浅谈亲核取代取应课件

天然药物化学室二零一五年七月浅谈亲核取代取应

浅谈亲核取代反应一、亲核取代反应的活性结构对反应活性（reactivity）的影响与反应机理有关，以下分别讨论结构对SN2和SN1反应的影响。§22.3.1.1SN2对RCH2X型化合物18个系列的亲核取代的速率数据进行的统计分析说明:R的位阻是决定反应速率的主要因素。R3C-X型化合物不起SN2反应。离去基团在桥头碳原子上的化合物，不发生SN2反应，(1)与乙醇钠一起加热，(2)与Nal在丙酮溶液中加热都不起反应。如：浅谈亲核取代反应α-碳原子上的烯基或苯基使SN2反应的速率加快。例如，烯丙基氯在丙酮溶液中与碘化钠的反应速率为氯乙烷的33倍。分子轨道模型的解释是：在过渡状态中，α-碳原子上的p轨道与双键碳原子上的π*(反键轨道)重叠使其能量降低，见图22.3。浅谈亲核取代反应能使碳正离子稳定的因素也就能使SN1反应加速.例如氯甲醚的水解活性很大。MeOCH2+SbF6-可以在超强酸中制得，ROCH2X,RSCH2X,R2NCH2X等化合物在SN1反应中的活性都大于R3CX。正电荷在桥头碳上的碳正离子虽然不能达到平面构型，但仍可以在超强酸中生成。例如：浅谈亲核取代反应酰基碳正离子的稳定性与叔丁基碳正离子相近，但由于共振效应，正电荷分散到氧上，亲电能力不强，RCOX的反应一般是先加成后消除。乙烯基碳正离子的稳定性很低，只在离去基团离去倾向极强时才发生溶剂解。例如：浅谈亲核取代反应三、亲核指数在甲醇溶液中25˚C下测定碘甲烷与各种亲核试剂的SN2反应的速率常数knu并与碘甲烷与甲醇反应的速率常数比较，可以算出亲核试剂的亲核指数(nucleophilicconstant)。MeOHNO3–F–MeCO2–Cl–Me2SNH3N3–PhO–n0.01.52.74.34.45.35.55.85.8Br–MeO–HO–Et3NCN–I–NO2

–PhS–n5.86.36.56.76.77.47.89.9用相似的方法得到的SN2亲核性次序(质子溶剂)为：RS–>ArS–>I–>CN–>OH–>N3–>Br–>ArO–>Cl–>吡啶>AcO–>H2O浅谈亲核取代反应例如下列三个亲核试剂与苄氯进行亲核取代，变换苯环上的取代基，它们的碱性与亲核性是一致的。它们的亲核性与碱性成线性关系。五、溶剂对亲核性的影响卤离子的亲核指数分别为：F－,2.7;Cl－,4.4;Br－,5.8;I－,7.4；而它们的共轭酸的pKa分别为:HF,3.45;HCl,–5.7;HBr,–7.7;HI,–10.7。即亲核性次序正好与碱性相反。主要原因是：在溶液中它们被溶剂分子包围，特别是在质子溶剂中更能生成氢键。例如：浅谈亲核取代反应F–和Cl–体积小电荷集中，包围的溶剂分子更多，Br–和I–体积大，电荷分散，包围的溶剂分子较少；在亲核进攻中必须先破坏溶剂层,才能达到过渡状态,所需能量反映到活化能中,使活化能升高,反应速率变慢,特别是在质子溶剂中,由于能生成氢键,差别就更显著。因此，亲核性次序为I－>Br－>Cl－>F－。DMF溶液中包围负离子的溶剂分子少，亲核性次序为Cl－>Br–>I–.浅谈亲核取代反应亲核取代反应是化学反应中最基本的反应，深刻理解其机理可以帮助在研发过