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15.4亲核取代反应机理和反应活性一、亲核取代反应机理15.3节讨论的羧酸衍生物的取代反应，可用通式描述如下：

式中Nu—H为亲核试剂，L为离去基团。羧酸衍生物的羰基像醛、酮的羰基一样容易遭受亲核试剂的进攻，所以反应起始于亲核加成，加成产物四面体中间体不稳定，离去基团离去（消去）得到取代产物。

上述机理是碱性条件下的机理，整个过程是加成—消去历程。碱性条件下反应能使体系中存在强的亲核试剂利于反应的完成。酯的碱性水解是这种机理的典型代表。

亲核取代反应还可采用酸催化。质子进攻羰基生成一个活化的羰基，然后较弱的亲核试剂进行加成，不稳定的四面体中间体消去离去基团得到产物。如酰胺酸性水解历程可表示如下：

羧酸衍生物的亲核取代反应一般通过上述加成—消去机理。但在某些情况下，特别是具有体积效应时，也有存在其他历程的可能。例如，有标记的叔丁基酯水解，其产物中羧酸含有标记氧原子，这个结果表明反应并非按正常历程进行。质子结合酯羰基后，若按正常机理，水进攻羰基，但受到叔丁基的空间阻力，又由于叔丁基碳正离子的稳定性，发生酯的C—0键断裂生成叔丁基碳正离子和有标记氧的乙酸，随后叔碳正离子与水结合生成醇。二、反应活性

羧酸衍生物与水、醇、氨(胺）的反应活性从实验上已得到它们的顺序为酰氯>酸酐>酯

>

酰胺。这个反应活性与其结构有密切关系。1.离去基团的影响

从取代反应的机理可知反应通过四面体离去L基团恢复羰基的步骤，不难理解离去基团越易离去反应速度越快。酰氯、酸酐、酯和酰胺参加反应时，离去基团分別为CI-，RC〇2-,RO-，NH2-，它们的碱性排序是NH2->OR->RCO2->CI-，同周期元素组成的基团碱性越弱越容易离去。所以它们离去的可能性为CI->RCO2->RO->NH2-。这体现了取代反应酰氯

>酸酐>酯>酰胺的活性顺序。2.位阻效应的影响

取代反应的加成步骤是由棱锥形的反应物变为四面体中间体，因此位阻效应会明显影响反应速度。若四面体中间体所连接的基团较大，拥挤程度增加，则

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