- 中文名
- 亲核试剂
- 外文名
- Nucleophilic reagent
- 分 类
- 未共用电子对型、σ键型、π键型
基本性质
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在极性反应中,亲核试剂提供能量较高的电子对,用于形成新键。亲核试剂的电子对可以是亲核原子上的未共用电子对或负电荷,也可来自于试剂分子中σ键或π键的异裂。根据亲核试剂如何提供电子对,将亲核试剂分成三种类型:未共用电子对型亲核试剂(lone—pair nucleophiles),σ键型亲核试剂(σ一bond nucleophiles)和π键型亲核试剂(π一bond nucleophiles)。
特殊对型
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未共用电子对型
例如,以下亲核反应中,胺作为未共用电子对型亲核试剂提供电子,与亲电试剂成键:
亲核试剂
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σ键型亲核试剂
当非金属原子与金属原子之间形成共价键时,由于非金属原子的电负性通常较大,使得非金属原子带部分负电荷,金属原子带部分正电荷。在极性反应中,这类化合物分子中非金属原子与金属原子之间的共价键可以异裂,非金属原子作为亲核原子带着成键电子对参与反应,因此称这类亲核试剂为σ键型亲核试剂。 [1]
σ键型亲核试剂的亲核原子可以是杂原子(如NaNH2或KOH),也可以是碳原子(如RMgBr、RLi和R2CuLi)或氢原子(如NaBH4和LiAIH4)。但是,强极性的非金属一金属键Nu—M常被认为是离子键(Nu-M+)。例如下图1所示的几种试剂通常写成离子键的形式:
按这样的写法,这类试剂也可分类为未共用电子对型亲核试剂。
π键亲核试剂
亲核试剂烯烃与亲电试剂反应时,总是电子云密度高的双键碳与亲电试剂形成新键。对于纯烷基取代的烯烃,取代较少的碳亲核性强,优先与亲电试剂结合。
碱性关系
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由于亲核试剂在反应中提供电子,按照Lewis酸碱理论,提供电子的为碱,因此,亲核试剂通常呈碱性。许多亲核反应在碱性条件下进行,了解亲核性与碱性的关系很重要。亲核试剂的亲核性强弱通常用其与亲电试剂反生的速率来衡量。
例如,根据其在25℃的水溶液中与CH3Br发生亲核取代反应的速率来衡量。因此,亲核性是动力学性质。试剂的碱性是其与H+反应的能力(用平衡常数的负对数表示),是热力学性质。试剂的亲核性与碱性有联系,也有区别。 [2]
影响因素
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试剂的亲核性和碱性的强弱与亲核原子周围的空间位阻、电荷离域、反应介质等因素均有关系。
1、亲核原子周围立体位阻增加,亲核性显著降低,碱性则变化不大。
2、电荷离域使碱性显著降低,对亲核性影响则较小。例如,EtO-(pKb=17)在较低温度下与s-BuBr反应,起碱的作用,生成消除产物2—丁烯;而AcO-(pKb=4.7)在较高的温度下能作为亲核试剂与s-BuBr发生SN2反应生成s-BuOAc。
这些极性非质子溶剂通常具有亚砜、酰胺或磷酰胺的结构,由于共振,处于分子外围的氧通常带部分负电荷,而处于分子内部的硫、磷或碳则带部分正电荷。氟化钠等亲核试剂在这种溶剂中其正离子会被深度溶剂化,使负离子脱离正离子的束缚,亲核性显著增加。