高等有机化学亲核取代 (2)优秀PPT.ppt

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1、高等有机化学亲核取代第一页，本课件共有73页、脂肪族亲核取代反应脂肪族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个带负电或带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代的过程有孤对电子的中性的原子或基团取代的过程。第二页，本课件共有73页亲核取代反应的四种类型：1.2.RRII -OH -OH第三页，本课件共有73页3.4.第四页，本课件共有73页溶剂（分）解反应溶剂（分）解反应:当亲核试剂（当亲核试剂（Nu:）是溶剂时，所发生的亲核取代反应。是溶剂时，所发生的亲核取代反应。溶剂解反应溶剂解反应 属于类型属于类型 1 的反应的反应第五页，本

2、课件共有73页RCH2A +Nu：RCH2Nu +A：中心碳原子中心碳原子底物底物（进入基团）（进入基团）亲核试剂亲核试剂产物产物离去基团离去基团受进攻受进攻的对象的对象一般是负离子或带孤电子一般是负离子或带孤电子对的中性分子对的中性分子亲核试剂亲核试剂(Nu)：带负电荷的离子或带未共用电子对的中性分子。带负电荷的离子或带未共用电子对的中性分子。底物：底物：反应中接受试剂进攻的物质。反应中接受试剂进攻的物质。离去基团：离去基团：带着一对电子离去的分子或负离子。带着一对电子离去的分子或负离子。第六页，本课件共有73页1 亲核取代反应机理亲核取代反应机理一、一、SN1 机理机理反应分两步进行反应分

3、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。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：第七页，本课件共有73页第一步：第一步：反应的第一步是卤代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。溴代叔丁烷的水解溴代叔丁烷的水解第二步：第二步：第八页，本课件共有73页SN1反应的能量变化反应的能量变化 ABCDE 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。

4、Nucleophilic SubstitutionSN1第九页，本课件共有73页例如：例如：二苯基氯甲烷在丙酮中的水解反应：二苯基氯甲烷在丙酮中的水解反应：按按SN 1 机理进行反应的体系：机理进行反应的体系：叔卤代烷及其衍生物和被共轭体系稳定的仲卤代烃及其衍生物叔卤代烷及其衍生物和被共轭体系稳定的仲卤代烃及其衍生物第十页，本课件共有73页 SN1反应的特征有重排产物生成 第十一页，本课件共有73页二、二、SN 2 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

5、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第十二页，本课件共有73页LNu亲核试剂从离去基团背面进攻碳原子LNuNu-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。LNuNu-C键形成，C-L键断裂，碳原子另外三键向翻转。第十三页，本课件共有73页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，旧键断裂时所需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。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

6、态。第十四页，本课件共有73页SN2反应的能量变化反应的能量变化按按 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。第十五页，本课件共有73页SN1 S SN2 单分子反应 双分子反应 V=K R-X V=K R-X Nu：两步反应 一步反应 生成中间体碳正离子形成过渡态 构型翻转+构型保持 构型翻转（瓦尔登转化）有重排产物 无重排产物 SN1反应与SN2反应的区别 第十六页，本课件共有73页三、三、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“交界状

7、况交界状况”的反应。的反应。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SN2第十七页，本课件共有73页加入加入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第十八页，本课件共有73页 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

8、个阶段：三个阶段：第十九页，本课件共有73页四、分子内亲核取代反应机理四、分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代反应机理是分子内亲核取代反应机理 SNi第二十页，本课件共有73页有些特殊结构的分子，离去基团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的其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作用物，同时该部分和离去基团的其余部分脱离，形成产物。的其余部分脱离，形成产物。分子内亲核取代反应定义分

9、子内亲核取代反应定义：第二十一页，本课件共有73页氯代亚磺酸烷基酯氯代亚磺酸烷基酯的分解过程分两步的分解过程分两步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。氯代亚磺酸烷基酯氯代亚磺酸烷基酯第二十二页，本课件共有73页支持这一机理的依据：支持这一机理的依据：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，不利于电荷的分离，在离子对中，来自氯代亚磺酸烷基酯的分

10、解在乙醚中，不利于电荷的分离，在离子对中，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；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。第二十三页，本课件共有73页2 常见的亲核取代反应体系常见的亲核取代反应体系卤代烷与氢氧化钠、醇钠或酚钠、硫脲、硫醇钠、羧酸盐和氨或胺等发生亲核取代反应，生成醇、醚、硫醇、

11、硫醚、羧酸酯和胺；醇可与氢卤酸、卤化磷或氯化亚砜作用，生成卤代烃；卤代烷被氢化铝锂还原为烷烃，是负氢离子对反应物中卤素的取代；第二十四页，本课件共有73页1.水解反应水解反应卤代烃亲核取代反应卤代烃亲核取代反应第二十五页，本课件共有73页2.与氰化钠作用与氰化钠作用第二十六页，本课件共有73页3.与醇钠作用与醇钠作用这是制备醚类化合物常用的方法，称为williamson 合成法。反应中所用的卤代烷通常为伯卤代烷。例如：第二十七页，本课件共有73页4.与氨作用与氨作用第二十八页，本课件共有73页5.与硝酸银作用与硝酸银作用卤素不同的卤代烷发生亲核取代反应的活性顺序为：RIRBrRCl。当卤原子相

12、同，烃基结构不同时，其活性顺序为：321。第二十九页，本课件共有73页6.卤离子互换反应卤离子互换反应卤素相同、烃基结构不同的卤代烷，其活性顺序为：123。第三十页，本课件共有73页醇的亲核取代反应醇的亲核取代反应1.1.与氢卤酸反应与氢卤酸反应由于醇羟基不是好的离去基团，其亲核取代反应一般要在酸性催化下进行，羟基质子化后以水的形式易于离去。第三十一页，本课件共有73页 HXHX的反应活性：的反应活性：HIHBrHCl反应速度与反应速度与氢卤酸的亲反应活性氢卤酸的亲反应活性有关有关LucasLucas试剂试剂（浓盐酸和无水氯化锌）（浓盐酸和无水氯化锌）可用于区别伯、仲、叔醇可用于区别伯、仲、叔

13、醇，但一般仅适用于但一般仅适用于3 36 6个碳原子的醇。个碳原子的醇。原因：原因：1 12 2个碳的产物（卤代烷）的沸点低，易挥发。个碳的产物（卤代烷）的沸点低，易挥发。大于大于6 6个碳的醇（苄醇除外）不溶于卢卡斯试剂，易混淆实验现象。个碳的醇（苄醇除外）不溶于卢卡斯试剂，易混淆实验现象。第三十二页，本课件共有73页醇的活性次序：醇的活性次序：CH CH3 3OHOH反应速度与反应速度与醇的结构醇的结构有关有关第三十三页，本课件共有73页2 2、与卤化磷和亚硫酰氯反应、与卤化磷和亚硫酰氯反应 产物不重排产物不重排醇与醇与PXPX3 3作用生成卤代烃的反应，通常是按作用生成卤代烃的反应，通常

14、是按S SN N2 2历程进行的。历程进行的。反应的立体化学特征：反应的立体化学特征：构型反转。构型反转。第三十四页，本课件共有73页反应的立体化学与反应机理相关反应的立体化学与反应机理相关 当亲核取代反应发生在当亲核取代反应发生在C*上时，上时，可能存在三种立体化学途径：可能存在三种立体化学途径：构型保持、构型翻转、外消旋化构型保持、构型翻转、外消旋化 但结果并不永远是明确的，在某些反应中，可发生两种但结果并不永远是明确的，在某些反应中，可发生两种立体化学途径，但程度不等。立体化学途径，但程度不等。3 亲核取代反应亲核取代反应的立体化学的立体化学第三十五页，本课件共有73页一、一、SN1 取

15、代反应的立体化学取代反应的立体化学 碳正离子，碳正离子，sp2杂化杂化,平面结构平面结构,空空p轨道，理论是产物外消旋化。轨道，理论是产物外消旋化。第三十六页，本课件共有73页因：SN1反应第一步生成的碳正离子为平面构型（正电荷的碳原子为sp2杂化的）。第二步亲核试剂向平面任何一面进攻的几率相等。第三十七页，本课件共有73页这种现象与下列因素有关这种现象与下列因素有关:事实上，外消旋化的同时往往伴随着构型转化产物事实上，外消旋化的同时往往伴随着构型转化产物正碳离子的稳定性正碳离子的稳定性正碳离子越稳定，外消旋化比例越大。正碳离子越稳定，外消旋化比例越大。当当C+不是足够稳定时，由于不是足够稳定

16、时，由于L 的屏蔽效应，的屏蔽效应，Nu:从从 L 背后进背后进攻中心碳原子的机会增大，故构型转化增多。攻中心碳原子的机会增大，故构型转化增多。溶剂（影响较为复杂）溶剂（影响较为复杂）一般，溶剂的亲核能力越强，构型翻转的比例越大一般，溶剂的亲核能力越强，构型翻转的比例越大第三十八页，本课件共有73页实验结果表明：实验结果表明：1C 类化合物亲核取代，构型翻转率最高；类化合物亲核取代，构型翻转率最高；2C 类化合物亲核取代（强亲核试剂）构型翻转率很高；类化合物亲核取代（强亲核试剂）构型翻转率很高；3C 类化合物亲核取代，构型翻转率不高。类化合物亲核取代，构型翻转率不高。3、亲核试剂的浓度、亲核试

17、剂的浓度亲核试剂浓度越大，构型翻转的比例越大亲核试剂浓度越大，构型翻转的比例越大第三十九页，本课件共有73页1）异面进攻反应（异面进攻反应（Nu-从离去基团从离去基团L的背面进攻反应中心）的背面进攻反应中心）2）构型翻转构型翻转（产物的构型与底物的构型相反（产物的构型与底物的构型相反瓦尔登瓦尔登Walden转化）。转化）。二、二、SN2 取代反应取代反应第四十页，本课件共有73页三、分子内亲核取代反应三、分子内亲核取代反应从立体化学角度看，分子内亲核取代反应的立体化学特征是中心从立体化学角度看，分子内亲核取代反应的立体化学特征是中心碳原子的构型保持不变，即反应物和产物的构型相同。碳原子的构型保

18、持不变，即反应物和产物的构型相同。第四十一页，本课件共有73页4 影响亲核取代反应活性的因素影响亲核取代反应活性的因素影响亲核取代反应活性的主要因素是：影响亲核取代反应活性的主要因素是：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活性离去基团的性质离去基团的性质溶剂效应溶剂效应第四十二页，本课件共有73页一、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第四十三页，本课件共有73页1 1、对于、对于 S SN N1 1 反应：反应：影响反应速率的

19、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+的稳定性的稳定性第四十四页，本课件共有73页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 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第四十五页，本课件共有73页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反应速率反应速率明显

20、增大：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被稳定。第四十六页，本课件共有73页对对于于S SN N1 1反反应应来来说说，在在速速度度控控制制步步骤骤的的解解离离过过程程中中，中中心心碳碳原原子子由由原原来来的的spsp3 3杂杂化化的的四四面面体体变变为为spsp2 2杂杂化化的的平平

21、面面或或近近于于平平面面的的碳碳正正离离子子，一一定定程程度度解解除除了了拥拥挤挤状状态态,中中心心碳碳原原子子上上取取代代基基越越多多，取取代代基基体体积积越越大大，过过渡渡态态中中拥拥挤挤状状态态减减轻轻的的相相对对程程度度就就更更大大，速速率的增加也就更显著。率的增加也就更显著。空间效应空间效应基团拥挤 拥挤程度减少第四十七页，本课件共有73页SN1反应的速度是：例如：实验测得 第四十八页，本课件共有73页 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增加。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，通常主要原因是碳正离子的稳定性，通常 3C3

22、C+2C2C+1C1C+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。第四十九页，本课件共有73页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：空间效应空间效应第五十页，本课件共有73页 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双反应理想的过渡态，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：锥几何形状，空间因

23、素对反应有显著影响：反应中心碳原子上烷基数目越多，烷基体积越大，过渡态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挤，反应速率降低。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、空碳上有分支、空间位阻愈大，都使反应速率减慢。间位阻愈大，都使反应速率减慢。第五十一页，本课件共有73页 碳上有分支碳上有分支结论：-C上烃基，SN2反应速率。第五十二页，本课件共有73页 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,

24、因此甲基可以部因此甲基可以部分的避免空间位阻而进行反应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,进入进入基团很难与碳原子接触基团很难与碳原子接触,反应速率很小。反应速率很小。第五十三页，本课件共有73页因此，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：第五十四页，本课件共有73页 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-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。

25、反应速度明显加快。电子效应电子效应 2K相对相对 1 0.4 40 120 13200 CH2-Cl第五十五页，本课件共有73页实际：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 反应反应第五十六页，本课件共有73页归纳：普通卤代烃的SN反应 2、对SN1反应是3R

26、X 2RX 1RX CH3X 1、对SN2反应是CH3X 1RX 2RX 3RX 4、烯丙基型卤代烃既易进行SN1反应，也易进行SN2反应。5、桥头卤代的桥环卤代烃既难进行SN1反应，也难进行SN2反应。3、叔卤代烷主要进行SN1反应，伯卤代烷SN2反应，仲卤代烷两种历程都可，由反应条件而定。第五十七页，本课件共有73页对于桥环卤代烷，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，还是反应，还是SN2反应，均难以发生。如：反应，均难以发生。如：第五十八页，本课件共有73页二、亲核试剂的影响二、亲核试剂的影响对对于于S SN N1 1反反应应，亲亲核核试试剂剂不不

27、参参与与速速率率控控制制步步骤骤，因因此影响较小。此影响较小。对对于于S SN N2 2反反应应，亲亲核核试试剂剂亲亲核核性性能能的的强强弱弱将将对对S SN N2 2反反应的速率产生极大的影响。应的速率产生极大的影响。NuNu-:CH3O-，HO-，I-Nu:H2O:第五十九页，本课件共有73页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。第六十页，本课件共有73页2

28、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。第六十一页，本课件共有73页 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。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

29、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第六十二页，本课件共有73页、试剂的亲核性与碱性大小一致的有下列情况：试剂的亲核性与碱性大小一致的有下列情况：a a、试剂中

30、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：电负性大，亲核性小，碱性也小。如：NH2 H

31、O R3C R2N RO F第六十三页，本课件共有73页、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，示出较强的亲核性，S SN

32、 N2 2 反应易于进行。反应易于进行。第六十四页，本课件共有73页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 第六十五页，本课件共有73页 原因：

33、在质子性溶剂中（水、醇），原因：在质子性溶剂中（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。第六十六页，

34、本课件共有73页 在非质子溶剂中在非质子溶剂中 ，二甲基甲酰胺（，二甲基甲酰胺（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

35、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 DMF 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。第六十七页，本课件共有73页 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，大大促进可明显地提高负离子的活性，大大促进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的化合物。反应。冠醚是最近几十年发

36、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，因而决定它们对金属离子有较不同结构的冠醚，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。例如高的络合选择性。例如18-18-冠冠-6-6是有机合成上很有用的冠醚之一，其是有机合成上很有用的冠醚之一，其空穴半径为空穴半径为2.62.63.23.2，和钾离子半径，和钾离子半径(2.66(2.66 )相近，与适当大小相近，与适当大小的金属离子能形成共平面的金属离子能形成共平面1:11:1的大络离子，金属离子被络合后，剩下的大络离子，金属离子被络合后，剩下未被溶剂化活性很高的未被溶剂化活性很高的“裸负离子裸负离子”（na

37、ked anionnaked anion），提高了反应），提高了反应活性。活性。第六十八页，本课件共有73页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。第六十九页，本课件共有73

38、页3 3、对反应机理的影响、对反应机理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，除与底物结构有究竟按哪种机理进行反应，除与底物结构有关外，还与关外，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 消除消除第七十页，本课件共有73页三、离去基团的影响三、离去基团的影响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

39、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。第七十一页，本课件共有73页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

40、去的基团：HO-,CH3O-很难离去的基团：很难离去的基团：NH-2,CH-3第七十二页，本课件共有73页共轭酸的共轭酸的 pKa 5 pKa 5 的基团都是较易离去的基团，的基团都是较易离去的基团，如：如：I I-是强酸是强酸 HI HI 的共轭碱。的共轭碱。强碱性基团都是难以离去的集团，但在酸性条件下，被质子强碱性基团都是难以离去的集团，但在酸性条件下，被质子 化后，变成相应的共轭酸，大大增强了离去能力。化后，变成相应的共轭酸，大大增强了离去能力。离去基团的离去能力与其亲核能力有时相同，有时相反，离去基团的离去能力与其亲核能力有时相同，有时相反，即还要考虑其电负性、可极化度、溶剂化程度。即还要考虑其电负性、可极化度、溶剂化程度。迄今，还没有一个可以根据单一参数就能确定离去基团能力迄今，还没有一个可以根据单一参数就能确定离去基团能力 的方法。的方法。第七十三页，本课件共有73页