亲核取代反应及其影响因素

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1、..亲核取代反应及其影响因素航03班林三春2010011556摘要：本文分为四部分。第一部分论述了亲核取代反应的组成部分：亲核试剂、离去基团、反应底物，特地列出了常见的亲核试剂、常见的离去基团。第二部分论述了亲核取代反应机理，主要论述了四种：SN1、SN2、离子对机理和邻近基团参与机理，其中还包括各种机理的实验现象验证，以及对反应产物的影响，如对构型的影响。第三部分论述了亲核反应的影响因素，主要有烃基、离去基团、溶剂和亲核试剂四种，详细地说明了这四种因素如何影响反应。给出了判断离去基团的好坏，以及比较

2、亲核试剂的亲核性的方法。最后一部分论述了亲和取代反应与消除反应的竞争关系，其中包括SN1与E1竞争，SN2与E2竞争。主要以卤代烃为例阐述的。在论述的同时，还附有适当的图示，以及实验数据，通过比较等手段，使得论述更加有说服力。全文通过这四个部分，详细、全面地介绍了亲核取代反应。正文：亲核取代反应，简称SN亲核取代反应，通常发生在带有正电或部分正电荷的碳上，碳原子被带有负电或部分负电的亲核试剂（Nu:-）进攻而取代。一、亲核取代反应的重要组成成分：亲核取代反应中涉及到的三个重要组成成分为：亲核试剂、离去

3、基团、反应底物。例如：反应中，主要作用物称为反应底物。进攻反应底物的试剂CH30Na(或CH3O—)是带着电子对与碳原子结合成键的，它本身具有亲核性，称为亲核试剂，一般用Nu表示。这类反应之所以称为亲核取代也正是因为它是由亲核试剂进攻反应底物而引起的取代反应。反应底物上的溴原子带着电子对从碳原子上离去，所以Br-；称为离去基团，一般用L表示。该取代反应是在与溴相连的那个碳原子上进行的，常称该碳原子为中心原子，或反应中心。．一般的亲核取代反应可以用如下的通式表示：。其中R—L为反应底物，L—为离去基团，

4、Nu—为亲核试剂，弯箭头表示电子转移的方向。1、亲核试剂：亲核性是指：带负电荷或孤对电子的试剂即亲核试剂对亲电子原子的进攻的能力。具有亲核性的物质叫做亲核试剂。凡是带有未共享电子对的物质(如Lewis碱)都具有一定的亲核性，它们都可能作为亲核试剂。亲核试剂可以是中性分子，也可以是带负电的阴离子。下表列出的是亲核取代反应中常见的一些亲核试剂：word教育资料..2、离去基团在进行亲核取代反应的中心碳原子上，必然连有一个能够带着电子离开的基团，即离去基团。离去基团可以是负离子，也可以是中性分子。常见的离去

5、基团有等。3、反应底物一般来说，在脂肪碳原子上连有某种离去基团的化合物都有可能作为亲核取代的反应底物。二、亲核取代反应的反应机理：对于脂肪亲核取代反应，由于反应物结构和反应条件的差异，SN有两种机理，即单分子亲核取代反应SN1和双分子亲核取代反应SN2。（一）SN1机理：word教育资料..SN1反应分两步进行：第一步是反应底物发生离解，即离去基团带着电子离开中心原子，形成正碳离子中间体；第二步是正碳离子和亲核试剂结合成键，得到取代产物：依据：1、动力学研究：(1)一级动力学反应在SN1的两步反应中，

6、第二步是活性很高的正碳离子与亲核试剂结合，这是易于进行的快步骤；而第一步要由中性反应底物解离成有高度活性的正碳离子，是控制反应的慢步骤。反应过程中能量变化曲线如图所示，由于控制反应速度的步骤中只涉及到一种反应物，其反应速度也仅决定这一种反应物的浓度，所以在动力学上应表现为一级反应。(2)同离子效应。在SN1反应中，反应底物的解离是一个平衡过程，如果外加一些与解离的离子相同的离子，则会抑制解离，减慢反应速度。这种作用叫做同离子效应。同离子效应是SN1反应的一个特征。(3)盐效应。在SN1反应中，往往是由

7、中性物质生成带电荷的物种，外加其它离子，增大溶液的离子强度，可提高反应速度，这种作用叫做盐效应。由于盐效应的存在常常使动力学图象变得复杂，在研究SN1反应动力学时也要考虑这种因素。(4)桥头碳上的SN1反应。对桥头碳上带有潜离去基团的化合物进行动力学研究，也能为支持aNl机理提供证据（中间体碳正离子为平面型，所以桥头碳原子很难发生SN1反应）。2、立体化学如果具有旋光活性的反应底物(中心原子为手性原子)进行SN1word教育资料..反应，由于生成的碳正离子具有平面构型，亲核试剂可以从平面两侧与其结合，

8、取代产物应为几乎等量的一对对映体，消失了光学活性，即反应是外消旋的。3、重排由于在SN1反应中有正碳离子中间体生成，可以预料，它将显示正碳离子的特征：重排。碳正离子的稳定性：3°>2°>1°>CH3+。例如：新戊基溴和C2H5OH反应，几乎完全得到重排产物：（二）SN2机理：SN2代表双分子亲核取代，其反应过程可用下式表示：由上式可见，在SN2反应中，首先是亲核试剂从离去基团背面进攻中心原子，与此同时，离去基团携带电子逐渐离开中心原子，中心原子上的三个氢