鄰基參與效應

鄰近基團參與，簡稱鄰基參與（neighboringgroupparticipation，NGP）是飽和碳原子上親核取代反應中一種常見現象，鄰基參與效應不僅能導致反應速度的加快和重排的發生，而且還可控制反應的立體化學，因而在有機合成中得到廣泛應用。能夠產生鄰基參與效應的基團通常含有帶孤對電子的原子（如氧、硫、氮和滷原子等），或是具有π電子的基團（如苯環、碳碳雙鍵等）。這些具有孤對電子或π電子的基團在反應過程中能夠作為親核試劑優先發生分子內的親核取代，形成的不穩定環狀中間體再接受親核試劑的進攻，得到穩定的取代產物。 ^[1] 

（1）氧原子的鄰基參與 ^[1] 

羧基的氧原子容易發生鄰基參與。例如，(S)‐2‐溴代丙酸在氫氧化鈉水溶液中水解生成構型保持的(S)‐2‐羥基丙酸，反應具有立體專一性：

在這個過程中，羧基與鹼作用首先形成羧酸根陰離子；然後，羧酸根陰離子親核進攻α‐碳，發生分子內的SN2反應，形成不穩定的α‐內酯中間體；後者繼而與氫氧根發生分子間的SN2反應，生成最終的親核取代產物2‐羥基丙酸。由於經歷了兩次SN2反應，故兩次構型翻轉的結果是構型保持。

酯基的氧原子亦容易發生鄰基參與效應。例如，反‐1‐乙酰氧基‐2‐對甲苯磺酸酯基環己烷在醋酸中與醋酸鈉的親核取代反應速率比其順式異構體快1000倍，而且得到構型保持的取代產物，而順式異構體反應生成構型翻轉的產物。

羥基（OH）、烷氧基（OR）、亞碸（S=O）等基團的氧原子也是鄰基參與的常見基團。

（2）硫原子的鄰基參與 ^[1] 

與氧相比，硫具有更強的親核性，故也容易發生鄰基參與效應。1‐苯硫基‐2‐氯環己烷在THF中水解時，反式異構體因具有鄰基參與效應，要比順式異構體的反應快105倍，且立體選擇性地生成構型保持產物。

（3）氮原子的鄰基參與

與氧和硫相似，擁有孤對電子的氮原子也能發生鄰基參與，例如，N‐乙基‐2‐氯甲基吡咯烷能夠通過氮的鄰基參與發生擴環，生成N‐乙基‐3‐氯六氫吡啶：

氮的鄰基參與能力很強，即使氮原子上連有吸電子基團，也可發生鄰基參與。如下化合物A在加溴時，除了得到正常的反式加成產物B外，還得到一種重排了的二溴化合物C。在此過程中，第一步所形成的溴鎓離子中間體D被溴離子進攻，得到加成產物B（patha）；

D中磺酰胺的氮原子通過鄰基參與，形成吖丙啶鎓離子E（pathb），後者經溴離子進攻開環得到C。

（4）芳環的鄰基參與 ^[1] 

具有6π電子體系的苯環是常見的鄰基參與基團。苯環的鄰基參與經歷了一個具有螺環結構的苯鎓離子（phenoniumion）中間體，共振導致了這種苯鎓離子中間體比較穩定。實際上，苯鎓離子在超酸中相當穩定，以至於可用NMR來測定其結構。苯環的這種鄰基參與效應得到了立體化學研究結果的支持。例如，在如下2‐苯基‐3‐對甲苯磺酸酯基丁烷的溶劑解反應中，赤式底物生成了一種赤式的取代產物和少量消除產物，而蘇式底物則得到外消旋的蘇式產物和少量消除產物。

這組反應的立體化學可通過如下鄰基參與機理來解釋：

既然鄰基參與的基團是電子的給體，那麼越富電子的基團鄰基參與效應越顯著。例如，在下述苯磺酸酯的溶劑解反應中，苯環上連有吸電子基團（硝基、三氟甲基或氯）時，反應不發生。當苯環上無取代基或連有給電子基團（甲基、甲氧基）時，反應容易進行，而且給電子作用越強，反應速度越快。顯然，給電子基團穩定了苯鎓離子中間體，從而使反應容易進行。相反，吸電子基團的去穩定化作用導致了鄰基參與不能發生。

（5）C=C鍵的鄰基參與

烯烴能提供π電子而產生鄰基參與效應。例如，在下述兩個橋環化合物的溶劑解反應中，具有雙鍵的磺酸酯（I）比無雙鍵的磺酸酯（II）反應快1011倍。 ^[1]