1、第六章 脂肪族親核取代反應(yīng)底物 親核試劑 離去基6.1試劑與親核性 具有親核性的試劑叫親核試劑，親核性是指試劑與正電性碳原子的成鍵能力，親核試劑可以是中性分子和離子。不同親核試劑的親核性不同，親核試劑均為路易斯堿，而堿性(質(zhì)子理論)是指試劑與質(zhì)子的結(jié)合能力，多些情況下二者的強度一致。1、 親核原子相同時，親核性大小與堿性一致。RO->HO->ArO->RCOO->ROH>H2O 取代基的供電性越強，親核性和堿性越強。2、 親核性原子為同周期元素的原子時，其親核性與堿性大致一致。3、 同族元素原子的親核性大小與堿性相反，即原子半徑較小者，堿性較大，而親核性則較小。P

2、hSe->PhS->PhO- I->Br->Cl->F-(溶劑化最強) 親核性 親核性（這是質(zhì)子性溶劑中）4、 空間效應(yīng)堿性 CH3O-<(CH3)3CO-親核性 CH3O->(CH3)3CO-親核性 相對速度2.3 1.0 0.5 0.04 0.0002空阻6.2親核取代反應(yīng)歷程（SN2） 為協(xié)同的一步反應(yīng)，新鍵的形成和舊鍵的斷裂是同時進行的，親核試劑從離去基背面進攻中心碳原子，過渡態(tài)為五配位的三角雙錐構(gòu)型。動力學(xué)上為二級反應(yīng)。單分子親核取代反應(yīng)歷程（SN1） 動力學(xué)上為一級反應(yīng)，因而反應(yīng)速度只與反應(yīng)底物有關(guān)而與親核試劑的性質(zhì)和濃度無關(guān)。v=k1RX

3、兩個過渡態(tài)和一個中間體。6.3親核取代反應(yīng)的立體化學(xué)1SN2歷程發(fā)生Walden轉(zhuǎn)化即傘型效應(yīng)34.6 =49.9 S-2-碘辛烷 R-2-碘辛烷-128I 反應(yīng)過程中，旋光性逐漸漸降低到零，即外消旋化v外2v取2、SN1歷程 碳正離子，sp2雜化,平面結(jié)構(gòu),空p軌道，理論是產(chǎn)物外消旋化.這取決于底物結(jié)構(gòu)和試劑性質(zhì)，通常情況是外消旋化與構(gòu)型翻轉(zhuǎn)同時存在。當形成的碳正離子穩(wěn)定性較小時，當被試劑進攻時，此時離去基尚未離開，在一定的程度上產(chǎn)生了遮蔽效應(yīng)，因而妨礙了Nu-從離去基的方向進攻，故主要得構(gòu)型反轉(zhuǎn)的產(chǎn)物；如果試劑濃度低，碳正離子可順利成為自由離子，和離去基X-分開后才接受Nu-進攻，這時產(chǎn)物

4、外消旋化。如果進攻試劑的濃度較高，被X-遮蔽的碳正離子受試劑進攻的機會增加構(gòu)型反轉(zhuǎn)比例增加，在SN1反應(yīng)中，還有一些產(chǎn)物不是從離域的碳正離子中間體形成的，而是有離子對形成的。離子對歷程6.4鄰基參與 如果親核試劑與離去基共處于同一分子中，則發(fā)生分子內(nèi)SN2。 離去基Cl的離去是由氧負離子（或氮原子）的幫助下完成的，通常稱為鄰基協(xié)助，鄰基參與或鄰基效應(yīng)（分子內(nèi)的SN2） 條件：當鄰近基團具有未共用電子對時，在與反應(yīng)中心的距離適當時，就發(fā)生鄰基參與。結(jié)果：生成環(huán)狀化合物，限制產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)，反應(yīng)速度異常增大。 n參與1氧參與包括：k反/k順6 反式的產(chǎn)物構(gòu)型保持不變這是一個SN2歷程，由于AcO的吸電

5、子作用使得碳正離子的形成較困難。鏡面對稱性（非手性分子）只有一個手性碳且反應(yīng)中心為手性碳時，鄰基參與的結(jié)果將是構(gòu)型保持。1變成2為鄰基參與（構(gòu)型翻轉(zhuǎn)），2變成3為SN2反應(yīng)（構(gòu)型翻轉(zhuǎn)，3的構(gòu)型和1與底物相同）。因此鄰基參與和SN2反應(yīng)的總結(jié)果為構(gòu)型保持。 總結(jié)果為構(gòu)型保持2硫參與反應(yīng)速度較快3鹵素參與 對稱性 參與1C=C的參與構(gòu)型不變供電性增加，速度增加。2苯基參與50%構(gòu)型轉(zhuǎn)化，50%構(gòu)型翻轉(zhuǎn)，結(jié)果為外消旋化。 構(gòu)型保持不變。6.5影響親核取代反應(yīng)的因素烴基的結(jié)構(gòu)1對SN1影響凡是能穩(wěn)定C+的各種因素均有利于SN1的進攻，中心碳原子上連接的供電基團，能分散碳正離子上的正電荷，提高碳正離子的

6、穩(wěn)定性。（1）電子因素穩(wěn)定性：3°R+ > 2°R+ > 1°R+ 烷基的+I和+CSN1的速度：3°RX > 2°RX > 1°RX(2)空間因素（3）苯基或乙烯基取代的鹵甲烷按SN1進行RCH3CH2-CH2=CH-CH2-PhCH2-PhCH(CH3)-k相對1.2×1040.040.081(4)當雜原子如O,N,S等原子直接與中心碳相連時，按SN1進行 +C>-I，有利于碳正離子的形成 雜原子上的孤對電子與中心碳的空p軌道交蓋形成離域鍵，使碳正離子穩(wěn)定。（5）鹵原子位于橋頭碳上時，只能按

7、SN1進行，但反應(yīng)速度極慢。25，80 H2O-C2H5OH橋頭碳難于形成平面碳正離子，剛性越大（橋原子數(shù)減?。磻?yīng)速度越小。2SN2的影響主要影響因素為空間效應(yīng) 過渡態(tài)為五配位，張力增大因此不論是a-C還是b-C上的取代基增多均不利于SN2反應(yīng)。RCH3CH2CH2-CH3CH2CH2-(CH3)3CHCH2-(CH3)3CCH2-k相對10.40.0310-5 空阻很大離去基的影響 不論SN1還是SN2的定速步驟中均存在C-X斷裂，故C-X愈易斷裂，反應(yīng)速度愈快。穩(wěn)定性 F-<Cl-<Br-<I- (I-原子半徑大，負電荷愈分散)離去能力I->Br->Cl-

8、>F-OH-為不好的離去基 H2O為好的離去基試劑的影響 試劑的親核性對SN1幾乎無影響，對SN2影響較大。（1）親核性越大，越有利于SN2；（2）親核試劑的體積越小越有利于SN2；（3）強親核試劑導(dǎo)致產(chǎn)物構(gòu)型反轉(zhuǎn)，故弱親核試劑導(dǎo)致產(chǎn)物部分外消旋化。溶劑的影響1對SN1反應(yīng)，增加溶劑極性和溶劑的離子溶劑化能力，導(dǎo)致反應(yīng)速度顯著增大。（1）在定速步驟中，反應(yīng)物電離成過渡態(tài)所需的大部分能量可由在溶劑和極性過渡態(tài)之間形成偶極偶極鍵來供給。溶劑的極性越大，則溶劑化能力越強，電離作用越快。（2）碳正離子或定速步驟的過渡態(tài)極性大于反應(yīng)物，前者因溶劑化而穩(wěn)定，極性溶劑有利于SN1，且隨著溶劑極性增強而

9、加速。2對于SN2溶劑極性增大，不利于反應(yīng)；極性減小，有利于反應(yīng)。溶劑極性增大，有利于反應(yīng)。溶劑極性增大，不利于反應(yīng)3極性質(zhì)子性溶劑使親核試劑溶劑化增加親核試劑的穩(wěn)定性，降低其親核活性。這不利于SN24極性非質(zhì)子溶劑如DMF,DMSO,HMPT等，這時親核試劑完全暴露未溶劑化，對SN2有利的。溶劑DMFMeOHk3×1033×10-26.6 具有雙親核中心的兩極性的反應(yīng)方向兩可性試劑如1發(fā)生SN1時，電負性大，電子云密度高的原子將發(fā)生親核取代。得到異腈2在SN2中，電負性小的原子為親核中心。這時電負性較小的原子周圍溶劑化作用較弱，去溶劑化所需能量小，其供電性強，有較強的極化

10、作用，故其親核性較強。3底物烷基結(jié)構(gòu)的影響 故烷基體積增大時，有利于SN1反應(yīng)，烷基體積越小，越有利于SN2。6.7親核取代反應(yīng)在有機合成中的應(yīng)用鹵烷的親核取代反應(yīng)可發(fā)生官能團的轉(zhuǎn)化或碳鏈的增長1 鹵烷的水解競爭使反應(yīng)有消除反應(yīng)(濃度和強堿及烯丙式醇3°RX特別易發(fā)生E) 易發(fā)生消除反應(yīng)的3°RX宜采用堿性較弱的醋酸鹽形成乙酸酯，再水解得醇。2williamson反應(yīng)3鹵烷的氨解一般得混合物，如果NH3大大過量，1°RNH2將為主要產(chǎn)物，要獲得純伯胺用gabriel法。4鹵烷與有機膦的反應(yīng)Wittig試劑5. 與碳親核試劑的取代反應(yīng)使碳鏈增長(1) 氨解形成多一個

11、碳的腈及羧酸等（2）炔化反應(yīng)合成末端炔和非末端炔（3）偶聯(lián)反應(yīng)（與烷基銅鋰的反應(yīng)）Wurtz-Fittig反應(yīng)（4）與含活潑亞甲基類化合物的取代反應(yīng)。首先與強堿作用，形成碳負離子親核試劑，然后再aC上引入烷基或烴基與二元鹵烷可分別形成二元甲基酮，二元酸或環(huán)烷基甲基酮或環(huán)烷基乙酸。醇的親核取代反應(yīng) 由于-OH為不好的離去基，其親核取代反應(yīng)一般要在酸性催化下進行，這時H2O是一個好的離去基，另外可轉(zhuǎn)化一個磺酸基離去基。6.8羧酸及其衍生物的親核取代反應(yīng)反應(yīng)歷程與影響因素1、反應(yīng)歷程過程為加成消除歷程，結(jié)果為親核取代。與SN2是不一樣（分兩步進行）。親核加成消除酯的堿性水解這樣水解后酯中18O含量大大減小，故非一般的SN2，如為SN2反應(yīng)，則酯的18O含量不變。2、結(jié)構(gòu)與活性的關(guān)系 I有利于親核加成，C不利于親核加成。反應(yīng)活性酯化反應(yīng)1、Ac2(雙分子酰氧斷裂)伯醇的酯化通常為此歷程2、AA11(酸酯消化下的烷氧斷裂)3°醇的酯化就是此歷程親核性H2O>羧酸；故脫氫離子以烯為主要產(chǎn)物間接酯化羧酸衍生物的醇解反應(yīng)酰鹵和酸酐的間接酯化可避免直接酯化的可逆性，而且可以同叔