1、姜少平姜少平一、一、脂肪族的亲核取代反应脂肪族的亲核取代反应 连接在饱和碳原子上的一个原子或基团被另外一连接在饱和碳原子上的一个原子或基团被另外一个带负电或带有孤对电子的中性的原子或基团取个带负电或带有孤对电子的中性的原子或基团取代的过程代的过程。Nu:+R-L Nu-R+L:Nu:+R-L Nu-R+L:1.脂肪族亲核取代反应分类：脂肪族亲核取代反应分类：RLN u+N uL-RRINCH33RNI -3CH3 RLNuL-RNuRRII -OH -OH(1).中性底物中性底物+中性亲核体中性亲核体(2).中性底物中性底物+负离子亲核体负离子亲核体 LNuRNuRLRRNCH33OH3CH3
2、NOHRLNu+NuRLRRNCH33H2SSH23CH3N(3).正离子底物正离子底物+中性亲核体中性亲核体(4).正离子底物正离子底物+负离子亲核体负离子亲核体2.脂肪族亲核取代反应机理脂肪族亲核取代反应机理:1.SN1 机理机理+R L Nu-R Nu+L-=k1LR反应分两步进行反应分两步进行第一步第一步 正碳离子的生成：正碳离子的生成：是决定反应速率的一步。是决定反应速率的一步。RLRLR+L-+慢第二步第二步 亲核试剂进攻正碳离子：亲核试剂进攻正碳离子：R+Nu-R Nu快+OH-CH3CCH3CH3OHCH3CCH3CH3快CH3CCH2CH3OH过渡态（）2 反应的第一步是卤代
3、烃电离生成活性中间体碳正离子，碳正离子，再与碱进行第二步反应生成产物。故SN1反应中有活性中间体碳正离子生成。第二步：第二步：第一步：第一步：CH3CCH3CH3BrCH3CCH2CH3CH3CCH3CH3Br+Br-慢过渡态（）1例如例如:溴代叔丁烷的水解溴代叔丁烷的水解 SN1反应的能量变化反应的能量变化:（）CH3 3C-Br+HO-（）CH3 3C-OH（）CH3 3C OH（）CH3 3C Br（）CH3 3C反应进程位能 第一步反应的活化能E1，比第二步反应的活化能E2大得多，因此第一步是决定反应速率的慢步骤。在慢步骤中只有叔丁基溴参加，称为单分子亲核取代反应，用SN1表示。CCH
4、3CH2CH3CH3C2H5O-CCH3CH2BrCH3CH3C2H5OHCCH3CH2OC2H5CH3CH3CCH3CH2CH3CH3C2H5OHCCH3CH2CH3CH3OC2H5SN1-HCCH3CHCH3CH3重排13C+C+SN1反应的特征反应的特征有重排产物生成有重排产物生成 2.SN2 机理机理溴甲烷在80%乙醇溶液中水解速度很慢，若在80%乙醇溶液中加入碱，水解速率随OH-浓度的增加而加快。反应速率=kCH3BRr OH-亲核取代反应的速率与底物的浓度和试剂的浓度同时相关亲核取代反应的速率与底物的浓度和试剂的浓度同时相关-SN2 L-N u-R C H2 LR C H2 N u
5、N uCLHHR CLNu亲核试剂从离去基团背面进攻碳原子CLNuNu-与碳原子形成较弱键，C-L键减弱，Nu-、L、C成直线，碳原子另外三键从伞形变成平面。CLNuNu-C键形成，C-L键断裂，碳原子另外三键向翻转。=kR LNu二级反应二级反应新键的形成与旧键的断裂是同时发生的，旧键断裂新键的形成与旧键的断裂是同时发生的，旧键断裂时所需的能量，是由新键形成所放出的能量提供的。时所需的能量，是由新键形成所放出的能量提供的。两者达到平衡时，体系能量最高。其状态为过渡态。两者达到平衡时，体系能量最高。其状态为过渡态。HO+CH3BrCH3OH+Br HO CH3 Br EH反应进程位能反应进程中
6、的能量变化SN2按按 SN 2 机理进行的底物特征：机理进行的底物特征：不被共轭体系稳定的仲卤代烷及其衍生物，伯卤代烷。不被共轭体系稳定的仲卤代烷及其衍生物，伯卤代烷。RCHRXSN2反应的能量变化反应的能量变化HO+CH3BrCH3OH+Br HO CH3 Br EH反应进程位能反应进程中的能量变化SN2按按 SN 2 机理进行的底物特征：机理进行的底物特征：不被共轭体系稳定的仲卤代烷及其衍生物，伯卤代烷。不被共轭体系稳定的仲卤代烷及其衍生物，伯卤代烷。RCHRX SN1反应与SN2反应的区别 3.离子对机理离子对机理介于介于 SN1 与与 SN2 机理之间，叫做处于机理之间，叫做处于“交界
7、状况交界状况”的反应。的反应。CH3CClphH40%水/丙 酮HphCCH3O H动力学：动力学：一级反应一级反应 立体化学产物：立体化学产物：95%外消旋化，属外消旋化，属SN1，5%构型转化，属构型转化，属SN2vk RCl 介于介于 SN1 与与 SN2 机理之间，叫做处于机理之间，叫做处于“交界状况交界状况”的反应。的反应。CH3CClphH40%水/丙 酮HphCCH3O H动力学：动力学：一级反应一级反应 立体化学产物：立体化学产物：95%外消旋化，属外消旋化，属SN1，5%构型转化，属构型转化，属SN2vk RCl C H3CC lphHHphCC H3O HC H3O H溶
8、剂 分 解vk1 RCl k2 RCl CH3ONa 加入加入CH3ONa，使反应速度加快，应是使反应速度加快，应是SN2动力学：动力学：即不是即不是SN1，也不是，也不是 SN2提高亲核试剂浓度提高亲核试剂浓度 R L+-R+L-离子化溶剂介入R LNuNuNuSN2R+L-+溶剂介入离子对构型翻转紧密离子对翻转（主要）转化（消旋化）离解的离子NuS1N（消旋化产物）解离的正负离子形成紧密的离子对，整个离子对被溶剂化。解离的正负离子形成紧密的离子对，整个离子对被溶剂化。溶剂介入离子对后，正负离子被溶剂隔开。溶剂介入离子对后，正负离子被溶剂隔开。离解的离子为自由离子。离解的离子为自由离子。三个
9、阶段：三个阶段：4.分分子内亲核取代反应机理子内亲核取代反应机理 SNi ROH +SOCl2 RCl 反应的立体化学特征：构型保持反应的立体化学特征：构型保持 说明：反应不是说明：反应不是 SN1-外消旋化外消旋化 SN2-构型翻转构型翻转 是分子内亲核取是分子内亲核取代反应机理代反应机理 SNi分子内亲核取代反应定义分子内亲核取代反应定义：有些特殊结构的分子，离去基团的其有些特殊结构的分子，离去基团的其中一部分作为亲核体能进攻作用物，中一部分作为亲核体能进攻作用物，同时该部分和离去基团的其余部分脱同时该部分和离去基团的其余部分脱离，形成产物。离，形成产物。氯代亚磺酸烷基酯的分解过程分两步氯
10、代亚磺酸烷基酯的分解过程分两步R+ClSOO-RClSO2ROSOClR+ClSOO-离子对中间体离子对中间体离去基团的一部分从正面进攻离去基团的一部分从正面进攻C+，保持构型。，保持构型。ROHROSOClRClHClSO2SOCl2分解氯代亚磺酸烷基酯氯代亚磺酸烷基酯 支持这一机理的依据：支持这一机理的依据：SO C l2RC l 2-辛 醇乙 醚吡 啶C lR构型保持构型保持构型翻转构型翻转乙醚乙醚由于乙醚弱极性，在开始生成的由于乙醚弱极性，在开始生成的HCl，大部分溢出，未以离子状态存在；，大部分溢出，未以离子状态存在；取代一步：取代一步：Cl 来自氯代亚磺酸烷基酯的分解在乙醚中，不利
11、于电荷的分离，在离来自氯代亚磺酸烷基酯的分解在乙醚中，不利于电荷的分离，在离子对中，子对中，Cl 将带着一对电将带着一对电 子从正面进攻子从正面进攻R+的中心碳原子，从而保持构型不变。的中心碳原子，从而保持构型不变。吡啶吡啶开始生成的开始生成的HCl，会与吡啶结合成盐，会与吡啶结合成盐 ，使使Cl 游离出来成为有效的亲核试剂；游离出来成为有效的亲核试剂；NH+Cl-取代一步：取代一步：Cl 从离去基团的背面进攻中心碳原子，从而使构型翻转。从离去基团的背面进攻中心碳原子，从而使构型翻转。4.影响亲核取代反应因素影响亲核取代反应因素:烃基的结构烃基的结构亲核试剂的浓度与反应活性亲核试剂的浓度与反应
12、活性离去基团的性质离去基团的性质溶剂效应溶剂效应 一、烃基结构的影响一、烃基结构的影响 一般，电子效应对一般，电子效应对S SN N1 1机理影响更大机理影响更大 空间效应对空间效应对S SN N2 2机理影响更显著机理影响更显著 1 1、对于、对于 S SN N1 1 反应：反应：影响反应速率的重要因素：影响反应速率的重要因素：反应物解离的难易程度反应物解离的难易程度 生成的生成的C C+的稳定性的稳定性 3C+2C+1C+CH3+C C+的稳定性的稳定性 C C+越稳定，对越稳定，对S SN N1 1 越有利。越有利。所有使所有使C C+稳定的因素，都能使稳定的因素，都能使 S SN N1
13、 1 的反应速率增大：的反应速率增大：电子效应电子效应 -主要的主要的,p-超共轭效应电子效应电子效应 当中心碳原子与杂原子直接相连时当中心碳原子与杂原子直接相连时(R-ZCH(R-ZCH2 2-L)-L)，S SN N1 1反应反应速率明显增大：速率明显增大：C2H5OCH2ClC-C-C-C-ClC2H5O-CH2CH2Cl109 1.0 0.2SN 1反应速率反应速率当当中心碳原子与苯基或乙烯基直接相连时，中心碳原子与苯基或乙烯基直接相连时，生成的生成的C+稳定，稳定，-共轭共轭 SN1反应速率增大反应速率增大,反应活性增大。反应活性增大。正碳离子因共轭效应而被稳定。正碳离子因共轭效应而
14、被稳定。对于对于S SN N1 1反应来说，在速度控制步骤的解离过程中，中心碳反应来说，在速度控制步骤的解离过程中，中心碳原子由原来的原子由原来的spsp3 3杂化的四面体变为杂化的四面体变为spsp2 2杂化的平面或近于平杂化的平面或近于平面的碳正离子，一定程度解除了拥挤状态面的碳正离子，一定程度解除了拥挤状态,中心碳原子上取中心碳原子上取代基越多，取代基体积越大，过渡态中拥挤状态减轻的相代基越多，取代基体积越大，过渡态中拥挤状态减轻的相对程度就更大，速率的增加也就更显著。对程度就更大，速率的增加也就更显著。空间效应空间效应CH3CBrCH3CH3CCH3CH3CH3+基团拥挤 拥挤程度减少
15、 SN1反应的速度是：RCH2-XCH3-XR3C-XR2CH-XCH2=CHCH2-X例如：实验测得例如：实验测得 R-Br +H2OR-OH +HBrSN1反应甲酸（）反应物相对速度CH3 3C-Br（）CH3 2CH-Br（）CH3CH2-BrCH3-Br108451.71 按按S SN N1 1历程进行的反应，历程进行的反应，碳原子的分支使反应速率碳原子的分支使反应速率增加。主要原因是碳正离子的稳定性，通常增加。主要原因是碳正离子的稳定性，通常 3 3C C+2 2C C+1 1C C+CHCH3 3+位的分支对于位的分支对于S SN N1 1反应速率的影响较小，通常是反应速率的影响较
16、小，通常是分支加大，分支加大，S SN N1 1反应速率仅略有增加。反应速率仅略有增加。卤代烷的反应活性顺序是：卤代烷的反应活性顺序是：甲基甲基 伯伯 仲仲 叔叔原因：烷基的空间效应原因：烷基的空间效应2、对于对于SN 2反应：反应：空间效应空间效应 S SN N2 2反应理想的过渡态，具有五配位中心碳原子上的三角反应理想的过渡态，具有五配位中心碳原子上的三角双锥几何形状，空间因素对反应有显著影响：双锥几何形状，空间因素对反应有显著影响：CL+Nu:-LCNu+T.S+L:CNu-反应中心碳原子上烷基数目越多，烷基体积越大，反应中心碳原子上烷基数目越多，烷基体积越大，过渡态的中心碳原子周围越拥
17、挤，反应速率降低。过渡态的中心碳原子周围越拥挤，反应速率降低。对于对于S SN N2 2历程的反应，历程的反应，或或碳上有分支、碳上有分支、空间位阻愈大，都使反应速率减慢。空间位阻愈大，都使反应速率减慢。CHHHIBrCH3CH3CH3CH3CHHIBrCHIBrCIBrCH3CH3从左至右，随着烃基的增多，过渡状态的拥挤程度增大，达到过渡状态所需的活化能增加，因此，反应速率降低。碳上有分支碳上有分支结论：-C上烃基，SN2反应速率。R-Br +KIR-I +HBrSN2()反应反应物相对速度CH3BrCH3CH2BrCH3 2CHBrCH3 3-CBr（）（）0.010.0011150丙酮
18、CHHHBrCH3CHHCHHBrCHHCH3CHHBrCHCH3CH3CH3CHHBrCCH310.820.0360.000012相对速率：碳上有分支碳上有分支 结论：-C上烃基，SN2反应速率。当溴乙烷的当溴乙烷的位上有一个甲基时位上有一个甲基时,由于碳碳链可以转动由于碳碳链可以转动,因此甲因此甲基可以部分的避免空间位阻而进行反应基可以部分的避免空间位阻而进行反应,当当位上有三个甲基时位上有三个甲基时,相当拥挤相当拥挤,进入基团很难与碳原子接触进入基团很难与碳原子接触,反应速率很小。反应速率很小。因此，新戊基卤代烷几乎不发生因此，新戊基卤代烷几乎不发生S SN N 2 2反应：反应：HHH
19、NuCNu:XHCX 电子效应不是影响电子效应不是影响 S SN N2 2 反应速率的主要因素反应速率的主要因素 但在某些情况下，其影响却是明显的但在某些情况下，其影响却是明显的CH2CH-C-C 上连有上连有 、酰基时，、酰基时，S SN N2 2 反应速度明显加快。反应速度明显加快。电子效应电子效应CH3CH2Cl CH3CH2CH2Cl CH2=CHCH2Cl PhCH2Cl CH3COCH2ClK相对 1 0.4 40 120 13200 实际：苄基型、烯丙基型化合物无论对实际：苄基型、烯丙基型化合物无论对 S SN N1 1、S SN N2 2 都有利，都有利，反应视具体情况而定，反
20、应视具体情况而定，一般说来，更容易进行一般说来，更容易进行 S SN N1 1 反应反应 较强的较强的 NuNu-更有利于更有利于 S SN N2 2 反应反应 较特殊的是较特殊的是-卤代酮，只有利于卤代酮，只有利于 S SN N2 2 反应反应 归纳：普通卤代烃的归纳：普通卤代烃的SNSN反应反应 2 2、对、对S SN1反应是反应是3 3RXRX 2RXRX 1RXRX CH3X 1 1、对、对S SN2反应是反应是CHCH3X 1RXRX 2RXRX 3RXRX 4 4、烯丙基型卤代烃既易进行、烯丙基型卤代烃既易进行S SN N1 1反应，也易进行反应，也易进行S SN N2 2反应。反
21、应。5 5、桥头卤代的桥环卤代烃既难进行桥头卤代的桥环卤代烃既难进行S SN N1 1反应，也难进行反应，也难进行S SN N2 2反反应。应。3 3、叔卤代烷主要进行、叔卤代烷主要进行S SN N1 1反应，伯卤代烷反应，伯卤代烷S SN N2 2反应，仲卤代反应，仲卤代烷两种历程都可，由反应条件而定。烷两种历程都可，由反应条件而定。1。RX2。RX3。RXCH3XSN2SN1 对于桥环卤代烷，当对于桥环卤代烷，当X位于桥头碳上时，位于桥头碳上时，无论是无论是SN1反应，反应，还是还是SN2反应，均难以发生。如：反应，均难以发生。如：ClSN2空间位阻较大，难以从CX键的背后接近反应中心碳原
22、子。SN1+受桥原子的牵制作用，难以伸展成平面构型。二、亲核试剂的影响二、亲核试剂的影响 对于对于S SN N1 1反应，亲核试剂不参与速率控制步骤，反应，亲核试剂不参与速率控制步骤，因此影响较小。因此影响较小。对于对于S SN N2 2反应，亲核试剂亲核性能的强弱将对反应，亲核试剂亲核性能的强弱将对S SN N2 2反应的速率产生极大的影响。反应的速率产生极大的影响。NuNu-:CH3O-，HO-，I-Nu:H2O:1 1、对反应速率的影响、对反应速率的影响 一般，对于给定的反应底物，一般，对于给定的反应底物，NuNu-的亲核能力越强，的亲核能力越强，反应按反应按 S SN N2 2 机理形
23、成过渡态所需活化能越低，机理形成过渡态所需活化能越低，S SN N2 2 反应越快。反应越快。2 2、影响、影响NuNu-亲核能力大小的因素亲核能力大小的因素规律：规律：带有负电荷的试剂的亲核性强于它的共轭酸：带有负电荷的试剂的亲核性强于它的共轭酸：OH HOH H2 2O,CHO,CH3 3O O-CH CH3 3OHOH 带负电荷的试剂，负电荷越集中，亲核性越强；带负电荷的试剂，负电荷越集中，亲核性越强；中性的试剂，进攻的原子电子云密度越集中，亲核性越强。中性的试剂，进攻的原子电子云密度越集中，亲核性越强。碱性碱性 亲核试剂都有未共用电子对，是路易斯碱。亲核试剂都有未共用电子对，是路易斯碱
24、。一般说来，试剂的碱性强，亲核能力也强，一般说来，试剂的碱性强，亲核能力也强，、但碱性与亲核性不完全等同：但碱性与亲核性不完全等同：碱性：试剂与质子结合的能力；碱性：试剂与质子结合的能力；亲核性：试剂与带有部分正电荷的碳原子结合的能力。亲核性：试剂与带有部分正电荷的碳原子结合的能力。碱性是指热力学平衡的影响碱性是指热力学平衡的影响 亲核性是与动力学过渡态情况有关，直接影响反应速率；亲核性是与动力学过渡态情况有关，直接影响反应速率；碱性很少受到空间因素的影响碱性很少受到空间因素的影响 亲核性对空间效应的影响很敏感亲核性对空间效应的影响很敏感 、试剂的亲核性与碱性大小一致的有下列情况：试剂的亲核性
25、与碱性大小一致的有下列情况：a a、试剂中亲核原子相同时（如），、试剂中亲核原子相同时（如），其亲核性与碱性顺序都是：其亲核性与碱性顺序都是：RO HO ArO RCOO ROH H2O 带负电荷试剂的亲核性比其共轭酸大，碱性也强。带负电荷试剂的亲核性比其共轭酸大，碱性也强。HO ArO，是因为芳环与氧共轭，是因为芳环与氧共轭，电子云平均化使负电荷分散的结果。电子云平均化使负电荷分散的结果。ArO RCOO，是因为是因为 C=O C=O 吸电子的缘故。吸电子的缘故。b b、周期表中同一周期的元素所产生的同类型试剂，、周期表中同一周期的元素所产生的同类型试剂，电负性大，亲核性小，碱性也小。如：电
26、负性大，亲核性小，碱性也小。如：NH2 HO R3C R2N RO F 、试剂的亲核性与碱性强弱不一致的有以下三种情况：试剂的亲核性与碱性强弱不一致的有以下三种情况：a、试剂中的进攻原子为同族原子时，试剂中的进攻原子为同族原子时，原子的可极化度越大，原子的可极化度越大，试剂的亲核性越强。试剂的亲核性越强。亲核性：亲核性：RS RO，RSH ROH ，R3P R3N I-Br-Cl-F-原因：可极化度大的原子外层电子易变形，更容易进攻原因：可极化度大的原子外层电子易变形，更容易进攻 缺电子的碳，形成过渡态所需的活化能较低，显缺电子的碳，形成过渡态所需的活化能较低，显 示出较强的亲核性，示出较强的
27、亲核性，S SN N2 2 反应易于进行。反应易于进行。b b、溶剂对亲核性的影响、溶剂对亲核性的影响 溶剂化作用强的试剂，其亲核性小。溶剂化作用强的试剂，其亲核性小。如：卤离子如：卤离子 在质子性溶剂中，在质子性溶剂中，H2O，ROH 亲核性：亲核性：I I-BrBr-ClCl-F F-碱性：碱性：I I-BrBr-ClCl-F F-相反相反 在非质子溶剂中，二甲亚砜、在非质子溶剂中，二甲亚砜、N N、N-N-二甲基甲酰胺二甲基甲酰胺 亲核性：亲核性：I I-BrBr-ClCl-F F-碱性：碱性：I I-BrBr-ClCl-F F-一致一致 原因：在质子性溶剂中（水、醇），原因：在质子性溶
28、剂中（水、醇），负离子与溶剂分子生成氢键而缔合，负离子与溶剂分子生成氢键而缔合，F F-、ClCl-，体积小、电荷集中，生成的氢键牢固，体积小、电荷集中，生成的氢键牢固，与溶剂缔合的程度大，溶剂化作用大；与溶剂缔合的程度大，溶剂化作用大；而而 I I-体积大，电荷分散，体积大，电荷分散，与溶剂缔合的程度小，溶剂化作用小。与溶剂缔合的程度小，溶剂化作用小。NuNu-在进攻碳原子前，在进攻碳原子前，必须摆脱包围在外面的必须摆脱包围在外面的“溶剂壳溶剂壳”，缔合程度小，缔合程度小，NuNu-脱掉外层溶剂容易，亲核性强。脱掉外层溶剂容易，亲核性强。在非质子溶剂中在非质子溶剂中 ，二甲基甲酰胺（，二甲基
29、甲酰胺（DMFDMF）、二甲亚砜）、二甲亚砜 (DMSO)(DMSO)分子内有明显的偶极，分子内有明显的偶极，分子正电荷一端被烷基等包围，空间阻碍大，分子正电荷一端被烷基等包围，空间阻碍大，负电荷一端裸露在外，因此只缔合正离子，负电荷一端裸露在外，因此只缔合正离子，裸露的负离子作为裸露的负离子作为NuNu不被溶剂分子包围，不被溶剂分子包围，所以在偶极非质子溶剂中，卤离子亲核性次序与碱性一致所以在偶极非质子溶剂中，卤离子亲核性次序与碱性一致 实验表明：在偶极非质子溶剂中裸露的负离子亲核性实验表明：在偶极非质子溶剂中裸露的负离子亲核性 比溶剂化的负离子大得多。比溶剂化的负离子大得多。如在如在 DM
30、F DMF 中，中，ClCl取代取代的速率比甲醇中快的速率比甲醇中快1.21.2 10106 6 倍。倍。MOS CH3CH3B+-+-为了加速亲核取代反应，减少亲核试剂的溶剂化作用，常常为了加速亲核取代反应，减少亲核试剂的溶剂化作用，常常使反应在非质子溶剂中进行。使反应在非质子溶剂中进行。加入冠醚加入冠醚(crown ether)(crown ether)可明显地提高负离子的活性，大大可明显地提高负离子的活性，大大促进促进S SN N2 2反应。冠醚是最近几十年发展起来的具有特殊络合性能反应。冠醚是最近几十年发展起来的具有特殊络合性能的化合物。不同结构的冠醚，其空穴尺寸也不同，因而决定它的化
31、合物。不同结构的冠醚，其空穴尺寸也不同，因而决定它们对金属离子有较高的络合选择性。例如们对金属离子有较高的络合选择性。例如18-18-冠冠-6-6是有机合成上是有机合成上很有用的冠醚之一，其空穴半径为很有用的冠醚之一，其空穴半径为2.62.63.23.2，和钾离子半径，和钾离子半径(2.66(2.66 )相近，与适当大小的金属离子能形成共平面相近，与适当大小的金属离子能形成共平面1:11:1的大络的大络离子，金属离子被络合后，剩下未被溶剂化活性很高的离子，金属离子被络合后，剩下未被溶剂化活性很高的“裸负裸负离子离子”（naked anionnaked anion），提高了反应活性。），提高了反
32、应活性。OOOOOOOOOOOO K+KX+X-c、试剂的空间因素：、试剂的空间因素：空间位阻大的亲核试剂，亲核性小。空间位阻大的亲核试剂，亲核性小。此时取代基的空间效应大于其电子效应。此时取代基的空间效应大于其电子效应。如烷氧负离子亲核性大小次序为：如烷氧负离子亲核性大小次序为：CH3O CH3CH2O (CH3)2CHO (CH3)3CO，同理：同理：与碱性强弱的次序相反。与碱性强弱的次序相反。综上所述，单纯用碱性来衡量综上所述，单纯用碱性来衡量 Nu-亲核能力是缺乏普遍意义的。亲核能力是缺乏普遍意义的。C2H5NH2(C2H5)2NH(C2H5)3N 3 3、对、对反应反应机理的影响机理
33、的影响不同结构的不同结构的RX究竟按哪种机理进行反应，除与底物结构究竟按哪种机理进行反应，除与底物结构有关外，还与有关外，还与NuNu-的亲核能力强弱有关。的亲核能力强弱有关。如：如：C2H5OH,C2H5O-亲和能力不同亲和能力不同新戊基溴新戊基溴 C+重排重排 取代取代 消除消除CH3C2H5OC2H5OHCH2OC2H5OC2H5CHCH3CCH3CH3CH2Br相同条件CH3CCH3CH3CH3CCH3CH2CH3CCH3CH3SN1SN2 三、离去基团的影响三、离去基团的影响Nu:SN2+LL-LCSN1C+Nu C离去基团的性质对离去基团的性质对SN1、SN2反应将产生相似的影响反
34、应将产生相似的影响同时，改变同时，改变离去基团，将明显地影响离去基团，将明显地影响SN1、SN2反应的速度。反应的速度。离去基团总是带着一对电子离开中心碳原子，离去基团总是带着一对电子离开中心碳原子，故，离去基团故，离去基团接受负电荷的能力越强，接受负电荷的能力越强，亲核取代反应速率越大。亲核取代反应速率越大。常见的离去基团及相对活性常见的离去基团及相对活性离去集团的活性与其结构有关离去集团的活性与其结构有关离去基团的碱性越弱，离去速度越快离去基团的碱性越弱，离去速度越快较易离去的基团：较易离去的基团：I-,Br-,H2O,(CH3)2S,Cl-,CF3COO-,H2PO4-,CH3COO-中
35、等程度的离去集团：中等程度的离去集团：CN-,NH3,C6H5O-,RNH2,R3N,C2H5S-较难离去的基团：较难离去的基团：HO-,CH3O-很难离去的基团：很难离去的基团：NH-2,CH-3 共轭酸的共轭酸的 pKa 5 pKa Br-Cl-F-而在非极性、非质子性溶剂中，卤离子亲核能力的顺序是 F-Cl-Br-I-原因：原因：质子性质子性溶剂溶剂的的溶剂化作用，溶剂化作用，亲核试剂亲核试剂与与溶剂之间溶剂之间形成形成氢键，氢键，如如F F-体积小体积小电荷集中，电荷集中，是是碱性强碱性强而而可极化性可极化性低低的的试剂，试剂，在质子性在质子性溶剂溶剂中中与与质子质子形成氢键形成氢键的
36、的能力能力强，强，溶剂化作用大，溶剂化作用大，大大降低大大降低了了亲核亲核性，性，在反应时在反应时需要需要去溶剂化去溶剂化的的能量，能量，因而因而反反应性应性降低。降低。而而I I-离子半径离子半径较大，较大，电荷分散，电荷分散，可极化性可极化性很高，很高，由于由于碱性弱，碱性弱，被质子溶剂化程度被质子溶剂化程度很低，很低，在反应中在反应中表现出表现出较强较强的的亲核能力，亲核能力，所以所以在质子性在质子性溶剂溶剂中中I I-是较强是较强的的亲核试剂。亲核试剂。一般来讲，SN1反应：由中性分子转化成离子型物质，强极性的溶剂有利于反应的进行。SN2反应：主要取决于过渡态的稳定性，当过渡态的电荷比反应物的总电荷增加时，强极性的溶剂有利于电荷分散，反应进行的快。当过渡态的电荷比反应物的总电荷减少时，强极性的溶剂有利于反应物稳定，不利于生成过渡态，反应进行的慢。使用不同的溶剂，不仅影响SN1与SN2反应的反应活性，而且还有可能改变反应机理。eg:氯化苄水解生成苄醇的反应，在丙酮中是按SN2机理进行，在水中按SN1机理反应。加速亲核取代反应进行，减少亲核试剂的溶剂化作用，反应常常在非质子性溶剂中进行，如DMF、DMSO，这类溶剂有较大的偶极，其正端被烷基包围，而负端裸露在外，只缔合正离子。因此亲核试剂溶剂化程度小，活性高。Thank You
