมภูมิที่มีกิ่ง β การกำจัดแบบ E2 ยังคงเป็นที่นิยมมากกว่าแบบ S </sub> 2 สำหรับนิวคลีโอไฟล์ที่มีความเป็นเบสสูง ฮาโลอัลเคนระดับปฐมภูมิที่ไม่มีสิ่งกีดขวางจะนิยมแบบ S<sub> 2 เมื่อนิวคลีโอไฟล์ไม่มีสิ่งกีดขวางเช่นกัน อย่างไรก็ตาม นิวคลีโอไฟล์ที่มีความเป็นเบสสูงและมีสิ่งกีดขวางจะนิยมแบบ E2

โดยทั่วไป ยกเว้นปฏิกิริยาที่ E2 เป็นไปไม่ได้เนื่องจากไม่มีไฮโดรเจน β (เช่น เมทิล อัลลิล และเบนซิลเฮไลด์) ^{[ 7 ]} การแทนที่ S 2 ที่สะอาดนั้นทำได้ยากเมื่อใช้เบสที่แรง เนื่องจากผลิตภัณฑ์อัลคีนที่เกิดจากการกำจัดมักจะพบเห็นได้ในระดับหนึ่งเสมอ ในทางกลับกัน E2 ที่สะอาดสามารถทำได้โดยการเลือกเบสที่มีอุปสรรคทางสเตอริก (เช่น โพแทสเซียมเทอร์ท- บิว ทอกไซด์) ในทำนองเดียวกัน ความพยายามที่จะทำให้เกิดการแทนที่โดย S 1 มักจะส่งผลให้เกิดส่วนผสมของผลิตภัณฑ์ที่ปนเปื้อนด้วยผลิตภัณฑ์ E1 บางส่วน (อีกครั้ง ยกเว้นกรณีที่การขาดไฮโดรเจน β ทำให้การกำจัดเป็นไปไม่ได้) ^{[ 8 ]}

ในการศึกษาหนึ่ง^{[ 9 ]} ได้มีการกำหนดผลกระทบ ของไอโซโทปจลน์ (KIE) สำหรับปฏิกิริยาเฟสแก๊สของแอลคิลเฮไลด์หลายชนิดกับไอออนคลอเรต ตามการกำจัดแบบ E2 ปฏิกิริยากับที-บิวทิลคลอไรด์ส่งผลให้ KIE เท่ากับ 2.3 ในทางกลับกัน ปฏิกิริยา ของเมทิลคลอไรด์ (เป็นไปได้เฉพาะ S 2 เนื่องจากในปฏิกิริยาประเภทนี้ พันธะ CH จะกระชับขึ้นในสถานะเปลี่ยนผ่าน ค่า KIE สำหรับอะนาล็อกเอทิล (0.99) และไอโซโพรพิล (1.72) ชี้ให้เห็นถึงการแข่งขันระหว่างโหมดปฏิกิริยาทั้งสอง

การกำจัดแบบ β-elimination ซึ่งมีการสูญเสียอิเล็กโทรฟิวจ์และนิวคลีโอฟิวจ์บนอะตอมคาร์บอนที่อยู่ติดกัน ถือเป็นการกำจัดประเภทที่พบได้บ่อยที่สุด ความสามารถในการสร้างผลิตภัณฑ์ที่เสถียรซึ่งมีพันธะ C=C หรือ C=X รวมถึงการพิจารณาการจัดเรียงวงโคจร ทำให้การกำจัดแบบ β-elimination เป็นที่นิยมมากกว่ากระบวนการกำจัดประเภทอื่น^{[ 10 ]}อย่างไรก็ตาม ยังมีประเภทอื่น ๆ ที่เป็นที่รู้จัก โดยทั่วไปสำหรับระบบที่การกำจัดแบบ β-elimination ไม่สามารถเกิดขึ้นได้

ปฏิกิริยาการกำจัดประเภทถัดไปที่พบได้บ่อยคือ การกำจัดแบบอัลฟา (α-elimination) สำหรับศูนย์กลางคาร์บอน ผลของการกำจัดแบบอัลฟาคือการเกิดคาร์บีน ซึ่งรวมถึง "คาร์บีนที่เสถียร" เช่นคาร์บอนมอนอกไซด์หรือไอโซไซยาไนด์ตัวอย่างเช่น การกำจัดแบบอัลฟาของธาตุ HCl จากคลอโรฟอร์ม (CHCl₃ ในที่ที่มีเบสเข้มข้น เป็นวิธีการคลาสสิกสำหรับการสร้างไดคลอโรคาร์บีน (:CCl₂ เป็นสารตัวกลางที่ทำปฏิกิริยาได้ ในทางกลับกัน กรดฟอร์มิกจะเกิดการกำจัดแบบอัลฟาเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่เสถียรคือน้ำและคาร์บอนมอนอกไซด์ภายใต้สภาวะที่เป็นกรด การกำจัดแบบอัลฟาอาจเกิดขึ้นกับศูนย์กลางโลหะได้เช่นกัน ซึ่งผลลัพธ์ที่พบได้บ่อยอย่างหนึ่งคือการลดทั้งสถานะออกซิเดชันและเลขโคออร์ดิเนชันของโลหะลง 2 หน่วยในกระบวนการที่เรียกว่าการกำจัดแบบรีดักชัน (reductive elimination ) (ที่น่าสับสนคือ ในศัพท์เฉพาะของออร์กาโนเมทัลลิก คำว่าα-eliminationและα-abstractionหมายถึงกระบวนการที่ส่งผลให้เกิดการสร้างสารเชิงซ้อนโลหะ-คาร์บีน^{[ 11 ]} ในปฏิกิริยาเหล่านี้ คาร์บอนที่อยู่ติดกับโลหะจะเป็นตัวที่เกิด α-elimination)

ในบางกรณีพิเศษ การกำจัด γ และการกำจัดที่สูงกว่าเพื่อสร้างวงแหวนสามสมาชิกหรือใหญ่กว่านั้นก็เป็นไปได้ในกระบวนการอินทรีย์และออร์กาโนเมทัลลิกเช่นกัน ตัวอย่างเช่น สารประกอบเชิงซ้อน Pt(II) บางชนิดจะเกิดการกำจัด γ และ δ เพื่อให้ได้เมทัลโลไซเคิล^{[ 12 ]}เมื่อไม่นานมานี้ การกำจัด γ-silyl ของ silylcyclobutyl tosylate ได้ถูกนำมาใช้เพื่อเตรียมระบบไบไซคลิกที่มีความเครียด^{[ 13 ]}

แนวคิดและศัพท์เฉพาะหลายอย่างที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาการกำจัดนั้นถูกเสนอโดยคริสโตเฟอร์ เคลค์ อิงโกลด์ในช่วงทศวรรษ 1920

• สื่อที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาการกำจัดในวิกิมีเดียคอมมอนส์
• คำคมที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาการกำจัดในวิกิคำคม