7-饱和碳原子上的

第七章饱和碳原子上的亲核取代反应第七章亲核取代反应§1亲核取代反应的SN1和SN2历程

-X--OH--

R3CXR3C+R3COH

SN1亲核取代反应机理反应机理：第一步叔丁基溴解离成叔丁基正离子和溴负离子:过渡态T1第二步叔丁基正离子与亲核试剂OH-作用：第一步是决定反应速率的一步。过渡态T2T1T2ΔE2ΔE1(CH3)3CBr+H2O(CH3)3COH+HBr反应进程能量叔丁基溴水解反应的能量曲线ΔE1>ΔE2碳正离子为反应中间体

单分子亲核取代反应机理

亲核试剂从背后进攻碳正离子+NuNu构型翻转构型保留NuNuCH3PhCl+(S)–α–氯代乙苯平面构型(S)–α–苯乙醇(R)–α–苯乙醇

(49%)(51%)多于50%

少于50%外消旋产物SN1反应的特征动力学：一级反应V=k[RX]立体化学：产物是外消旋体dl-中间体：碳正离子R3C+能量变化：两个能垒ΔE1+ΔE2

OH--R-X--RCH2XHOCXRCH2OHHHSN2亲核取代反应机理δ-δ-双分子亲核取代反应(SN2)机理(substitutionnucleophilicbimolecular)反应速率：υ=k[CH3Br][–OH]二级反应过渡态(transitionstate)ΔE反应进程能量溴甲烷水解反应的能量曲线双分子亲核取代反应机理Nu:是从L的背后沿着键中心线进攻中心C原子中心C原子为手性中心时，发生Walden转化。(S)–2–碘辛烷(R)–2–碘(128I)辛烷SN2反应的立体化学特征为中心C原子的构型反转。SN2反应的特征动力学：二级反应V=k[RX][-OH]立体化学：产物构型反转RL中间体：只有过渡态HOCX

能量变化：一个能垒ΔE

δ-δ-离子对SNi反应(分子内亲核取代）

substitutionnucleophilicinternalRCH2OH+ClSClOHClRCH2OSOCl醇与亚硫酰氯的反应在乙醚作为溶剂时所得卤代烷构型保持醇与亚硫酰氯的反应通常在吡啶或叔胺等弱碱的作用下进，所得卤代烷构型翻转弱碱的加入利于平衡向右移动。SN2反应：

产物的构型发生翻转§２溶剂化离子对学说

反应是一个连续的过程，SN1和SN2是其中两种极端情况。

§２溶剂化离子对学说

反应是一个连续的过程，SN1和SN2是其中两种极端情况。

RL

分子

§２溶剂化离子对学说

反应是一个连续的过程，SN1和SN2是其中两种极端情况。

RLRδ+||Lδ-

分子溶剂介入分子

§２溶剂化离子对学说

反应是一个连续的过程，SN1和SN2是其中两种极端情况。

RLRδ+||Lδ-R+||

L-

分子溶剂介入分子溶剂分隔离子对

§２溶剂化离子对学说

反应是一个连续的过程，SN1和SN2是其中两种极端情况。

RLRδ+||Lδ-R+||

L-R++L-

分子溶剂介入分子溶剂分隔离子对自由离子§２溶剂化离子对学说

反应是一个连续的过程，SN1和SN2是其中两种极端情况。

RLRδ+||Lδ-R+||

L-R++L-

分子溶剂介入分子溶剂分隔离子对自由离子

X-RX

SN2

构型反转§２溶剂化离子对学说

反应是一个连续的过程，SN1和SN2是其中两种极端情况。

RLRδ+||Lδ-R+||

L-R++L-

分子溶剂介入分子溶剂分隔离子对自由离子

X-X-RXRX

SN2SN1

构型反转外消旋体§２溶剂化离子对学说

反应是一个连续的过程，SN1和SN2是其中两种极端情况。

RLRδ+||Lδ-R+||

L-R++L-

分子溶剂介入分子溶剂分隔离子对自由离子

X-X-X-RXRX

RX

SN2SN1+SN2SN1

构型反转外消旋体§3影响亲核取代反应历程的因素反应物结构、离去基团试剂的亲核性、溶剂的影响

通过电子效应和空间效应分析，可以推出答案。书上有很多数据表。SN1

-X--OH--

R3CXR3C+R3COH

SN2OH--R-X--RCH2XHOCXRCH2OHHHδ-δ-影响亲核取代反应历程的因素影响因素SN1SN2影响亲核取代反应历程的因素影响因素SN1SN2反应物影响亲核取代反应历程的因素影响因素SN1SN2反应物推电子力强SN1

-X--OH--

R3CXR3C+R3COH

SN2OH--R-X--RCH2XHOCXRCH2OHHHδ-δ-影响亲核取代反应历程的因素影响因素SN1SN2反应物推电子力强影响亲核取代反应历程的因素影响因素SN1SN2反应物推电子力强很有利影响亲核取代反应历程的因素影响因素SN1SN2反应物推电子力强很有利影响不大影响亲核取代反应历程的因素影响因素SN1SN2反应物推电子力强很有利影响不大空间位阻大SN1

-X--OH--

R3CXR3C+R3COH

SN2OH--R-X--RCH2XHOCXRCH2OHHHδ-δ-影响亲核取代反应历程的因素影响因素SN1SN2反应物推电子力强很有利影响不大空间位阻大影响亲核取代反应历程的因素影响因素SN1SN2反应物推电子力强很有利影响不大空间位阻大有利影响亲核取代反应历程的因素影响因素SN1SN2反应物推电子力强很有利影响不大空间位阻大有利很不利•苯甲型和烯丙型卤化物进行SN1或SN2反应，活性都较高。在SN1反应中(中间体)：在SN2反应中(过渡态)：

下列每一对化合物，哪一个更易进行SN1反应？

(B)

(A)

下列每一对化合物，哪一个更易进行SN2反应？

(B)

(B)讨论影响亲核取代反应历程的因素影响因素SN1SN2反应物推电子力强很有利影响不大空间位阻大有利很不利亲核试剂影响亲核取代反应历程的因素影响因素SN1SN2反应物推电子力强很有利影响不大空间位阻大有利很不利亲核试剂碱性强SN1

-X--OH--

R3CXR3C+R3COH

SN2OH--R-X--RCH2XHOCXRCH2OHHHδ-δ-常见亲核试剂的亲核能力：亲核能力递减亲核试剂的影响

试剂的亲核性愈强，浓度愈大，愈利于SN2反应进行。碱性：夺取质子的能力；亲核性：与中心C原子的结合能力。碱性：亲核性：(a)具有相同原子的Nu:,在极性溶剂中，其碱性愈强，亲核性也愈强。;(b)当亲核试剂的亲核原子是同族原子时，可极化度愈大，亲核性愈强。;;(c)当亲核试剂的亲核原子是同周期原子时，原子序数愈大，亲核性愈弱。影响亲核取代反应历程的因素影响因素SN1SN2反应物推电子力强很有利影响不大空间位阻大有利很不利亲核试剂碱性强影响亲核取代反应历程的因素影响因素SN1SN2反应物推电子力强很有利影响不大空间位阻大有利很不利亲核试剂碱性强稍不利影响亲核取代反应历程的因素影响因素SN1SN2反应物推电子力强很有利影响不大空间位阻大有利很不利亲核试剂碱性强稍不利很有利影响亲核取代反应历程的因素影响因素SN1SN2反应物推电子力强很有利影响不大空间位阻大有利很不利亲核试剂碱性强稍不利很有利体积大SN1

-X--OH--

R3CXR3C+R3COH

SN2OH--R-X--RCH2XHOCXRCH2OHHHδ-δ-影响亲核取代反应历程的因素影响因素SN1SN2反应物推电子力强很有利影响不大空间位阻大有利很不利亲核试剂碱性强稍不利很有利体积大影响亲核取代反应历程的因素影响因素SN1SN2反应物推电子力强很有利影响不大空间位阻大有利很不利亲核试剂碱性强稍不利很有利体积大影响不大影响亲核取代反应历程的因素影响因素SN1SN2反应物推电子力强很有利影响不大空间位阻大有利很不利亲核试剂碱性强稍不利很有利体积大影响不大不利影响亲核取代反应历程的因素影响因素SN1SN2反应物推电子力强很有利影响不大空间位阻大有利很不利亲核试剂碱性强稍不利很有利体积大影响不大不利离去基团影响亲核取代反应历程的因素影响因素SN1SN2反应物推电子力强很有利影响不大空间位阻大有利很不利亲核试剂碱性强稍不利很有利体积大影响不大不利离去基团难离去SN1

-X--OH--

R3CXR3C+R3COH

SN2OH--R-X--RCH2XHOCXRCH2OHHHδ-δ-离去基团的影响

主要对SN1反应的影响。

卤代烷的反应活性顺序：

RI>RBr>RCl

>RF易离去基团通常是强酸(pKa<5)的共轭碱—弱碱。HOTs–OTs

是很好的离去基团强酸的共轭碱是较好的离去基团。常见的离去基团：离去能力依次递减影响亲核取代反应历程的因素影响因素SN1SN2反应物推电子力强很有利影响不大空间位阻大有利很不利亲核试剂碱性强稍不利很有利体积大影响不大不利离去基团难离去影响亲核取代反应历程的因素影响因素SN1SN2反应物推电子力强很有利影响不大空间位阻大有利很不利亲核试剂碱性强稍不利很有利体积大影响不大不利离去基团难离去很不利影响亲核取代反应历程的因素影响因素SN1SN2反应物推电子力强很有利影响不大空间位阻大有利很不利亲核试剂碱性强稍不利很有利体积大影响不大不利离去基团难离去很不利不利影响亲核取代反应历程的因素影响因素SN1SN2反应物推电子力强很有利影响不大空间位阻大有利很不利亲核试剂碱性强稍不利很有利体积大影响不大不利离去基团难离去很不利不利键能大SN1

-X--OH--

R3CXR3C+R3COH

SN2OH--R-X--RCH2XHOCXRCH2OHHHδ-δ-影响亲核取代反应历程的因素影响因素SN1SN2反应物推电子力强很有利影响不大空间位阻大有利很不利亲核试剂碱性强稍不利很有利体积大影响不大不利离去基团难离去很不利不利键能大影响亲核取代反应历程的因素影响因素SN1SN2反应物推电子力强很有利影响不大空间位阻大有利很不利亲核试剂碱性强稍不利很有利体积大影响不大不利离去基团难离去很不利不利键能大很不利影响亲核取代反应历程的因素影响因素SN1SN2反应物推电子力强很有利影响不大空间位阻大有利很不利亲核试剂碱性强稍不利很有利体积大影响不大不利离去基团难离去很不利不利键能大很不利不利影响亲核取代反应历程的因素影响因素SN1SN2反应物推电子力强很有利影响不大空间位阻大有利很不利亲核试剂碱性强稍不利很有利体积大影响不大不利离去基团难离去很不利不利键能大很不利不利溶剂溶剂的影响

极性溶剂利于SN1反应进行，利于底物的解离：

质子溶剂由于易与Nu:形成氢键，降低了试剂的亲核性，而不利于SN2反应的进行。极性非质子溶剂利于SN2反应进行。极性非质子溶剂：N,N–二甲基甲酰胺DMF(dimethylformamide)二甲亚砜DMSO

(dimethyl-sulfoxide)六甲基磷酰胺HMPT

(hexamethylphosphorictriamide)影响亲核取代反应历程的因素影响因素SN1SN2反应物推电子力强很有利影响不大空间位阻大有利很不利亲核试剂碱性强稍不利很有利体积大影响不大不利离去基团难离去很不利不利键能大很不利不利溶剂极性强影响亲核取代反应历程的因素影响因素SN1SN2反应物推电子力强很有利影响不大空间位阻大有利很不利亲核试剂碱性强稍不利很有利体积大影响不大不利离去基团难离去很不利不利键能大很不利不利溶剂极性强影响亲核取代反应历程的因素影响因素SN1SN2反应物推电子力强很有利影响不大空间位阻大有利很不利亲核试剂碱性强稍不利很有利体积大影响不大不利离去基团难离去很不利不利键能大很不利不利溶剂极性强很有利影响亲核取代反应历程的因素影响因素SN1SN2反应物推电子力强很有利影响不大空间位阻大有利很不利亲核试剂碱性强稍不利很有利体积大影响不大不利离去基团难离去很不利不利键能大很不利不利溶剂极性强很有利不利影响亲核取代反应历程的因素影响因素SN1SN2反应物推电子力强很有利影响不大空间位阻大有利很不利亲核试剂碱性强稍不利很有利体积大影响不大不利离去基团难离去很不利不利键