第2章 精细有机合成的理论基础-2

更容易SN1， ＋ ( B ) C H = C H C H C H O H + H C l C H = C H C H C H C l+ H O 2 2 2 2 2 2 2 3 2 CH CH=CHCH ＋ ＞CH2＝CHCH2CH2
(4)
H C H C H S H + N a B r S半径越大， ( A ) C H C H C H B r + N a S H C 3 2 2 3 2 2 越容易极化， H C H C H O H + N a B r 亲核性越强 ( B ) C H C H C H B r + N a O HC 3 2 2 3 2 2
2.影响反应历程和速度的因素
（1）作用物的结构 SN1:单分子亲核取代反应.主要考察形成的C正离子的稳定性 被进攻的碳原子上有给电性取代基；取代基的p-p（如α-氯代 醚类）和p-π（如烯丙基卤化物）共轭有利于SN1。在RX里, 按SN1进行的RX的活性为:烯丙型，苄基型>叔RX>仲RX>伯 RX SN2:双分子亲核取代反应. 主要考察空间阻力.受到的阻力 越小,活性就越大.
( A ) ( C H ) C H C H C l + S H 3 2 2 ( C H ) C H C H S H + C l 3 2 2 ( C H ) C H C H S H + I 3 2 2
(1)
( C H ) C H C H I + S H ( B ) 3 2 2
C H 3
( A )C H C H C H C H B r + C N 3 2 2
(5) (A)
+ C H C O O A g C H C H C H C l 3 3 2O 2
C H C O O H 3
C H C O O C H C H C H A g C l + 3 2O 2 3
(B)
C H C H C H C l+ C H C O O A g 3O 2 2 3
C H C O O H 3
注意：烯丙型RX and 苄基型RX,发生 SN2反应的活性也是非常大的,与伯RX 相当
（2）离去基团的影响
越容易形成负离子（或接受电子能力强）的离去基 团越有利于亲核取代反应的进行。难易次序：
（3）亲核试剂的影响
对SN1影响不大，对SN2反应有明显的影响。绝大多 数试剂的亲核能力与其碱性一致。
C2H5O >OH >C6H5O >C2H5S >H2O
到阻碍，就以反式共平面的消除方式为主。
② 单分子消除反应历程（E1历程)：
单分子消除反应历程(E1)分两步进行，分子上离去基先解离掉 （控制步骤）生成正碳离子，第二步在碱性条件下消除β－H质子 后形成烯烃：
反应为一级，反应速率与碱的浓度无关，v =k[RX]
当形成的C正离子比较稳定时，反应优先按E1历程进行。E1和SN1反 应常同时发生，两者比值常根据溶剂的极性和温度的不同而异。
C H C H S H ＋ I 3 2
C H C H S H ＋ I 3 2
甲醇是质子性溶剂，DMF为非质子溶剂有利于SN2
2.4 消除反应
消除反应：有机物分子中同时除去两个原子（或原子团），形成一个 新分子的反应。这种反应通常是不饱和程度增加的反应。分β 消除和α 消除两种。
（1） β-消除反应 在相邻的两个碳原子上除去两个基团，生成烯（炔）烃化合物。 ① 双分子消除反应历程（E2历程)：双分子消除反应通常在强碱性试剂存在下 发生。当亲核性试剂的碱性试剂Nu接近β－H时，形成过渡态，而后发生C－H 键和C－X键的同时断裂，形成烯键。
C H C O O C H C H C H + A g C l 3 2 2O 3
P-P共轭效应 (6) (A) (B)
C H C H C H 3 2O 2
C H C H C H 3 2O 2
C H C H I ＋ S H 3 2
H O H 3 -C
C H C H I ＋ S H 3 2
M F - D
烯烃结构的影响：当碳－碳双键上连有给电性取代基时，有利于稳定正离子，加快 了反应速度；当碳－碳双键上连有吸电性取代基时，降低了碳正离子稳定性，反应 速度减慢。 卤素的亲电性：Cl2 > Br2 > I2。
2、亲核加成 亲核加成中最重要的是羰基的亲核加成。C＝O 中带正 电荷的C原子与亲核试剂发生反应。参与加成反应的亲 核试剂有三类：
体的形成，反应一步进行。通式如下：
SN2历程的特征： ①Nu-从离去基团背面进攻；②构型反转（R/S）；③旧键 断裂与新键形成同时；④二级反应，即v = k[RCH2X][OH-]； 假一级反应（当 [OH-] ﹥ ﹥ [RCH2X] 时 )，v = k[RCH2X]
（2）单分子亲核取代反应历程（SN1）
同族元素的亲核试剂中，原子半径越大，越容易极 化，亲核性越强
（4）溶剂的影响
对SN1反应，极性溶剂有利于中性化合物R-X的解离 溶剂极性越大， 反应速度越快 对SN2反应，Nu-易与质子传递型溶剂形成氢键，使
反应活性降低。反应宜在非质子传递型溶剂中进行
3.芳香族环上氢的亲核取代反应
反应时，亲核试剂优先进攻环上电子云密度最低的位置， 故（反应难易和定位规律）与芳香族亲电取代反应相反。
β-消除反应定向规律
a）查依采夫（Saytzeff）法则:
从卤代烷消除卤化氢时，氢从含氢量少的碳原子上消除，主 要生成不饱和碳原子上连有烷基数目最多的烯烃。
b) 霍夫曼（Hofmann）法则: 季铵碱分解时，主要生成
在不饱和碳原子上连有烷基数目最少的烯烃。
c）若分子中已有一个双键，消除反应后形成新的双键位置，
不论按何种消除历程，均以形成共轭双键产品为主。
（2） α -消除反应
在相同的碳原子上消除两个原子（或原子团)，也称1,1-消除，形成卡宾（Carbene, >C：），由于卡宾的特殊价键状态和化学结构，可发生多种化学反应。
（3） 消除反应影响因素
反应物分子结构的影响 a）空间效应：
无论E2还是E1机理，反应均有利 (因E2是进攻β-H原子)。
迈森海默络合物
b）单分子历程 （一级反应） 重氮盐的水解或醇解生成醇或醚是亲核置换反应， 其历程按SN1进行：
c. 苯炔历程 第一步：消除卤化氢，形成苯炔中间体； 第二步：亲核加成生成取代产物
CH3 Cl
KNH 2-液NH 3
CH3
NH2 + CH3 NH2
62%（非预期的）
必须使用强碱
38%（预期的）
δ CLeabharlann Oδ1）能形成碳负离子的化合物，主要是含有活泼α-H的醛，酮，羧酸及其衍生物 和亚砜等。这类亲核加成是在酯键上形成新的C－C键的重要方法。
特点：①由于芳香环和亲核试剂的电子云密度都比较高， 所以这类反应较难发生。②当芳环上连接有吸电子基团 时，使邻位和对位的电子云密度下降得比间位更多，该 位有利于发生亲核取代反应。
4.芳香族已有取代基的亲核置换反应
（1）重要性
在芳环上引入某些基团。要在芳环上引入-OH、-OR、-OAr、NH2、-NHR、-NR2、-NHAr、-CN和-SH等取代基的化合物，采用环 上H的亲核取代相当困难。
反应为二级，反应速度v =k[Nu][RX]
E2和SN2的比较：
E2历程和SN2历程很相似，区别在E2历程中碱性试剂进攻β-氢原子， 而SN2历程中亲核试剂进攻α碳原子上。 按E2历程进行反应，离去基团的空间排布在理论上有两种，即顺 式消除和反式消除。
1) 对烷基化合物，单键可以自由旋转，很难确定按哪种方式进行； 2) 但烯烃衍生物和脂环化合物中，双键和环上的单键自由旋转受
2. 卤代烷与NaOH在水－乙醇溶液中进行反应，下列哪些是 SN2机理？哪些是SN1机理？
(1) 产物发生Walden转化； (2) 增加溶剂的含水量反应明显加快； （3）有重排反应； （4）叔卤代烷反应速率大于仲卤代烷； （5）反应只有一步。
SN2 SN1 SN1 SN1 SN2
3）下列每一对反应中，预测哪一个更快，为什么？
b）电子效应：
β-碳原子上有吸电子基团，增加了β-氢原子的活性，有利于E2反应。 c. 离去基团的性质：离去基团吸电子能力增加，使β-H原子的电子云密 度下降，有利于E2消除，而对E1消除无明显影响。
反应条件的影响
a）试剂碱性的影响：
高浓度的强碱性试剂在非质子化溶剂中，有利于双分子历程， 且对E2比对SN2更有利。 低浓度的碱或者没有碱存在时，在质子化溶剂中有利于单分子 历程，且对SN1比对E1更有利。 b）溶剂（介质）的影响：
对于单分子反应历程，首先是形成C+离子，增加溶剂极性可以使反 应速率提高，但是对E1和SN1产物比例影响较小 对于双分子反应历程，非极性溶剂对SN2和E2反应均有利。
c）温度的影响： 升高反应温度对E1和E2消除均有利
2.5 自由基反应
自由基反应属快速链反应，反应历程包括三个阶段：链引发、链传递和链 终止。自由基反应应用十分广泛，如卤化、磺化、氧化、聚合等。 自由基的产生方式： 1.热离解法：化合物受热到一定温度发生热离 解，产生自由基.
该历程中反应是分两步进行的，第一步，中心C原子与离去基间 发生异裂，生成一个不稳定的碳正离子中间体；
第二步，碳正离子与亲核试剂结合生成新的化合物。
★ SN1反应机制的特点 ●反应分两步，第一步是控制步骤，即C-X键首先断裂形成碳正 离子； ●过渡态为平面结构，中心原子由sp3杂化转化为sp2杂化； ●亲核试剂可以从碳正离子两侧与之结合,生成等量的对映体， 即发生消旋化； ●此类反应与亲核试剂的亲核能力及浓度无关。一级反应，即v = k[R3CX] ★ SN1反应立体化学: 生成等量的对映体即外消旋体