第13章 亲核取代反应
亲核取代反应
饱和碳原子上的亲核取代反应是极重要的和包含很多反应的一 类反应，在有机合成中的应用也很广，对其机理也有较为透切 的研究。因此讲授机理时通常是第一章。 从电荷类型来分，亲核取代Biblioteka 应只能有四种类型：RR
I + OH
O O
Me C6H13
ArSO C H
对甲苯磺酸-2-辛酯
Ingold和 Hughes等进一步明确指出，SN2反应中亲核试剂是从离 去基的背后进攻，底物构型是反转的。
为什么是从离去基的背后进攻？根据分子规道理论的解释，亲 核试剂是电子给体，在亲核进攻时要把电子给予底物中与离去 基团相连的碳原子，而C-X键的成键轨道已用于与X成键，已有 一对电子，亲核试剂的电子无法进入成键轨道，因此只能去进 攻在空间上处于离去基反面那一瓣的σ反键轨道，随着Nu的进 入和离去基的逐渐离去，中心碳原子上的另外三个键逐渐反转， 到能量最高的过渡态，Nu、 中心碳原子C和离去基X在一条直线 上，随后就是构型反转：
OTs OCOCH3
OTs OCOCH3 CH3CO2H
CH3CO2H
OCOCH3 OCOCH3
80 7
R X
R || X
R + X
XR
X-- R+
X- || R+
说明即使在紧密离子对阶段也有少量外消旋化。
下面的反应中同一底物用不同试剂进行亲核取代，其立体化学 的结果不同：
Me Ph C Et Me HOAc + K+ OAc Ph C Et 23 oC OCOC6H4NO2-p OAc (5 _ + 2)% 构型反转
有机化学中的亲核取代反应
有机化学中的亲核取代反应亲核取代反应是有机化学中一类重要的化学反应，其中亲核试剂攻击一个电子不足的原子中心，将其取代。
本文将介绍亲核取代反应的基本概念、机理和应用。
一、概述亲核取代反应是有机化学反应中最为常见的类型之一。
它涉及到一个亲核试剂与一个电子不足的原子中心反应，亲核试剂中的亲核基团取代掉原子中心上的离去基团。
这种反应过程中，亲核试剂的亲核性质起到了至关重要的作用。
二、机理亲核取代反应的机理可分为两种类型：S_N1和S_N2反应。
在S_N1反应中，亲核试剂首先与原子中心发生解离，形成一个离子中间体。
然后，亲核试剂中的亲核基团攻击中间体，并取代离去基团。
而在S_N2反应中，亲核试剂与原子中心同时反应，亲核基团直接取代离去基团。
三、常见亲核取代反应1. 氢化反应：氢化反应是有机化学领域中最常见的亲核取代反应之一。
在氢化反应中，亲核试剂通常是氢气（H2），它与不饱和化合物发生反应，将双键或三键还原成单键。
2. 烷基化反应：烷基化反应是向有机化合物中引入烷基基团的亲核取代反应。
常用的烷基化试剂包括Grignard试剂和有机锂试剂等。
3. 羧酸衍生物的酯化反应：酯化反应是一种常见的有机合成反应，用来制备酯类化合物。
在这个反应中，烷基或芳基醇与羧酸发生反应，形成酯化物和水。
4. 氧代硫醚合成反应：氧代硫醚合成反应通常用于制备含氧硫醚化合物。
在该反应中，亲核试剂通常是醇类化合物，与硫醇发生反应，生成氧代硫醚化合物。
亲核取代反应在有机化学合成中具有广泛的应用。
它可以用于合成新的化合物、改变化合物的性质，以及构建有机分子的碳-碳或碳-其他原子键。
通过合理选择亲核试剂和适当的反应条件，亲核取代反应可以高效、选择性地进行，是有机合成中不可或缺的重要工具。
总结亲核取代反应是有机化学中常见的化学反应类型。
本文简要介绍了亲核取代反应的概念、机理和常见类型，并强调了其在有机合成中的重要性和应用。
熟悉亲核取代反应有助于我们更好地理解有机化学反应的基本原理，为有机合成的设计和实施提供了理论参考。
亲核取代反应
Teacher:Ma guanglu. Email: ai.xiao.6@
能量的变化：
δ δ [ HO …CH3 … ] Br
位 能
HO + CH3Br
E
H CH3OH + Br
反应进程 SN2 反应进程中的能量变化
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３ 、产物：甲醇的构型
Ｈ
ＨＯ
C
Ｈ Ｈ
ＨＯ：－从溴甲烷的背后进攻而导致分子构型发生了转变， 这就是著名的“瓦尔登转化” 整个过程类似于雨伞的反转
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H
H HO C Br HH
Ｃ、Ｈ处于同一平面
HO C
H H H
+ Br -
四面体结构
（１）
（２）
（３）
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反应机理：
旧键开始断裂：ＨＯ：－沿着Ｃ－Ｂr键的键 轴从Ｂr的背面进攻Ｃ原子，Ｃ－Ｂr键开始 断裂，键开始变长，键的强度开始减弱，Ｂr 原子开始带着一对电子离开 新键开始生成：ＨＯ：－中亲核的氧用其孤对 电子与溴甲烷中的Ｃ开始键合形成Ｃ－Ｏ键。
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反应机理：
过渡态：旧键未完全断裂而新键 未完全形成
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反应机理：
反应结束：旧键完全断裂，同时新 键完全形成．
有机化学方程式汇总醇的亲核取代反应
有机化学方程式汇总醇的亲核取代反应有机化学中，醇是一种重要的官能团，它能够参与多种化学反应，其中最常见的就是亲核取代反应。
亲核取代反应是指一个亲核试剂与醇反应，亲核试剂中的亲核碱性原子攻击醇分子中的一个甲基或叔甲基碳，将其替换为新的官能团，从而形成新的有机化合物。
下面是一些常见的醇的亲核取代反应及其化学方程式的汇总：1. 卤代烷与醇的醇解反应醇与卤代烷（如氯代烷、溴代烷）反应可发生醇解反应，生成烷氧化物和相应的盐酸或盐溴。
例如，甲醇与氯代甲烷反应：CH3OH + CH3Cl -> CH3OCH3 + HCl2. 卤代烷与醇的亲核取代反应醇能够与卤代烷进行亲核取代反应，生成烷基醚。
例如，乙醇与氯代甲烷反应：CH3CH2OH + CH3Cl -> CH3CH2OCH3 + HCl3. 醇的酸催化脱水反应醇在酸性条件下可以发生脱水反应，生成烯烃。
例如，乙醇在浓硫酸催化下发生脱水反应：CH3CH2OH -> CH2=CH2 + H2O4. 亲电取代反应醇在酸性条件下也能够发生亲电取代反应，生成醚。
例如，乙醇与酸性氯化亚砜反应：CH3CH2OH + CH3SO2Cl -> CH3CH2OSO2CH3 + HCl5. 醇的氧化反应醇可以通过氧化反应生成酮或醛。
例如，异丙醇在酸性条件下被氧化：(CH3)2CHOH -> (CH3)2CO + H2O上述反应只是醇的亲核取代反应的一部分例子，还有许多其他的反应类型及其化学方程式未在此列举。
对于有机化学研究和应用而言，了解这些反应的机理和应用条件对于合成新的有机化合物至关重要。
总结：醇的亲核取代反应是有机化学中常见的反应类型，根据不同的反应条件和参与的化学物质，可以生成不同的有机化合物。
熟悉和理解这些反应对于有机化学研究和应用有着重要的意义。
（总字数：389）。
亲核取代
CH2C6H5 C CH3 H OH TsCl
CH2C6H5 C CH3 H O H Cl
O S O Me
A R
R
AcO B
CH 2 C 6 H 5 AcO C H
S
CH 2 C 6 H 5 OH HO C H
S
CH 3
C
CH 3
H Br H OH CH3 CH3 H H
Br H CH3 CH3 Br CH3 CH3 H Br H CH3 Br
H Br
-
CH3
OH
H Br H OH CH3 CH3 H H
Br H CH3 CH3 Br CH3 Br H CH3 Br
-
H CH3 Br H
CH3
OH
内消旋体
第
六
章
饱和碳原子上的亲核取代反应
NMe 3 NMe 3
R
R
第
六
章
饱和碳原子上的亲核取代反应
Aliphatic Nucleophilic Substitution
如：
第
六
章
饱和碳原子上的亲核取代反应
Aliphatic Nucleophilic Substitution
二. 反应机理与反应中的立体化学 1 SN1与SN2机理 (1)．单分子亲核取代（SN1）
CH 2 ph CH 3 a=( + OAc B a=( CH
33
o
OH )
TsCl A CH 2 ph
CH 2 ph CH 3 CH OTs a=( + 31.1o ) OH C CH 3 a=( CH 2 ph CH
卤代烃—亲核取代反应(有机化学课件)
卤代烃在有机合成的多种用途
灭火器
制冷剂
管材
薄膜
墙板地板
日用品
目录CONTENT来自01亲核取代反应
02
亲核取代反应实例
01
亲核取代反应
亲核取代反应 1.卤代烷结构分析
导入动画
结论：卤代烃的取代是一个亲核取代的过程。
亲核取代反应 2. 定义 亲核取代反应(SN)：
有机化合物分子中的原子或原子团被亲核试剂取代的反应。
2. 被烷氧基取代
卤代烷与醇钠作用，卤原子被烷氧基取代而生成醚类化合物。
+ R X
△ R'ONa
+ ROR'
NaX
Williamson 醚合成法
伯卤代烷 > 仲卤代烷 > 叔卤代烷
亲核取代反应实例
3. 被氰基取代
卤代烷与氰化钠或氰化钾在乙醇溶液中共热回流，卤原子被氰基（—CN）取代，
得到腈。
乙醇
+ RX
亲核取代反应实例
6. 卤化物的互换
氯代烷或溴代烷的丙酮溶液与碘化钠共热，可生成氯化钠和溴化钠沉淀。
丙酮
+ RCl NaI
丙酮
+ RBr NaI
+ RI
NaCl
+ RI
NaBr
卤代烷的 定性鉴定
伯卤代烷＞仲卤代烷＞叔卤代烷
小结
100% 80% 60% 40% 20%
R-X
NaOH
ROH 醇类
R’ONa ROR’ 醚类
NaCN
+ RCN
NaX
乙醇
+ CH 3CH 2CH 2Cl
NaCN
有机化学反应方程式总结亲核取代反应
有机化学反应方程式总结亲核取代反应亲核取代反应是有机化学中常见的一类反应。
在亲核取代反应中，亲核试剂（通常是带负电荷的离子或具有亲核性质的分子）与电子不足的溶液中的有机化合物发生反应，取代原有的官能团或取代子基。
这些反应在有机合成中具有重要的应用价值，因此对亲核取代反应的了解至关重要。
以下是几种常见的亲核取代反应及其对应的反应方程式：1. 醇的亲核取代反应醇的亲核取代反应常见的有醇的取代和醚的形成反应。
例如，溴代烷与醇发生取代反应，生成溴代醚和水。
反应方程式如下：R-OH + HBr → R-Br + H2O2. 烯烃的亲核取代反应烯烃是一类具有高度不饱和度的有机分子，容易与亲核试剂发生亲核取代反应。
例如，乙烯与溴化氢反应，发生加成反应生成溴代乙烷：CH2=CH2 + HBr → CH3CH2Br3. 酸的亲核取代反应酸的亲核取代反应是指酸与亲核试剂反应，生成酸的盐类或酯。
例如，乙酸与氨反应生成乙酰胺：CH3COOH + NH3 → CH3CONH24. 酯的亲核取代反应酯的亲核取代反应通常涉及酯键的断裂和取代。
例如，酯与碱反应生成相应的酸盐：R-COOR' + NaOH → R-COONa + R'OH5. 酰卤的亲核取代反应酰卤是一类常见的有机化合物，容易与亲核试剂发生取代反应。
例如，酰氯与水反应生成相应的酸：R-COCl + H2O → R-COOH + HCl6. 醛和酮的亲核取代反应醛和酮是有机化合物中常见的官能团，容易与亲核试剂发生取代反应。
例如，醛和酮与氨反应生成相应的胺：R1-CO-R2 + NH3 → R1-CO-NH2 + R2H上述只是亲核取代反应的一些常见例子，实际上亲核取代反应有很多不同的类型，具体的反应机理和生成物取决于反应条件和反应物的性质。
总结：亲核取代反应是有机化学中常见的反应类型，通过与亲核试剂的反应，有机化合物发生取代反应。
醇的取代反应、烯烃的加成反应、酸的盐类或酯的生成、酯键的断裂和取代、酰卤的取代反应、以及醛和酮的胺的生成等都是亲核取代反应的例子。
有机化学基础知识点整理亲核取代反应的机理
有机化学基础知识点整理亲核取代反应的机理有机化学基础知识点整理：亲核取代反应的机理亲核取代反应是有机化学中一类重要的反应类型，它是指亲核试剂（通常是带有孤对电子的分子或离子）与有机化合物发生反应，将其替代掉。
本文将对亲核取代反应的机理进行整理。
一、亲核试剂的特性和作用亲核试剂一般是带有孤对电子的分子或离子，具有以下特性和作用：1. 孤对电子的存在：亲核试剂通过孤对电子攻击有机分子中的反应中心进行取代反应。
2. 拉断键：亲核试剂与反应物形成化学键时，需要拉断原有的化学键。
3. 中性或带正电：亲核试剂可以是中性分子，也可以是带正电的离子。
二、亲核取代反应的机理亲核取代反应的机理可分为三个关键步骤：亲核试剂的加入、化学键的形成和产物生成。
1. 亲核试剂的加入：亲核试剂向反应物靠近，并通过孤对电子攻击反应物中的反应中心，形成化学键。
这一步是反应的速率决定步骤。
2. 化学键的形成：在形成新的化学键的同时，原有的化学键被拉断，形成过渡态。
亲核试剂和反应物之间会发生电子重新分配的过程。
3. 产物生成：经过化学键形成和原有键的断裂后，形成了新的化学物质，即产物。
三、亲核取代反应的机制亲核取代反应的机制可以分为两种类型：S_N1和S_N2反应机制。
1. S_N1反应机制：S_N1反应机制是指亲核试剂首先取代离子化的反应物上的离去基团，然后再形成新的化学键。
其关键特点如下：- 易产生重排：由于反应物中离去基团的离去速度决定反应的速率，因此在离去基团稳定性较差的情况下，易产生重排反应。
- 两步反应：S_N1反应机制经历两个步骤，第一步是离去基团的离去形成离子化的反应物，第二步是亲核试剂与离子化的反应物发生反应。
2. S_N2反应机制：S_N2反应机制是指亲核试剂直接与反应物发生反应，形成新的化学键。
其关键特点如下：- 一步反应：S_N2反应机制只经历一个步骤，即亲核试剂与反应物同时发生反应，形成新的化学键。
- 全程立体控制：S_N2反应机制中反应的速率不仅取决于亲核试剂的浓度，还受到空间位阻的影响。
sn2亲核取代反应的特征
sn2亲核取代反应的特征
SN2亲核取代反应是有机化学中一种重要的反应类型，具有以下几个特征。
SN2反应是一种一步反应，反应速率只取决于底物和亲核试剂的浓度。
在反应中，亲核试剂直接攻击底物分子上的部分正电荷，同时原来与该部分正电荷相连的基团被取代掉。
这一步反应机理使得SN2反应的反应速率受到底物和亲核试剂的浓度影响，而不受其他条件的影响。
SN2反应的反应物通常是一个有机卤素化合物，如卤代烷或卤代烃。
亲核试剂可以是一种带有负电荷的离子，如氢氧根离子（OH-）或氰根离子（CN-），也可以是一种中性的亲核试剂，如醇或胺。
亲核试剂的选择取决于底物的性质和反应条件。
SN2反应是一种逆立体选择性反应，即亲核试剂攻击底物分子的反应位点与离去基团的空间位置有关。
在SN2反应中，亲核试剂通过反应位点的背面进攻，将离去基团直接取代掉。
这一立体化学特征使得SN2反应的产物具有与底物相反的立体化学配置。
SN2反应的反应条件通常为碱性或中性条件。
在碱性条件下，亲核试剂通常是一种带有负电荷的离子，如氢氧根离子。
在中性条件下，亲核试剂通常是一种中性的分子，如醇或胺。
反应溶剂通常选择极性较强的溶剂，如二甲基亚砜（DMSO）或N,N-二甲基乙酰胺（DMF）。
SN2亲核取代反应具有一步反应、浓度依赖、底物为有机卤素化合物、逆立体选择性、碱性或中性条件等特征。
这些特征使得SN2反应在有机合成中有着广泛的应用，并为合成有机分子提供了重要的工具和方法。
《亲核取代反应》课件
定义及反应机理
亲核取代反应：一种有机化学反应，其中亲核试剂（如Nu-）攻击亲电试剂（如RX），形成新的化学键。
反应机理：亲核试剂（如Nu-）攻击亲电试剂（如R-X），形成过渡态，然后释放 出离去基团（如X-），形成新的化学键。
亲核试剂：具有亲核性的原子或分子，如Nu-、OH-、NH2-等。
亲核取代反应
,
汇报人：
目录
01 添 加 目 录 项 标 题 03 亲 核 取 代 反 应 的 类
型
05 影 响 亲 核 取 代 反 应 的因素
02 亲 核 取 代 反 应 的 定 义
04 亲 核 取 代 反 应 的 历 程
06 亲 核 取 代 反 应 的 应 用
Part One
单击添加章节标题
Part Two
应速率
空间位阻和立 体效应的共同 作用：取代基 团的大小、形 状和立体结构 共同影响反应
速率
空间位阻和立 体效应的竞争： 在某些情况下， 空间位阻和立 体效应可能会 相互竞争，影
响反应速率
溶剂效应
溶剂极性：极性溶 剂有利于亲核取代 反应
溶剂酸碱性：碱性 溶剂有利于亲核取 代反应
溶剂浓度：高浓度 溶剂有利于亲核取 代反应
药物合成中的应用
药物合成中， 亲核取代反应 常用于合成药 物分子中的特
定官能团
亲核取代反应 可以改变药物 分子的立体结 构，从而改变 药物的活性和
选择性
亲核取代反应 可以合成具有 特定生物活性 的药物分子， 如抗生素、抗
肿瘤药物等
亲核取代反应 可以合成具有 特定药理作用 的药物分子， 如镇痛药、抗
SN1反应中，亲核试剂首先攻击离去基团，形成碳正离子中间体
亲核取代反应机理(有机化学初解)
相对速度：
108 45
1.7
1.0
烃基结构对反应历程的影响
叔卤代烷由于容易失去卤素而形成稳定的
正碳离子，所以其亲核取代反应主要按SN1历
程进行；而伯卤代烷则由于-碳原子的空间位
阻较小,主要按SN2历程进行反应；仲卤代烷则
介于二者之间，即两种历程兼而有之，倾向于
哪种历程则取决于具体反应条件。
容易 叔卤代烷
有机化学
卤 代
烃
本章主要内容
卤代烃的分类 卤代烃的命名 卤代烃的物理性质 卤代烃的化学性质 亲核加成反应机理 消除反应机理
卤代烃的分类
按卤素所连接的烃基类型分为：
CH3CH2Cl (氯乙烷) 饱和卤代烃(卤代烷) CH2＝CHCl(氯乙烯) 不饱和卤代烃
Clห้องสมุดไป่ตู้
(氯苯)
芳香族卤代烃
在质子溶剂中，一般常见的亲核试剂的亲核能力的次序是：
RS ≈ArS≈ C N >I > NH3(RNH2)> R O ≈ HO > Br > Cl > H2O
溶剂的影响
对于SN1反应： (CH3)3C-Br [(CH3)3C+ ··· Br-] (CH3)3C+ + Br
（过渡态1）
-
H H H H H
C
H
H
H
H
H
C C+ C
C + CH
H H
H
C + CH 2
H
H H
C
+ CH3
H
H
叔正碳离子>仲正碳离子>伯正碳离子>甲基正碳离子
亲核取代反应讲解
亲核取代反应讲解亲核取代反应（SN2反应）是一种常见的有机化学反应，其特点是在一个步骤中发生亲核试剂的进攻和受攻击的有机物上的基团的离去。
这种反应机理简单明了，通常在较低的温度下进行，而且生成的产物具有立体化学异构体。
本文将详细讲解亲核取代反应的机理和应用。
亲核取代反应的机理可以通过以下步骤来描述：首先，亲核试剂攻击有机物上的一个部分，这个部分通常是一个卤素原子，如溴或氯。
亲核试剂中的亲核离子（通常是一个阴离子）攻击有机物上的卤素原子，形成一个中间体。
然后，受攻击的卤素原子离开有机物，同时亲核离子与有机物中的其他原子形成化学键。
这个过程中，由于亲核试剂与有机物的进攻和离去几乎同时进行，所以被称为SN2反应。
亲核取代反应的速度受到几个因素的影响。
首先，亲核离子的浓度越高，反应速度越快。
其次，有机物上的卤素原子越活泼，反应速度也越快。
此外，溶剂的极性和温度也会对反应速率产生影响。
一般来说，极性溶剂和较低的温度有利于亲核取代反应的进行。
亲核取代反应在有机合成中具有广泛的应用。
例如，它可以用于合成醇、醚、酮等有机化合物。
此外，亲核取代反应还可以用于合成药物、农药等重要的有机化合物。
在药物合成中，亲核取代反应常用于引入特定的功能基团，从而调整药物的药理活性和代谢途径。
值得注意的是，亲核取代反应中产物的立体化学异构体通常是由于亲核试剂与有机物的进攻方式不同而产生的。
如果亲核试剂从有机物的背面进攻，即反式进攻，所得到的产物立体化学异构体与起始物相反。
相反，如果亲核试剂从有机物的正面进攻，即顺式进攻，所得到的产物立体化学异构体与起始物相同。
这种立体化学异构体的控制对于一些药物的合成和生物活性的调整非常重要。
总结一下，亲核取代反应是一种重要的有机化学反应，其机理简单明了。
它在有机合成中具有广泛的应用，可以用于合成各种有机化合物。
通过控制进攻方式，可以得到不同的立体化学异构体，从而调整产物的性质和活性。
对于有机化学学习者来说，掌握亲核取代反应的机理和应用是非常重要的。
化学反应中的亲核取代反应机理解析
化学反应中的亲核取代反应机理解析化学反应是物质转化的过程，其中亲核取代反应是常见的一种反应机理。
本文将对亲核取代反应机理进行详细解析，从反应前的基元反应、反应过渡态到反应产物的形成过程进行讨论。
一、基元反应亲核取代反应中的基元反应是指在反应机理中的最小步骤，通常包括一个亲核试剂和一个受体基团。
基元反应可以分为两类：亲核试剂进攻与亲核试剂离去。
1. 亲核试剂进攻亲核试剂进攻是亲核反应的关键步骤之一。
在这一步骤中，一个亲核试剂攻击一个电子云密度较高的基团，形成一个新的共价键。
亲核试剂的进攻通常是通过亲核试剂中的亲核中心向最电子密度高的原子或原子团进攻实现的。
这一进攻过程可以用亲核试剂与被攻击基团的相对位置来描述，通常分为正向或反向进攻。
2. 亲核试剂离去亲核试剂离去是亲核取代反应机理中的另一个重要步骤。
在亲核试剂进攻之后，形成的中间体与离去基团发生竞争。
正常情况下，离去基团离去的速率比亲核进攻的速率慢，从而保证了亲核试剂能够顺利地取代离去基团，形成产物。
二、反应过渡态亲核取代反应的过渡态是指反应过程中形成的能量最高的中间状态。
在过渡态中，亲核试剂与受体基团之间的键键断裂和键形成同时进行，形成亲核试剂与受体基团之间形成的新键。
过渡态可以通过能量分析确定，通常对应能垒最高的中间体。
三、反应产物形成在亲核取代反应中，反应产物的形成是综合考虑基元反应和反应过渡态的结果。
在基元反应和反应过渡态的基础上，可以进一步确定产物的构型、立体化学特征以及可能的异构体。
根据反应条件和反应物的不同，可能会生成不同的产物。
总结：化学反应中的亲核取代反应机理是一个复杂的过程，通过基元反应、反应过渡态和反应产物的形成来解析亲核取代反应机理。
深入理解亲核取代反应机理对于化学反应的研究和应用具有重要意义。
希望本文的介绍可以对读者对亲核取代反应机理有更全面的了解。
亲核取代反应方程式汇总亲核取代反应的多种反应途径整理
亲核取代反应方程式汇总亲核取代反应的多种反应途径整理亲核取代反应是有机化学中常见的反应类型之一，它描述的是一个亲核试剂通过攻击分子中的一个电子欠富的碳原子，将其取代掉的过程。
亲核取代反应涵盖了多种反应途径，本文将对这些反应途径的方程式进行汇总和整理。
1. 外消旋亲核取代反应（SN1）外消旋亲核取代反应是指在反应过程中，生成一个外壳附有正电荷的过渡态，该过渡态具有不对称性，因此反应生成物的立体化学性质不一定会和亲核试剂一致。
下面是一个外消旋亲核取代反应的示例方程式：R-X + Nu- -> R-Nu + X-其中R代表一个有机基团，X代表离去基，Nu代表一个亲核试剂。
2. 内消旋亲核取代反应（SN2）内消旋亲核取代反应是指在反应过程中，亲核试剂直接替代掉离去基，并且该反应过程不生成任何过渡态。
由于亲核试剂直接取代离去基，因此生成物的立体化学性质会和亲核试剂一致。
下面是一个内消旋亲核取代反应的示例方程式：R-X + Nu- -> R-Nu + X-在这个方程式中，亲核试剂Nu-直接取代了离去基X，生成物的立体化学性质与亲核试剂一致。
3. 串联亲核取代反应（SNi）串联亲核取代反应是指在反应过程中，先生成一个带正电荷的碳离子中间体，然后再由亲核试剂取代该碳离子中间体上的离去基。
这种反应途径有一定的局限性，并不适用于所有的亲核取代反应。
下面是一个串联亲核取代反应的示例方程式：R-X -> R+ + X-R+ + Nu- -> R-Nu在这个方程式中，首先通过脱落基团X离去，形成带正电荷的碳离子中间体R+，然后再由亲核试剂Nu-取代碳离子中间体上的离去基团，生成最终的产物R-Nu。
4. α-消极离子亲核取代反应α-消极离子亲核取代反应是指反应过程中产生一个带有负电荷的消极离子中间体，然后由亲核试剂取代该消极离子中间体上的离去基。
这种反应途径通常发生在带有活化基团的化合物上。
下面是一个α-消极离子亲核取代反应的示例方程式：R-X -> X- + R+X- + Nu+ -> R-Nu在这个方程式中，首先通过脱落基团X离去，生成一个消极离子中间体X-，然后再由亲核试剂Nu+取代消极离子中间体上的离去基团，生成最终的产物R-Nu。
化学反应的亲核取代机理
化学反应的亲核取代机理化学反应是指由于分子间电子重新排列所引起的物质转变。
其中，亲核取代机理是一种重要的反应机理，特指通过亲核试剂攻击电子不饱和化合物中的电子缺位，而导致化学键的断裂和形成。
本文将探讨亲核取代机理的基本概念、具体过程以及相关的实际应用。
一、亲核取代机理的概述亲核取代机理属于一类元素间的电子转移反应，主要涉及亲核试剂与电子不饱和基团之间的相互作用。
亲核试剂具有自由电子对，由于电子云的高密度，可与电子不饱和基团中的亲电子进行共价键形成。
二、亲核取代机理的具体过程1. 亲核试剂的攻击：亲核试剂中的亲核物种（如OH-、CN-等）接近电子不饱和基团。
亲核物种的亲电子与基团中的亲电子发生互作用，形成共价键。
2. 化学键的断裂：亲核物种中的亲电子取代原有基团中的亲电子，使得原有的化学键断裂。
原基团的电子向亲核物种中转移，而亲核物种的亲核物质取代原基团的位置。
3. 形成新的化学键：亲核物种中的亲核物质与原基团中的残余电子重新组合，形成新的共价键。
三、亲核取代机理的实际应用亲核取代机理在有机合成、药物制备和化工等领域有广泛的应用。
以下是其中几个重要的应用案例：1. 醇的合成：通过亲核取代机理，氢氧离子(OH-)可以与卤代烷反应，生成醇。
这个反应被广泛应用于醇的合成，为有机合成提供了一种重要的方法。
2. 氰基化反应：氰化物离子（CN-）与卤代烃反应，形成相应的氰基衍生物。
这种反应常用于药物合成和化工反应中。
3. 酰基化反应：在有机化学中，氯化酰（COCl）可与醇发生酰基化反应，生成酯。
这个反应对于酯类化合物的制备非常重要。
4. 烯烃的氢化：通过亲核取代机理，氢气可以与烯烃反应，形成相应的烃类化合物。
这个反应对于有机合成中的加氢反应具有重要意义。
综上所述，亲核取代机理是一种重要的化学反应机理，在有机合成和化工领域有广泛的应用。
了解亲核取代机理的基本概念、具体过程以及实际应用案例，有助于我们更好地理解化学反应的本质，为重要的化学转化提供设计和优化的思路。
亲核取代反应
亲核取代反应
亲核取代反应(Nucleophilic substitution)指带有负电或弱负电的亲核体攻击(或撞击)并取代靶分子上带正电或部分正电荷的碳核的反应。
包括两种反应：单分子亲核取代反应(SN1)和双分子亲核取代反应(SN2) 。
在反应过程中，取代基团提供形成新键的一对电子，而被取代的基团则带着旧键的一对电子离去。
卤素连在饱和碳原子上，碳带有部分正电荷，卤素带有部分负电荷，富电子试剂—亲核试剂（nucleophile，简写Nu）进攻带部分正电荷的碳子，亲核试剂与碳原子形成共价键，卤原子则带着一对电子以负离子的形式离去，即卤素被亲核试剂取代，这种有机分子中的原子或基团被亲核试剂取代的反应称为亲核取代反应nucleophilic substitution reaction)，用S N 表示，其反应通式表示如下：
上式中卤代烷R—X为底物（substrate），常用“S”表示，Nu-为亲核试剂，X-为离去基团（leavinggroup），常用“L”表示。
与离去基团相连的碳原子称为中心碳原子。
亲核试剂属于Lewis碱，可以是带负电荷的离子（如OH-、RO-、RCOO-、NO3-、NH2-、RS-、HS-、N3-、CN-、RMgX、X-等），也可以是拥有孤对电子的中性分子（如H2O、ROH、RNH2、R2NH、R3N、PPh3等)。
如果反应中所用的溶剂同时又作为亲核试剂，这样的亲核取代反应也称为溶剂解（solvolysis），如水解、醇解等。
[2]
亲核取代反应又分为单分子亲核取代反应（S N1）与双分子亲核取代反应（S N2）。
亲核取代_精品文档
亲核取代概念简介亲核取代（Nucleophilic Substitution）是有机化学中常见的一种反应类型。
该反应涉及到一个亲核试剂（Nucleophile）攻击有机物中的一个原子或基团，然后将其取代。
亲核取代是许多有机合成中的关键步骤，也是一种重要的化学反应类型。
亲核试剂亲核试剂是指那些具有富电子密度的试剂，可以通过将其电子提供给另一分子来实现亲核取代反应。
亲核试剂通常具有一个富电子的原子或基团，如氨基（NH2-）或羟基（HO-）。
在亲核取代反应中，亲核试剂提供一个电子对，以与原有分子中的一个离去基团形成键。
反应机理亲核取代反应的机理通常可以划分为两种类型：SN1（亲核取代一级）和SN2（亲核取代二级）反应。
SN1反应是一种两步反应，其中第一步是最慢的，因此它被称为速率控制步骤。
在SN1反应中，离去基团首先离开有机物形成一个正离子中间体。
然后亲核试剂攻击中间体并取代离去基团。
SN2反应是一种单步反应，其中离去基团和亲核试剂在同一步骤中同时发生。
在SN2反应中，亲核试剂首先与有机物形成一个过渡态，然后通过一个过渡态或过渡态类似物进行亲核取代。
应用领域亲核取代反应在药物合成、天然产物合成和有机合成中都有广泛的应用。
在药物合成中，亲核取代反应常用于引入药物分子中的特定官能团，以改变其生物活性或增加其溶解性。
例如，通过亲核取代反应引入氨基基团或羟基基团可以增强药物的活性或改善其水溶性。
在天然产物合成中，亲核取代反应被广泛用于构建复杂的分子结构。
通过选择合适的亲核试剂和有机物底物，可以实现高度选择性和效率的亲核取代反应，从而合成具有特定活性和结构的天然产物。
此外，亲核取代反应还可以用于有机合成中的其他关键步骤，如合成多苯基醚和脱保护等。
实例分析以SN1反应为例，考虑如下实例：反应底物：溴代甲烷（CH3Br）亲核试剂：氢氧根离子（HO-）在SN1反应中，溴代甲烷首先失去溴离子，形成一个正离子中间体：CH3Br → CH3+ + Br-然后，氢氧根离子攻击中间体，取代溴离子：CH3+ + HO- → CH3OH最终生成甲醇（CH3OH）作为主要产物。
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Ph2CH
丙酮 Cl 慢
Ph2CH + Cl
+
Ph2CH
+
H2O
Ph2CH OH
按SN 1 机理进行反应的 体系：叔卤代烷及其衍 生物和被共轭体系稳定 的仲卤代烃及其衍生物
3. 双分子亲核取代 （Substitution Nucleophilic Bimolecular) ( SN 2)反应历程 动力学研究表明：有一类亲核取代反应的速率与 底物的浓度和试剂的浓度同时相关：
相对速率 (k1) 0.26 当取代基具有＋I、 0.69 超共轭效应、＋C效应， 0.86 S 1反应速率增大, 反应 N 100 活性增大。 ~10 5 ~10 10
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第13章 亲核取代反应
当中心碳原子与杂原子直接相连时(R-ZCH2-L)， SN 1反应速率明显增大：
H C Cl CH3 Ph
OHH2O
H C
+
OH-
H
H C OH HO C Ph CH3 Ph
CH3 Ph
CH3
消旋化 (Racemization)
49%
51%
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第13章 亲核取代反应
事实上，SN1反应往往伴随构型转化产物： H H CH3OH CH3O C + 73% 消旋化产物 C Br Ph Ph CH3 HBr CH
按 SN 2 机理进行的底物特征： 不被共轭体系稳定的仲卤代烷 R' CH R
X
及其衍生物
4. 离子对历程
介于SN1 与 SN2 之间的机理，建立 在SN1机理基础之上。 底物的解离成碳正离子是经几步完成的，形成不同 的离子对：
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第13章 亲核取代反应
O2C OH－ H CH3 C Br SN2 构型翻转 HO C Br H CH3 O2C
第13章 亲核取代反应
过渡态 O2C HO C H CH3
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第13章 亲核取代反应
（R）-2-溴丙酸与稀NaOH溶液、Ag2O反 应生成光学活性的（R）-2-羟基丙酸钠， 在反应过程中手性碳原子构型保持（两 次SN2）。
亲核试剂可以进攻四种状态的底物，从而得到不同 的产物。 咸宁学院化学与生命科学学院 ©版权所有
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第13章 亲核取代反应
5.亲核取代的立体化学
反应的立体化学与反应机理相关 SN2历程：
Nu
＋ δ δ
C L
Nu C L
Nu C
Walden 转化
由于试剂从离去基团的背后进攻中心碳原子，所以 产物发生构型转化－Walden转化。 Nu: L
C2H5OCH2Cl C-C-C-C-Cl C2H5O-CH2CH2Cl
SN 1反应 速率
109
1.0
0.2
当杂原子与中心碳原子相连时，所形成的 碳正离子，因共轭效应而被稳定。
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键角增大， 基的空间效应使SN1反应速率加快： 取代基空间 RBr在水中的溶剂解相对速度 R 效应越大， R RBr 在水中50°时 基团的空间 C C X MeBr 1.00 拥挤程度减 R' X R' R'' 小。 EtBr 1.00 R'' 四面体 平面三角型 i-pBr 11.6 6 t-BuBr 1.2 × 10 咸宁学院化学与生命科学学院 ©版权所有
7.影响亲核取代反应历程的因素
影响亲核取代反应活性的主要因素是： • 底物的结构 •亲核试剂的浓度与反应活性 •离去基团的性质 •溶剂效应 7.1. 底物结构的影响 卤代烷的反应活性顺序是： SN 2反应： 甲基 > 伯 > 仲 > 叔 原因：烷基的空间效应
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2010-9-1
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第13章 亲核取代反应
Br C H+,快 C OH Br C C OH2 Br C
Br C C (2) (1) Br－
Br C
C Br
+
C Br
其它邻基参与的情况参见第9章的非经典碳 正离子部分
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第13章 亲核取代反应
Nu
+ L-
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第13章 亲核取代反应 翻转 构型 C6H13 C6H13 NaOH Br HO C H H C SN 2 CH3 CH3 (R) - (-) - 2 - 辛烷 (S) - (-) - 2 - 辛醇 [α]25D= -34.25° [α]25D= -9.90° 对映体的纯度=100% 对映体的纯度=100% CH2Ph CH2Ph EtOH CH2Ph K2CO3 TsCl Me CH OEt Me CH OH A Me CH OTs B
H
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第13章 亲核取代反应
SN1反应：
所有能够使碳正离子稳定的因素，都能使SN 1 反应的反应速率增大：
A. 电子效应
ROTs
R Et i-pr CH2=CH-CH2 PhCH2 Ph2CH Ph3C
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k1
R+
EtOH
R OEt
OTs
+
⑷ 底物带有正电荷，亲核试剂带有负电荷： + + R Nu +L
Nu + + CH3OH2 Cl
RL
CH3Cl +H2O
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第13章 亲核取代反应
2. 单分子亲核取代 （Substitution Nucleophilic Unimolecular) ( SN 1)反应历程 + L R Nu R L + Nu
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第13章 亲核取代反应
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第13章 亲核取代反应
烯丙基取代（allylic substitution）
Y
R CH CH CH2X
R CH CH CH2Y + R CH CH CH2 Y
SN1′这是由于碳正离子的共振：
R CH CH CH2
R X Nu
R k2 CH3 30
- SN2
R Nu X
1
第13章 亲核取代反应 -
CH3CH2
(CH3)2CH 0.03
(CH3)3C 0
新戊基卤代烷几乎不发生SN 2反应：
转变过程中，中心 H 碳原子由底物同4个 Nu: Nu C L 基团相连转变为由 C X 过渡态的同5个碳原 H H 子相连，空间拥挤程 当底物中心碳原子连有较大基团时， 度增大。 Nu:难于从背后接近底物。
Br C H CH3 C O O OH C H CH3 C O O CH3 H SN2 构型翻转 C O C O OH－ 构型翻转 SN2
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第13章 亲核取代反应
Wenstein和Lucas发现：赤型-3-溴-2丁醇与浓HBr反应，转变为内消旋2,3二溴丁烷；而苏型-3-溴-2-丁醇与浓 HBr反应，转变为外消旋2,3-二溴丁烷。
ν = k1 R L
反应分两步进行
慢
第一步 碳正离子的生成：
R L R L 第二步 亲核试剂进攻碳正离子： 第一步是决定 - 快 R Nu + 反应速率的一步。 R + Nu
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δ
δ
R+ + L
-
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第13章 亲核取代反应
例如： 二苯基氯甲烷在丙酮的水解反应：
R CH CH CH2
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第13章 亲核取代反应 同样在SN2的条件中，也有两个产物，这是由SN2′引起。
R R R R' R'' R C C CR2'' Y R' R R'' R'' R' Y R C C C
R C C C X Y
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第13章 亲核取代反应
⑵ 亲核试剂带有负电荷：
R Nu + L R L +Nu Cl + PhCH2CN PhCH2Cl + CN
⑶ 底物带有正电荷，亲核试剂带有孤对电子：
-
-
R L + Nu
(CH3)3S + (CH3)3N
+
+
R Nu + L
+
(CH3)4N +(CH3)2S
K C EtBr
CH2Ph Me CH OK
CH2Ph Me CH OEt
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第13章 亲核取代反应
SN1历程 L
C L
C+
Nu-
C Nu + Nu C
50 % 50 % Nu试剂从碳正离子的两面进攻中心碳原子，形成一对 外消旋产物。 碳正离子越稳定，消旋化程度越大
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第13章 亲核取代反应