亲核取代反应机理

亲核取代反应指带有负电或弱负电的亲核体攻击(或撞击)并取代靶分子上带正电或部分正电荷的碳核的反应。包括两种反应：单分子亲核取代反应(SN1)和双分子亲核取代反应(SN2) [1] 。在反应过程中，取代基团提供形成新键的一对电子，而被取代的基团则带着旧键的一对电子离去。

亲核取代反应机理

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  • Nu：亲核试剂 一些带有未共享电子对的分子或负离子
  • X： 离去基团 反应底物上的卤原子带着电子对从碳原子上离去
  • 中心碳原子 取代反应发生的碳原子，带部分正电性
  • 亲核取代反应 亲核试剂进攻中心碳原子，取代离去基团的反应
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• 双分子亲核取代（SN2）
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    • 一步完成
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  • 反应速率与卤代烃和亲核试剂浓度的乘积成正比
  • 关键词
    • 背后
    • 双分子
    • 过渡态
    • 构型
  • 特点
    • 二级反应
    • 一步完成
    • 瓦尔登转化
  • 活性次序（反应速率）
    • 卤代甲烷>伯卤代烃>仲卤代烃>叔卤代烃
• 单分子亲核取代（SN1）
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    • 决速步骤：第一步
    • 关键中间体：碳正离子
  • 特点
    • 两步进行，旧键断裂，生成碳正离子中间体
    • 反应速率只与底物（卤代烷）浓度有关
    • 产物为外消旋体，构型保持和翻转的产物均有生成
    • 常有重排产物生成
  • 关键词
    • 单分子
    • 碳正离子中间体
    • 外消旋体
    • 重排产物
  • 活性次序
    • 叔卤代烷>仲卤代烷>伯卤代烷>卤代甲烷
• 影响因素
  • 内因：卤代烃底物（烃基和卤原子）、亲核试剂
  • 外因：溶剂、反应条件等
  • 卤代烷结构的影响
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    • SN1与SN2同时存在，相互竞争
    • 叔卤代烃以SN1为主，伯卤代烃倾向于SN2
    • 仲卤代烃兼而有之，要看其他因素
  • 离去基团的影响
    • 离去倾向越大对SN1与SN2反应都有利，尤其对SN1更有利
    • X–的稳定性越高，碱性越弱，X–就越容易离去
      • 碱性弱，不易给出电子，有较强的承受负电荷的能力
      • X–的碱性强弱： F–> Cl–> Br –> I–
      • 离去速率为： RI>RBr>RCl>RF
    • RSO3–、RSO4–、CH3C6H5SO3–、CF3SO3–都是良好的离去基团，容易形成相对稳定的负离子
  • 亲核试剂的影响
    • 亲核性，浓度，体积等
      • 对SN1无影响 对SN2而言，[Nu-] 亲核能力，越强越有利
    • 亲核性
      • 与试剂的的碱性，可极化性，及溶剂化作用有关
      • 在亲核原子相同的试剂中，碱性大的试剂亲核性也较强
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      • 亲核原子相同时，负离子的亲核性大于它的共轭酸
      • 同周期元素组成的负离子试剂，按元素周期表从左到右、亲核性和碱性递减，碱性大的试剂亲核性也较强
        • RC3– >NH2– > RO–> F–
      • 对同族元素而言，在质子性溶剂，亲核性和碱性相反
        • 亲核顺序：
        • 碱性顺序：
      • 可极化度增加，亲核性增强
  • 溶剂的影响