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親核取代
鎖定
親核取代親核取代反應
由於反應物結構和反應條件的差異,SN有兩種機理,即單分子親核取代反應SN1和雙分子親核取代反應SN2。SN1的過程分為兩步:第一步,反應物發生鍵裂(電離),生成活性中間體正碳離子和離去基團;第二步,正碳離子迅速與試劑結合成為產物。總的反應速率只與反應物濃度成正比,而與試劑濃度無關。SN2為舊鍵斷裂和新鍵形成同時發生的協同過程。反應速率與反應物濃度和試劑濃度都成正比。能生成相對穩定的正碳離子和離去基團的反應物容易發生SN1,中心碳原子空間阻礙小的反應物容易發生SN2 。如果親核試劑呈鹼性,則親核取代反應常伴有消除反應,兩者的比例取決於反應物結構、試劑性質和反應條件。低温和鹼性弱對SN取代有利。
在有機化學製備中,要把現有的試劑轉化成自己所需要的物質,而該物質只是官能團上有些差別,這時候取代反應便能解決我們的問題,例如工業上製備氯仿,則需要用到甲烷和氯氣,使甲烷上的氫原子被氯原子取代生成氯仿等等,在這裏,氯氣可以看做是親核試劑,其實質就是氯原子取代了氫原子在碳上的位置。所以取代反應是有機化學中一個很重要的內容。
親核取代兩種反應機制
單分子親核取代反應(SN1)
對碳正離子生成有利條件:有許多推電子基幫助穩定碳陽離子(苄基型碳正離子、烯丙型碳正離子>三級碳正離子>二級碳正離子>一級碳正離子>甲基正離子),一級碳正離子幾乎不能夠單獨存在,會立刻發生重排,轉化為更穩定的內能更低的碳正離子。 碳正離子的穩定性越高,越有利於SN1反應。
SN1親核取代反應特性
醇的親核取代反應(6張)
該反應適合在高極性稍有質子性溶劑中進行,高極性有助於利用本身極性帶有的部分負電穩定碳陽離子,稍有質子性溶劑提供質子與較強親核劑(通常是被脱離的)化合有助於反應平衡往產物移動。
雙分子親核取代反應(SN2)
常發生於:
碳原子取代較少(如:-CH3),可較容易使SN2反應發生。
SN2親核取代反應特性:
親核取代混合機理
SN1和SN2混合機理
一種觀點認為SN2和SN1是兩種極限情況,它們之間的區域是離子對機理,但另一種意見認為沒有中間區域,取代反應可能是一部分為SN2機理,另一部分為SN1機理。