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第六章 脂肪族亲核取代反应 谢斌 教授 6.5.4 溶剂的影响 1. SN1反应 增加溶剂极性和溶剂的离子-溶剂化能力，导致反应速度显著增大。 （1）在定速步骤中，反应物电离成过渡态所需的大部分能量可由在溶剂和极性过渡态之间形成偶极-偶极键来供给。溶剂的极性越大，则溶剂化能力越强，电离作用越快。 （2）碳正离子或定速步骤的过渡态极性大于反应物，前者因溶剂化而稳定，极性溶剂有利于SN1，且随着溶剂极性增强而加速。 2．SN2反应 溶剂极性增大，不利于反应；极性减小，有利于反应。 溶剂极性增大，有利于反应 溶剂极性增大，不利于反应 3．极性质子性溶剂使亲核试剂溶剂化,增加亲核试剂的稳定性，降低其亲核活性。 不利于SN2 4．极性非质子溶剂如DMF,DMSO,HMPT等，亲核试剂完全暴露,未溶剂化，对SN2有利的。 3×10-2 3×103 k MeOH DMF 溶剂 极性相当 6.6 具有双亲核中心的两可性试剂的反应方向 常见的两可性试剂 1．发生SN1时，电负性大，电子云密度高的原子将发生亲核取代。 异腈 2．在SN2中，电负性小的原子为亲核中心。 电负性较小的原子周围溶剂化作用较弱，去溶剂化所需能量小，其供电性强，有较强的极化作用，故其亲核性较强。 电子云密度大 烷基体积增大时，有利于SN1反应，烷基体积越小，越有利于SN2。 6.7 亲核取代反应在有机合成中的应用 6.7.1 卤烷的亲核取代反应 发生官能团的转化或碳链的增长 1. 卤烷的水解 存在竞争性反应：消除反应(高浓度的强碱及3°RX特别易发生E) 易发生消除反应的3°RX宜采用碱性较弱的醋酸银形成乙酸酯，再水解得醇。 2．Williamson反应 * * 底物 亲核试剂 离去基 6.1 试剂与亲核性 具有亲核性的试剂叫亲核试剂，亲核性是指试剂与正电性碳原子的成键能力，亲核试剂可以是中性分子和离子。 不同亲核试剂的亲核性不同，亲核试剂均为路易斯碱。 碱性(质子理论)是指试剂与质子的结合能力，多数情况下二者的强度一致。 亲核原子相同时，亲核性大小与碱性一致。 RO- HO- ArO- RCOO- ROH H2O 取代基的供电性越强，亲核性和碱性越强。 2. 亲核性原子为同周期元素的原子时，其亲核性与碱性大致一致。 3. 同族元素原子的亲核性大小与碱性相反，即原子半径较小者，碱性较大，而亲核性则较小。 PhSe- PhS- PhO- I- Br- Cl- F- 亲核性(质子性溶剂中)： 4. 空间效应 碱性: CH3O- (CH3)3CO- 亲核性: CH3O- (CH3)3CO- k相对 : 2.3 1.0 0.5 0.04 0.0002 亲核性降低 空间位阻 电子效应 6.2 亲核取代反应历程 6.2.1 双分子亲核取代反应历程（SN2） 协同的一步反应，新键的形成和旧键的断裂是同时进行的，亲核试剂从离去基背面进攻中心碳原子，过渡态为五配位的三角双锥构型。 TS 动力学上为二级反应; 协同反应（一步完成，无中间体）； 产物的构型翻转。 特点： 6.2.2单分子亲核取代反应历程（SN1） 动力学上为一级反应，反应速度只与反应底物有关而与亲核试剂的性质和浓度无关。 v = k1[RX] 定速步骤 动力学上为一级反应； 分步完成（两个过渡态和一个中间体）； 可能发生重排； 外消旋化。 6.3 亲核取代反应的立体化学 1．SN2历程的立体化学 发生Walden转化即伞型效应 [?]＝-34.6 [?]=49.9 特点： S-2-碘辛烷 R-2-碘辛烷-128I 构型与构型标记，构型与旋光性的关系？ 反应过程中，旋光性逐渐降低到零，即外消旋化 v外＝2v取 2、SN1历程的立体化学 碳正离子中心碳为sp2杂化，平面结构，有空p轨道，理论上产物外消旋化。 这取决于底物结构和试剂性质，通常情况是外消旋化与构型翻转同时存在。 dl （1）当形成的碳正离子稳定性较小时，被试剂进攻时，离去基尚未完全离开，在一定程度上产生了遮蔽效应，妨碍了Nu-从离去基的方向进攻，主要得构型反转的产物； （2）如果试剂浓度低，碳正离子稳定性大，可顺利成为自由离子，与离去基X-分开后才接受Nu-进攻，这时产物为外消旋化； （3）如果进攻试剂的浓度较高，被X-遮蔽的碳正离子受试剂背面进攻的机会增加，构型反转比例增加。 在SN1反应中，有一些产物不是从自由的碳正离子中间体形成的，而是从离子对形成。 离子对历程 底物的离解分为三步 X-对Nu-有屏蔽作用 一起被溶剂化 正负离子有