第六章 脂肪族亲核取代反应[1]

第六章 脂肪族亲核取代反应

-RL+-RNu+L

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，而碱性(质子理论)是指试剂与质子的结合能力，多些情况下二者的强度一致。 1、 亲核原子相同时，亲核性大小与碱性一致。

RO->HO->ArO->RCOO->ROH>H2O

CH3

>-->

-

Cl>

NO2

-

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。

R3C > R2N- >RO- > F-

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-(溶剂化最强)

亲核性 亲核性（这是质子性溶剂中） 4、 空间效应

碱性 CH3O-<(CH3)3CO- 亲核性 CH3O->(CH3)3CO-

R+CH3IN

N

RI-

3

亲核性

CH3

>

N

N

>

N

>

CH3CH3

N

>CH3

N

C(CH3)3

相对速度

2.3 1.0 0.5 0.04 0.0002

空阻

6.2亲核取代反应历程（SN2）

为协同的一步反应，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。

Nu

+R

δ-δ-[NuX]2

R

Nu

2R1

+X-

动力学上为二级反应。

6.2.2单分子亲核取代反应历程（SN1）

动力学上为一级反应，因而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]

RX

δ+[R

δ-X]δ+δ-[R

Nu]TS2

-R++X

TS1

R＋Nu

+

-

I

RNu

快

两个过渡态和一个中间体。 6.3亲核取代反应的立体化学 1．SN2历程

发生Walden转化即伞型效应

n-C6H

Br

OH-

C6H13-n

H

3

+Br-

[α]＝－34.6 [α]=49.9

n-C6H128-+I

CHI

128

I

6H13-n

-+I

CH3

S-2-碘辛烷 R-2-碘辛烷-128I

反应过程中，旋光性逐渐渐降低到零，即外消旋化

v外＝2v取

2、SN1历程

碳正离子，sp2杂化,平面结构,空p轨道，理论是产物外消旋化.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。

R2

50%

Nu+Nu

1

250%

当形成的碳正离子稳定性较小时，当被试剂进攻时，此时离去基尚未离开，在一定的程度上产生了遮蔽效应，因而妨碍了Nu-

从离去基的方向进攻，故主要得构型反转的产物；如果试剂浓度低，碳正离子可顺利成为自由离子，和离去基X-分开后才接受Nu-进攻，这时产物外消旋化。如果进攻试剂的浓度较高，被

X-遮蔽的碳正离子受试剂进攻的机会增加构型反转比例增加，在SN

1反应中，还有一些产物不是从离域的碳正离子中间体形成的，而是有离子对形成的。 离子对历程

R

X

底物

RX

+-

R+X-溶剂分离对

R++X-自由碳正离子

紧密离子对

-SN2

构型翻转

-

-

Nu-N1

构型翻转

外消旋化（100％）构型翻转 > 构型保持

（部分外消旋化的同时，有部分构型翻转）

6.4邻基参与

如果亲核试剂与离去基共处于同一分子中，则发生分子内SN2。

CH2CH2Cl

Ca(OH)2

ClCH2-2

CH2

KOH2CH2

ClCH2CH2CH2CH22

NH

离去基Cl的离去是由氧负离子（或氮原子）的帮助下完成的，通常称为邻基协助，邻基参与或邻基效应（分子内的SN2）

条件：当邻近基团具有未共用电子对时，在与反应中心的距离适当时，就发生邻基参与。 结果：①生成环状化合物，②限制产物的结构，③反应速度异常增大。 6.4.1 n参与 1．氧参与 包括：

O

-,

,

3,

,

CHCOO-

,

CHO,

OTsMeOAc

k反/k顺＝6 反式的产物构型保持不变

CH3COO-3-

MeO

OAc

HHk1=2.9×10－7L.mol-1.S-1

这是一个SN2历程，由于AcO的吸电子作用使得碳正离子的形成较困难。

OAc-3外消旋体

OAc+

H

k2=1.9×10

－4

L.mol.S

-1-1

Me

Me

OAcH

+

H

50%

50%

镜面对

称性（非手性分子）

只有一个手性碳且反应中心为手性碳时，邻基参与的结果将是构型保持。

Et

CEt

-

Et

-

EtC1

-Cl-

Et

Et

-

Et2

Me

OH3

1变成2为邻基参与（构型翻转），2变成3为SN2反应（构型翻转，3的构型和1与底物相同）。因此邻基参与和SN2反应的总结果为构型保持。

O

OO-

总结果为构型保持 2．硫参与

ClCH2CH22

22CH2

邻基参与

-

2

NClCH2CH2CH2OH2

反应速度较快

3．卤素参与

CH3

H+CH3

H

CH3

HH

赤式meso

CH3

H

CH3

H

CH3

赤式dl对

H

CH3CH3

+

H

HBr

HH

CH3

+CH3

CH3H

H

H

H

CH3CH3苏式dl对

CH3

苏式dl

对

3CH(2R,3S)

H3

H

HBrCH3CH3

+

H

H

BrHH

CH3CH3

(2S,3S)

+

CH3CH3

(2S,3S)

(2R,3R)

(2S,3S)

对称性

CH(2R,3S)

3

CHCH3

H3

HH

3meso

BrBr

(2S,3S)

6.4.2 π参与 1．C=C的参与

AcO

-

构型不变

k乙酸解

1011

1

H3H3k乙酸解

113.2148

O

π供电性增加，速度增加。2．苯基参与

NB：NO2

Ph

3OAc

50%(2R,3S)

Ph

3

苏式dl

进攻C

H苏式(2R,3S)

(2S,3R)meso

CH进攻C3

50%(2S,3R)

50%构型转化，50%构型翻转，结果为外消旋化。

Ph

CH

赤式(2R,3R)进攻C

(2R,3R)

3OAc

赤式-

CH

(2R,3R)

构型保持不变。

6.5影响亲核取代反应的因素 6.5.1烃基的结构 1．对SN1影响

凡是能稳定C+的各种因素均有利于SN1的进攻，中心碳原子上连接的供电基团，能分散碳正离子上的正电荷，提高碳 …… 此处隐藏：5234字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……