SN1和SN2反应机制[研究知识]

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SN1和SN2反应机制复习进程

练习
SN2的立体化学
有机化学
简介 SN2立体化学 SN1立体化学课堂总结
练习
背面进攻中心碳 !
手性中心碳的构型翻转瓦尔登(Walden)转化
有机化学
简介 SN2立体化学 SN1立体化学课堂总结
练习
知识拓展
在SN2反应中手性中心碳的R/S构型一定会改变？
(R-构型)
(R-构型)
Walden 转化
SN1
(1)反应分两步进行，旧键先断裂，新键再生成；
反 (2)反应速率只与卤代烷的浓度成正比；应
机 (3)反应中有碳正离子产生，产物构型外消旋化，
理
可能会出现重排产物。
SN2
(1)反应一步完成，旧键的断裂和新键的生成同时进行；
反应
(2)反应速率与卤代烷和亲核试剂的浓度成正比；
机
理 (3)反应过程中构型发生瓦尔登转化。
课堂练习
问：根据下列现象，判断卤代烷与NaCN的乙醇溶液
的反应，指出它们分别属于那种SN反应？
SN2
SN1
SN1
SN2
有机化学
简介 SN2立体化学 SN1立体化学课堂总结练习
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构型翻转
中心碳上四个键构成的骨架构型的翻转
有机化学
简介 SN2立体化学 SN1立体化学课堂总结
练习
Ts(1)
Ts(2)
E
Ea1 Ea2
(CH3)3C+
(CH3)3CBr
反应分步进行；经过两个过渡态；反应中有正碳离子生成。
(CH3)3COH
有机化学
反应进程

sn2反应

sn2反应
这样子的，SN2和SN1比较明显的区别就是反应速率的问题，具体点，就是A和B发生取代反应，SN2反应的话，A和B的浓度对反应速率都有
影响，如果是SN1的话，其中之一会对反应有影响。

机理的话，SN2实际上是亲核试剂先进攻底物，然后底物脱去离去基团，因为亲核试剂进攻底物这步是决定速率的，而且亲核试剂和底物都参
与了这步，所以反应速率是两者都有影响的，SN1的话，则是底物先脱去
离去基团，中间体是碳正离子，然后亲核试剂才进攻，生成中间体的那步
决定速率，亲核试剂不参与，所以速率只由底物决定。

如果底物的离去基团容易脱去，或者离去后形成的碳正离子很稳定，
那么很容易发生SN1反应，比如多取代的卤代烃，叔丁基溴，酸性条件下
的醇等，相反就是SN2，但是一般情况同一反应SN1和SN2可能是同时发
生的，只是哪种占优势的问题。

另外不同意楼上所说的区分SN1和SN2反应没有意义，有些时候SN1
和SN2反应结果不一样，比如因为碳正离子不稳定，SN1反应可能会有重排，另外如果有手性的话，SN1反应一般是得到外消旋体，而SN2反应因
为需要亲核试剂的背面进攻所以一般得到的是Walden翻转的产物。

第7章卤代烃-SN1、SN2亲核取代

带部分正电荷，易被带负电荷或带孤对电子的分子进攻
(一)亲核取代反应 SN
Nucleophilic substitution
δδδ+
δδ+
δ+
δ-
CH3
Substrate
CH2
CH2 Nu:
Cl
Cl-
Leaving group 离去基团
底物
特点：
Nucleophile
亲核试剂
带负电荷或孤对电子
诱导效应可沿共价键在碳链上传递，随着距离的增加
而迅速减弱，一般通过三根单键以后，已基本消失。
与C－H键相比
H H
Cg
ddd+
H
C
b
dd+
H C
d+
a
Cl
极性共价键
d-
H
H
H
三、化学性质
诱导效应，易断裂，“消除” d＋ d－ X吸电子，且C－X键键能较小（C-F除外），易断裂，且生成的X-更稳定。X被“取代”
CH2
CH
CH 2Cl
3-氯-1-丙烯
CH2
CH
CH
CH3
CH2 Cl
3-甲基- 4 -氯-1-丁烯
二、结构（structure）
卤代烷中所有的键都是 σ 键，碳原子为 sp3 杂化， C－X 共价键为极性键。
H
H
ห้องสมุดไป่ตู้
d+
C
d-
X
C-F 139pm
C-H 110pm
H
C-Cl 176pm
C-Br 194pm C-I 214pm
C
O-
• 5）中心原子为同种元素，受溶剂影响较大

反应类型 Sn1 Sn2 SNAr

S N1反应（单分子亲核取代反应）是有机化学中亲核取代反应的一类，其中S代表取代（Substitution），N代表亲核（Nucleophilic），1代表反应的速控步只涉及一种分子。

[1][2]与S2 反应相对应，S N1 反应涉及中间体碳正离子，可以得到构型保持和构型翻N转两种化合物的混合物第一步是原化合物的解离生成碳正离子和离去基团，然后亲核试剂与碳正离子结合。

由于速控步为第一步，只涉及一种分子，故称S N1 反应。

常发生于：∙碳上取代基较多（如：(CH3)3CX），使得相应碳正离子的能量更低，更加稳定。

同时位阻效应也限制S N2 机理中亲核试剂的进攻。

∙对碳阳离子生成有利条件：有许多释电子基团帮助稳定碳阳离子的正电荷（3级碳＞2级碳＞1级碳），一级碳几乎不能够单独存在，而会立刻和周遭发生化学反应而形成内能更低的分子。

决定亲核取代反应性质的因素一般来说，以下因素使化合物容易按S N1 机理反应：∙生成的碳正离子为3° > 2° > 1°；∙苯甲型和烯丙型化合物；∙离去基团离去能力强；∙使用质子溶剂；∙使用极性强的溶剂；以下因素使化合物不容易发生S N反应：∙乙烯和苯型化合物；S N2反应（双分子亲核取代反应）是亲核取代反应的一类，其中S代表取代（Substitution），N代表亲核（Nucleophilic），2代表反应的决速步涉及两种分子。

与S N1反应相对应，S N2反应中，亲核试剂带着一对孤对电子进攻具亲电性的缺电子中心原子，形成过渡态的同时，离去基团离去。

反应中不生成碳正离子，速率控制步骤是上述的协同步骤，反应速率与两种物质的浓度成正比，因此称为双分子亲核取代反应。

无机化学中，常称双分子亲核取代反应类型的反应机理为“交换机理”。

由于亲核试剂是从离去基团的背面进攻，故如果受进攻的原子具有手性，则反应后手性原子的立体化学发生构型翻转，也称“瓦尔登翻转”。

有机化学基础知识点取代反应的机理和规律

有机化学基础知识点取代反应的机理和规律有机化学是研究有机物（含碳元素）的合成、性质和结构等方面的科学。

在有机化学中，取代反应是一种常见的反应类型，它涉及到一个原子或基团取代另一个原子或基团的过程。

了解取代反应的机理和规律是掌握有机化学基础知识的重要一环。

一、取代反应的机理1. 亲核取代反应机理亲核取代反应是指一个亲核试剂（如NH3、Br-等）攻击一个有机化合物中的亲电中心，使其离开并被亲核试剂取代的反应。

亲核试剂中的亲核部分在反应中发挥了重要作用。

亲核取代反应机理主要包括以下几个步骤：（1）亲核试剂攻击：亲核试剂中的亲核部分与有机化合物中的亲电中心发生攻击反应，形成一个中间体。

（2）中间体重排：中间体发生重排反应，使得取代基得以稳定排列。

（3）离去基离去：离去基离开中间体，并与溶剂或离去基之间形成新的化学键。

（4）生成产物：最后生成的产物是一个被亲核试剂取代了一个原有基团的化合物。

2. 亲电取代反应机制亲电取代反应是指一个亲电试剂（如H+, Br+, AlCl3等）攻击一个有机化合物中的亲核中心，使其离开并被亲电试剂取代的反应。

亲电试剂中的亲电部分在反应中发挥了重要作用。

亲电取代反应机制主要包括以下几个步骤：（1）亲电试剂攻击：亲电试剂中的亲电部分与有机化合物中的亲核中心发生攻击反应，形成一个中间体。

（2）中间体重排：中间体发生重排反应，使得取代基得以稳定排列。

（3）离去基离去：离去基离开中间体，并与溶剂或离去基之间形成新的化学键。

（4）生成产物：最后生成的产物是一个被亲电试剂取代了一个原有基团的化合物。

二、取代反应的规律1. Sn1和Sn2反应Sn1反应和Sn2反应是亲核取代反应中的两种常见机制。

Sn1反应是典型的两步反应，第一步是亲电离子形成，第二步是亲核试剂攻击。

Sn2反应是典型的一步反应，在反应中，亲核试剂直接攻击有机化合物中的亲电中心，并与离去基同时发生。

Sn1反应适用于三级卤化合物等离子体生成较容易的化合物；Sn2反应适用于一级卤化合物等亲电离子形成较困难的化合物。

单分子亲核取代反应（SN1）

亲核取代反应，或称亲核性取代反应，通常发生在带有正电或部份正电荷的碳上，碳原子被带有负电或部份负电的亲核试剂（Nu:−）进攻而取代。

常分为两种反应机构：单分子亲核取代反应（S N1）双分子亲核取代反应（S N2）单分子亲核取代反应S N1 亲核取代反应机理如下：第一步是原化合物的解离生成碳正离子和离去基团，然后亲核试剂与碳正离子结合。

由于速控步为第一步，只涉及一种分子，故称 S N1 反应。

常发生于：碳上取代基较多（如：(CH3)3CX），使得相应碳正离子的能量更低，更加稳定。

同时位阻效应也限制 S N2 机理中亲核试剂的进攻。

对碳阳离子生成有利条件：碳＞1级碳），一级碳几乎低的分子。

S N 1 亲核取代反应特点：反应速率决定步骤在于离解反应，反应物。

从立体化学观点来看，该反应在碳阳离子形成时，整个分攻击，形成新分子。

故理论亲核剂倾向由反侧攻击形成该反应适合在高极性稍有质稳定碳正离子，稍有质子性应平衡往产物移动。

S N 2机理（双分子亲核取代）S N 2 亲核取代反应机理如下：较强亲核试剂直接由背面进攻碳原完成取代反应。

条件：有许多释电子基团帮助稳定碳阳离子的正碳几乎不能够单独存在，而会立刻和周遭发生化于离解一步（第一步），所以根据动力学理论推，该反应的反应物若为光学异构物之一，则产物反整个分子略呈现平面三角形，亲核体可以由平面故理论上反转机率为50%，但因原先脱离的阴离击形成反转的产物。

稍有质子性溶剂中进行，高极性有助于利用本身质子性溶剂提供质子与较强亲核剂（通常是被脱攻碳原子，并形成不稳定的一碳五键的过渡态子的正电荷（3级碳＞2级发生化学反应而形成内能更理论推断该反应为一级速率产物反转机率略大于50%。

由平面三角形上下两侧进行的阴离子影响碳阳离子，故用本身极性带有的部份负电是被脱离的）化合有助于反渡态，随后离去基团离去，常发生于：碳原子取代较少（如：CH3X），可较容易使 S N2 反应发生。

有机合成中的重要反应机理和过渡态

有机合成中的重要反应机理和过渡态有机合成是现代有机化学的重要分支领域之一，通过有机合成反应可以构建出各种有机分子结构，从而实现对药物、生物活性物质等有机化合物的合成。

在有机合成中，研究反应机理和过渡态的理解对于合成高效、高选择性的反应方法具有重要意义。

重要反应机理的研究是有机合成的基础。

在有机合成反应中，通过基础反应类型的扩展和变形，可以构建起更加复杂的分子。

而了解反应的机理，则有助于我们理解它们背后的原理。

例如，SN1和SN2反应是有机化学中最基础的亲核取代反应类型。

SN1代表“双离子替代”反应机理，其中一个反应步骤是亲核试剂（亲核物质）与基质（极性离子）之间的反应。

而SN2代表“双原子替代”反应机理，其中亲核试剂和脱离基质以共价键连接的基质在同一步骤中参与反应。

了解这些反应机理，可以指导我们在有机合成中设计和选择合适的反应条件和试剂。

过渡态是化学反应中的一个关键概念，它描述了反应物和产物之间的临时状态。

在有机合成中研究反应过渡态的结构和性质可以揭示反应的速率决定步骤，有助于我们理解催化剂的作用和反应路径的选择性。

例如，铃木偶联反应是有机合成中的重要方法，其中芳香醚汞的偶联可以在存在钯催化剂的情况下进行。

研究揭示了偶联反应的过渡态结构，这是由于钯催化剂引发的反应活性。

另一个有机合成中的重要反应是还原反应。

还原反应可以将含氧官能团（如酮、醛、酯等）还原为相应的醇。

在化学还原过程中，还原剂通常通过损失一些电子来转移氧原子，从而将氧官能团还原为醇。

而还原反应的机理研究则可以揭示还原剂的选择性和反应速率等重要信息。

例如，氢化钠是一种常用的还原剂，可以将醛和酮还原为相应的醇。

研究发现，氢化钠的机理是通过释放氢气来催化反应。

有机合成中还存在一些非常重要的反应机理，例如过渡金属催化的反应、自由基反应等。

通过研究这些反应的机理和过渡态，我们可以深入理解有机合成反应的本质，并为有机合成方法的发展提供指导。

因此，了解重要反应机理和过渡态对于有机合成领域的研究和发展具有重要意义。

亲核取代反应的机理及影响因素.

教学目标：掌握各种因素对亲核取代反应机理的影响。

教学重点：烷基结构、亲核试剂、溶剂等因素对SN1和S N2 反应的影响教学安排：H1，H3—>H4；40min基本概念：溶剂解：溶剂作为亲核试剂的亲核取代反应，称为溶剂解或溶剂解反应。

溶剂解反应可根据所用的溶剂是水、乙醇还是乙酸，分别称为水解、乙醇解，乙酸解等。

卤代烷的亲核取代反应，既可按S N2 亦可按S N1 机理进行，但究竟按何种机理进行呢？这与卤代烷结构，离去基团亲核试剂和溶剂的性质等诸因素有关，下面分别讨论。

一、烷基结构的影响1．烷基的结构对S N2 反应的影响在卤代烷的S N2 反应中，如果中心碳原子上连接的取代烷基（支链）越多，它们对亲核试剂从碳卤键背后进攻中心碳原子的空间位阻就越大，使得发生有效碰撞的概率大为下降；而在过渡态时众多的支链与中心碳原子要保持在同一个平面内，其张力是很大的，这就使形成过渡态需要有非常高的活化能，这些都将导致卤代烷进行SN2反应的活性下降，反应速率减小。

例如，I-与下面各溴代烷的丙酮溶液中于25℃发生S N2 反应时的相对反应速率为：如果在卤代烷的β- 碳原子上连有支链烷基时，对S N2 反应的速率也有明显的影响，即卤代烷中心碳( α- 碳)原子上连接的烷基体积越大，其空间位阻越大，不利于亲核试剂的攻击。

例如，在C2H5OH 溶剂中C2H5ONa 与下面各溴代烷于55℃发生S N2 反应的相对反应速率为：反应物CH3CH2BrCH3CH2CH2Br(CH3)2CHCH2Br(CH3)3CCH2Br相对速率100 28 3.0 4.2×10-4综上所述，卤代烷进行S N2 反应时，在其它条件相同时，不同结构卤代烷的反应活性次序为：2．烷基的结构对S N1 反应的影响在S N1 反应中，由于决定反应速率的步骤是碳正离子的生成。

因此，烷基子离子越稳，越易形成，生成时的活化能越低，反应速率也越快，由于烷基正离子稳定性的顺序是：(CH3)3C+>(CH3)2CH+>CH3CH2+>CH3+所以，在S N1 反应中，卤代烷的活性顺序为：R3CX>R2CHX>RCH2X>CH3X(3°>2°>1°>CH3X), 例如:卤代烷与AgNO3/EtOH 溶液的反应被认为是S N1 机理。

了解有机化学中的亲电取代反应亲电试剂的选择和反应机制

了解有机化学中的亲电取代反应亲电试剂的选择和反应机制亲电取代反应是有机化学中常见的反应类型之一。

在这类反应中，亲电试剂（也称为亲电子试剂）起到了至关重要的作用。

本文将深入探讨有机化学中亲电取代反应中亲电试剂的选择以及反应机制。

亲电试剂的选择是亲电取代反应的关键步骤之一。

亲电试剂通常具有亲电性，即具有不成对电子，并能够与亲核试剂（如亲核试剂）发生反应。

在选择适当的亲电试剂时，需考虑以下因素：1. 物质特性：亲电试剂应具有较高的反应活性和选择性。

例如，卤代烷（如卤代烃）和酰卤（如酰氯）是常见的亲电试剂，它们可以与亲核试剂发生亲电取代反应。

2. 反应条件：不同的亲电试剂对反应条件有不同的要求。

例如，酰氯在干燥的无水条件下反应性较好，而卤代烃通常需要使用金属还原剂或碱性条件下进行。

3. 产物需求：有时，根据所需产物的结构、化学性质和合成路径，选择合适的亲电试剂也是重要的。

例如，若要合成含羟基的化合物，亲电试剂可以选择醛类化合物，通过核醇（如水或醇）的加成反应进行。

亲电试剂的选择也会涉及到反应机制的理解。

不同的亲电试剂与亲核试剂反应会产生不同的中间体和产物。

以下是一些常见的亲电取代反应机制：1. SN1反应：此反应机制为两步反应，首先是亲电试剂离去基团脱离，形成一个离子化的中间体，然后亲核试剂进攻这个离子中间体。

在SN1反应中，亲电试剂通常是具有良好离去基团的物质，如卤代烃。

2. SN2反应：这是一种亲电取代的亲核取代反应。

在SN2反应中，亲核试剂直接与亲电试剂同时反应，取代亲电试剂上的离去基团。

在SN2反应中，醇类化合物和氨基或卤代烷是常见的亲电试剂。

3. SNAr反应：SNAr反应是芳香取代反应的一种类型，亲电试剂通常是芳香环上的电子不足原子或基团，如氟离子。

通过选择适当的亲电试剂，我们可以控制反应的反应性和产物选择性。

此外，了解反应机制有助于我们理解反应的速率和影响因素。

通过研究亲电反应的亲电试剂选择和反应机制，我们可以更好地设计和合成有机化合物。

卤代烃水解制备醇

卤代烃水解制备醇该类反应属于典型的亲核取代反应，按照反应历程分两种类型：单分子的亲核取代反应(S N1)和双分子的亲核取代反应(S N2)。

一、单分子的亲核取代反应(S N1)单分子的亲核取代反应(S N1)历程中反应速度只与反应底物卤代物的浓度有关，与碱的浓度无关。

因此，从动力学上讲它是一个一级反应。

例如溴代叔丁烷的水解：此反应是分两步进行,第一步是反应物在溶剂中首先离解成叔丁基正离子和溴负离子：第二步则是生成的叔丁基碳正离子再与HO-作用,生成叔丁醇：二、双分子的亲核取代反应(SN2)另一类为双分子的亲核取代反应(S N2)，它的水解速度与卤代烃的浓度和碱的浓度成正比，因此该类反应是一个二级反应。

例如溴甲烷的水解：反应过程中C-Br键的断裂与C-O键的形成是同时进行的。

当进攻试剂HO-从离去基团Br的背后进攻中心碳原子时(这是比较有利的进攻方式)。

此时，HO- 、Br和中心碳原子几乎处于同一直线上，形成一个“过渡态”。

而中间碳上的三个H原子则处于垂直于这个直线的平面上，当HO-与中心碳原子进一步接近，最终形成一个稳定的C-O键时，C-Br也彻底断裂，生成Br-离子，同时中心碳上的三个H原子也向后翻转，使碳原子恢复成原来的sp3杂化状态。

从立体化学上来看，在反应过程中发生了构型的转化，使得产物与原来的反应物构型正好相反，这也正是在1893年发现的瓦尔登(Walden)转化。

另外许多反应，卤代物直接水解并不是太好，因此一般先用AcO－取代，而后再水解得到相应的醇。

反应实例一、卤代烃的水解反应制备醇示例Combined the material with 75%DMF, 1.2 equiv of NaOH were stirred for 30 min at room temperature. Andrecrystallized from MeOH to give the colourless needles (95% yield).【.Chem.1982, 47, 4024-4029】二、卤代烃的水解反应制备醇示例Water (100mL) and CaCO3(18g, 180mmol) were added into a solution of 10.5g (35mmol) of1-bromo-2-(bromomethyl)naphthalene in 100mL of p-dioxane ,and the mixture wasrefluxed for 10hrs. The solution was cooled and the dioxane removed underreduced pressure. Methylene chloride (200mL) was added followed by treatmentwith dilute HCl until all solid had dissolved .The organic phase was separated,washed with NaHCO3solution, dried over MgSO4, and filtered. Removalof the solvent left a white solid, which was recrystallizedfrom hexane to give7.9g of (1-bromonaphthalen-2-yl)methanol (95% yield).【.Chem.1986, 51, 3762-3768】三、卤代烃的乙酰氧基取代示例A 150 g portion of thethus obtained 1-chloro-(E,Z)-7,9-dodecadiene was admixed with 150 g ofanhydrous potassium ace-tate and 100 g of acetic acid and the mixture washeated at 160 .deg.C for 6 hours under agitation in an atmosphere of nitrogento convert the chloride into acetate.. After completion of thereaction, the reaction mixture was poured into a large volume of water and theorganic phase taken by phase separation was distilled under reduced pressure togive 80 g of 7,9-dodecadienyl acetate of which the purity of the E,Z-isomer wasat least 75percent.【Patent; Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.; Publ.: EP241335 A1 (1987/10/14),Appl.: EP1987-400592 (1987/03/17)】四、酯水解得到相应的醇示例2N sodium hydroxide (40 ml) was added to a solution of 5-(2-acetoxyethyl)-2-methyl-4-phenyloxazole (16.6 g) in methanol (40 ml) and the mixture was stirred for 30 minutes, diluted with water and extracted withethyl acetate..The ethyl acetate layer was washed with water and dried overanhydrous magnesium sulfate.The solvent was thendistilled off and the residue wwas purified by silica gel chromatography(silica gel: 190 g, eluent: isopropyl ether) to give an oil of5-(2-hydroxyethyl)-2-methyl-4-phenyloxazole, yield 11.7 g (84.8percent).NMR(CDCl3) : 2.40 (3H, s), 3.07 (2H, t), 3.20 (1H, broad), 3.97 (2H, broad),7.23-7.80 (5H, m).【Patent;Takeda Chemical Industries, Ltd.; Publ.: US4596816 A1 (1986/06/24), Appl.:US198】用户“哈喽小壮”留言：对于卤代烃水解，特别是分子量很高的卤代烃，直接水解往往发生的是消除反应，经过研究发现，使用甜菜碱，80℃的乙腈溶液中回流24h，可以制备对应的酯，碳酸氢钠60℃水解，即可获得对应醇亲测有效（药明康德）。

有机化学研究岗面试问题及答案解析

有机化学研究岗面试问题及答案解析在应聘有机化学研究岗位时，面试是一个重要的环节。

面试过程中，面试官通常会提出一系列的问题，考察应聘者对有机化学的理解、实验经验和解决问题的能力。

本文将介绍一些常见的有机化学研究岗面试问题，并提供相应的答案解析。

问题一：请介绍一下你的研究方向和研究内容。

答案解析：在回答这个问题时，应聘者需要简洁明了地介绍自己在有机化学研究方面的专长和研究内容。

可以提到自己的研究主题、所使用的实验技术和研究方法，以及在研究中取得的成果。

注意不要过于冗长，突出自己的研究亮点。

问题二：请介绍一下你在有机合成领域的实验经验。

答案解析：在回答这个问题时，应聘者可以列举自己在有机合成领域进行的实验和反应类型，如醇的脱水、酯的酯化等。

并可以深入阐述实验设计的合理性、操作方法的熟练程度以及对实验结果的分析和解读能力。

问题三：请解释一下有机化学中的取代反应和消除反应的区别。

答案解析：有机化学中的取代反应和消除反应是常见的反应类型。

取代反应是指在有机分子中，某些原子或原子团被其他原子或原子团取代，生成新的化合物。

消除反应是指有机分子中两个相邻的原子团之间发生脱去分子的过程，生成双键或叁键。

因此，取代反应和消除反应的本质区别在于反应的结果以及反应机理的不同。

问题四：请解释一下SN1和SN2反应的机理及区别。

答案解析：SN1和SN2反应是取代反应中常见的两种机理。

SN1反应是一步机制，即离子中间体的形成和生成产物的过程各自独立进行。

SN1反应速率受到底物浓度的影响，生成产物的立体化学性质由离子中间体决定。

SN2反应是一步机制，即离子中间体的形成和生成产物的过程同时进行。

SN2反应速率受到底物和试剂浓度的影响，生成产物中取代基的立体化学性质由反应过程中的氢原子和取代基的排布方式决定。

问题五：请解释一下E1和E2消除反应的机理及区别。

答案解析：E1和E2消除反应是消除反应中常见的两种机制。

E1消除反应是一步机制，即生成产物和生成离子中间体的过程各自独立进行。

亲核取代反应机理

第八章卤代烃8.4 亲核取代反应机理卤代烃中的C-X 键为极性键，电子云明显偏向卤素一边当遇上亲核试剂时，发生取代反应，卤素X 带着一对电子离去，如下式所示：(Nucleophilic Substitution Reaction ，S N )•为什么溴代叔丁烷水解是一级反应，而溴甲烷水解是二级反应？•其根本原因是反应机理不一样单分子亲核取代机理Monomlecular NucleophilicSubstitution1SNS N1 = 单分子亲核取代，1代表单分子重排是SN 1反应的特征现象也是支持SN1机理的重要实验证据重排是SN 1反应的特征，也是支持SN1机理的重要实验证据。

如果一个亲核取代反应中有重排现象，那么这种取代一般都是SN1机理。

但要注意，如果某亲核取代反应中没有重排，则不能否定SN1机理存在的可能性。

因为并不是所有的SN1反应都会发生重排。

双分子亲核取代机理Bimolecular NucleophilicSubstitution2SNS2 反应势能图N•一步反应•过渡态能量最高•不发生重排Br C ....–....HOBr C ....–....HO CBr δ –....HO ....Br C ....–....HO CBr δ –....HO ....C HO ........Br8.4.2影响反应机理及其活性的因素烃基结构的影响离去基团的影响亲核试剂的影响溶剂效应相对速度C HH H 1.0C Br H CH 3H 1.7C CH 3CH 3H 45C CH 3CH CH 3100,000,000在S N 1反应中烃基结构的影响溴代烃在甲酸水溶液中水解反应的相对S N 1速度为：(CH3)2CHBr(CH3)2CHBrCH3BrCH CH Br(CH3)2CHBr叔卤(CH3)3CBr相对速度C C HH H H H 1.0C C H HH H CH 30.28C C HH CH 3H CH 0.036C C H H CH 3CH 3CH 0.0000042当伯卤代烃β-位上有侧链时，S N 2反应速度也有明显下降。

SN1和SN2反应机制

SN1和SN2反应机制一、SN1反应机制：SN1反应是亲核取代反应中的一个重要机制，SN代表取代反应的类型，其中S代表极性反应，N代表亲核反应。

SN1反应包括三个步骤：离去基团脱离、亲核物种攻击、质子转移。

1.离去基团脱离：在SN1反应中，首先离去基团（通常为卤素）脱离底物，形成一个类似于溴化亚甲基的离子中间体。

此步骤的速率决定了整个反应的速率。

2.亲核物种攻击：离去基团脱离后，生成的离子中间体很不稳定，会很快解离为一个稳定的互变异构体（通常为碳正离子）和一个孤立的正离子。

3.质子转移：亲核物种（通常为一个带负电的离子，例如水、醇等）攻击形成的稳定的碳正离子，形成最终的产物。

SN1反应的特点：1.SN1反应是一个两步反应，中间体稳定性较高，反应速率主要取决于离去基团的离去速率。

2.SN1反应喜欢消耗极性溶剂，反应速率越快。

3.反应底物的立体化学构型变化较小，因为离去基团首先脱离产生的离子中间体是不手性的。

4.SN1反应喜欢在稳定的孤立原子上发生，通常涉及孤立空间轨道的产物形成。

二、SN2反应机制：SN2反应也是亲核取代反应中的一种机制，代表一级亲核取代反应，其中S代表极性反应，N代表亲核反应，2代表反应中存在两个底物。

1.亲核物种攻击：在SN2反应中，亲核物种（例如卤素离子、醇酸等）直接攻击底物分子，取代底物上的一个离去基团。

此时，键的断裂和键的形成是同步进行的。

2.离去基团脱离：在亲核物种攻击时，底物上的离去基团会立即脱离，形成产物。

SN2反应的特点：1.SN2反应是一个一步反应，整个过程的速率由亲核物种的浓度和底物的浓度共同决定。

2.反应速率与底物的立体化学构型有关，反应底物的立体构型由于亲核物种的攻击而发生倒置。

3.SN2反应对于溶剂的要求较宽泛，可以在极性和非极性溶剂中进行。

4.SN2反应喜欢在不稳定的孤立原子上发生，通常对于为手性的底物可以得到相应手性产物。

总结：SN1和SN2反应机制都是有机化学中常见的取代反应机制。

亲核取代反应

单分子亲核取代反应（SN1）
+
C X
C
+
+
X-
C+ + Nu
C Nu
SN1 和 SN2 反应的影响因素
Nu + C X C Nu + X
-
底物 RX（以卤代烃和磺酸酯为代表)
离去基团 X 亲核试剂 :Nu or :Nu-
溶剂
一、SN2 反应
1. SN2 反应的机理
一步反应，动力学表现为二级反应
亲核试剂是从离去基团的背面进攻—— 因此
发生构型的转化
一、SN2 反应
1. SN2 反应的机理
SN2反应中过渡态结构：
sp2杂化新键已部分形成，旧键已部分断裂
一、SN2 反应
1. SN2 反应的机理
一、SN2 反应
2. SN2 反应的影响因素
1) Substrate（底物） ---- Steric Effects
---- an alternative substitution mechanism
二、SN1 反应
1. SN1 反应的机理
— 一级反应, v = k [RX] — 两步反应, 限速步骤是碳正离子的形成
二、SN1 反应
1. SN1 反应的机理
二、SN1 反应
2. 影响 SN1 反应的因素
1) The Substrate（底物）卤代烃和磺酸酯的SN1反应活性顺序基本上与碳正离子的稳定性顺序相同:
— 有利于SN2 反应
原因：非质子极性溶剂只能让阳离子溶剂化，从而使亲核试剂负离子“裸露”，亲核性增大。
DMSO
N3 - + C H 3C H2C H2C H2 - Br S olve nt re l ative re acti vi ty C 3O H H 1 Le ss re acti ve HO 2 7 DMSO

亲核取代反应的机理

CH3C CH2CH3 CH3
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迁移动力：生成更稳定的碳正离子
迁移趋势： 1°C+→2°C+→3°C+
有重排产物生成也是SN1 机理的重要判据之一

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例2：
CH CH CH 33 3
CH CH CH3 33 C H55OH OH H C2H5C OH 22 C H 2 5ONa CH CH Br C CH Br 3C 2 2 Br 3 CH C CH 3 2 CH3 CH3 CH3
反应速率＝ k [（CH3)3CBr]

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（一）双分子亲核取代反应（SN2)
SN2 = Substitution Nucleophilic Bimolecular
一步机理
HO + δ HO δ Br
C
Br
C 过渡态
HO C
+ Br
五原子过渡态

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卤代烷
亲核取代反应的机理
亲核取代反应
亲核取代反应机理
亲核取代反应立体化学

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两种不同的亲核取代反应机理
双分子亲核取代机理（SN2)
单分子亲核取代机理（SN1)

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一、亲核取代反应机理
CH3Br
（1） 80%乙醇水溶液反应速度很慢。
（2）80%乙醇水溶液＋NaOH，水解速度随之增加。并且，反应速度与溴甲烷和碱的浓度成正比。
反应速率＝k [CH3Br][OH－]

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(CH3)3C-Br
80%乙醇水溶液中的反应速度比溴甲烷快，但其速度不随氢氧化钠的加入而增加，卤化物浓度的改变是唯一的影响因素。

有机反应机理-SN1及SN2机理

有机反应机理反应机理(又称反应历程)是研究反应的实际过程，哪个键先断裂、哪个键先形成、键断裂和形成的顺序、每步的相对速率、原子或基团在反应过程中的键合情况及空间位置变化等等。

由于分子的振动和碰撞是在10-12~10-14 s内完成，目前还没有能直接观察在这样短的时间内分子和原于运动情况的手段或仪器，而只能根据反应中观察的现象推测反应可能经历的过程。

因此，日前关于反应机理的描述都是根据实验的结果和观察到的现象进行间接推理或假设。

20世纪80年代末，ZewailA H研究成功了—种激光脉冲式的超高速闪光照相机，它的脉冲时间只有几十个飞秒(f s＝10-15s)，可以让人们通过超高速照相机拍摄的“慢动作”观察化学反应过程中原子与分子的化学键形成和断裂的转变形态，跟踪显示化学反应的全过程。

为研究反应机理和预测化学反应提供了一种新方法，这一成果最先用于研究简单气态分子的化学反应，现在已推广到液态和固态的化学变化，并由此诞生了一门称之为“飞秒化学”的新学科，zewnil也因其卓越贡献荣获1999年诺贝尔化学奖。

此外，量子化学的不断发展和超高速大容量计算机的飞速换代也为计算化学反应的全过程提供了可能。

虽然目前用计算机计算和描述化学反应的全过程还比较遥远，但已有了成功的苗头。

1、有机反应分类有机反应的数目和范围十分庞大，根据反应中键的断裂及形成方式可将有机反应分为：自由基反应、离子反应和分子反应。

有机反应也有按照原料和产物之间的关系进行分类，把几乎所有的有机反应分成六类，分别是取代反应、消去反应、加成反应、重排反应、氧化还原反应及几种反应类型的结合。

2、有机反应中试剂分类在有机反应试剂中，除双自由基外绝大部分具有偶数电子的试剂属于离子试剂；另一部分具有奇数电子的试剂则称为自由基试剂。

离子试剂又可进一步分为亲电试剂和亲核试剂。

亲电试剂：在反应过程中接受电子或共享电子(这个电子原属于另一个反应物分子)的试剂称为亲电试剂；亲核试剂：在反应过程中供给电子进攻反应物中带部分正电荷原子的试剂称为亲核试剂。

化合物在稀碱中的水解反应,按sn1

化合物在稀碱中的水解反应,按sn1
或sn2机理进行分类
在稀碱中的水解反应，通常可以按照SN1和SN2机理进行分类。

SN1机理：对于较难水解的化合物，在碱性条件下，可以先发生亲核取代反应，形成一个不稳定的间接离子。

然后，此间接离子在碱性条件下失去离子化剂（OH-），形成一个稳定的产物。

这种反应通常是水解反应的一个示例，例如：酯水解。

在此示例中，碱处理在第一步中酯形成一个间接离子，然后，此离子在第二步水解为羧酸和醇。

SN2机理：对于容易水解的化合物，例如卤代烷，碱性条件下极易发生SN2反应。

在此机理中，OH-离子直接进攻卤素，这样可以避免产生不稳定的间接离子。

这种反应通常是水解反应的另一个示例，在此示例中，碱处理卤代烷形成醇和相应的盐酸。

有机化学基础知识点整理取代反应的规律与机制

有机化学基础知识点整理取代反应的规律与机制有机化学基础知识点整理：取代反应的规律与机制有机化学是研究有机化合物结构、性质和转化的学科。

在有机化学中，取代反应是最基础、最常见的反应之一。

本文将对有机化学基础知识中取代反应的规律与机制进行整理。

1. 取代反应的概念和基本原理取代反应是指有机化合物中一个原子、基团或官能团被另一个原子、基团或官能团代替的反应。

取代反应的基本原理是亲核试剂与原有化合物发生反应，使原子、基团或官能团被新的原子、基团或官能团所取代。

2. 取代反应的分类根据取代反应发生的位置和反应机制的不同，可以将取代反应分为以下几类：2.1. 非饱和取代反应非饱和取代反应是指取代反应中底物分子中存在不饱和键（如双键或三键）。

非饱和取代反应的机理主要有亲电加成机理、自由基取代机理和核子亲疏性机理等。

2.2. 饱和取代反应饱和取代反应是指取代反应中底物分子中只存在饱和键。

饱和取代反应的机理主要有亲核取代机理和亲电取代机理等。

2.3. 去质子取代反应去质子取代反应是指氢原子被官能团（如羟基、氨基等）所取代的反应。

这类反应通常需要在较强碱性条件下进行。

3. 取代反应的机制根据取代反应的类型和反应条件的不同，取代反应的机制也有所变化。

下面列举几种常见的取代反应机制。

3.1. SN1机制SN1机制是一种典型的亲电取代反应机制，其名称中的S代表同步，N代表核子亲疏性反应。

SN1反应一般发生在次级碳原子上，反应速率主要取决于底物的解离速率，与亲核试剂的浓度无关。

3.2. SN2机制SN2机制也是一种亲电取代反应机制，其名称中的S代表同步，N代表亲核试剂。

SN2反应一般发生在一级碳原子上，反应速率既依赖于底物的解离速率，也依赖于亲核试剂的浓度。

3.3. E1机制E1机制是一种典型的β消除反应机制，其名称中的E代表消除。

E1反应主要发生在孤立碳原子上，其速率不仅仅取决于底物的解离速率，还取决于碱性条件下底物的消除速率。

本章重点介绍SN1(精)

第5章卤代烃本章重点介绍S N1、S N2反应及其机制，E1、E2反应及其机制。

S N和E的竞争性反应，以及卤代烃结构、种类对反应活性的影响。

烃分子中的氢原子被卤原子取代所得到的化合物称为卤代烃（halohydrocarbon），通式可用R—X表示，其中，X代表卤原子（F、Cl、Br、I）。

天然存在的卤代烃很少，多数卤代烃属于合成的有机化合物。

有些卤代烃是常用的溶剂，还有的卤代烃是各种有机合成的原料。

含有卤原子的有机化合物很多，如各种医疗药物、杀虫剂、塑料及制冷剂等。

许多卤代物对环境具有较大的污染，还有的卤代物对人类有较大毒性。

卤代烃中的卤原子可被其它原子或基团所取代，通过取代反应可制备醇、腈、胺、醚等多种化合物，其取代反应的机制在有机化学中占有重要的地位。

此外，卤代烃还可以发生脱卤化氢的消除反应，其消除反应的机制及其与取代反应的竞争也具有很重要的理论意义。

你在学完本章以后，应该能够回答以下问题1．卤代烃的分类方法有几种？2．卤代烷的亲核取代反应与芳烃的亲电取代反应有什么区别？3．伯卤代烷、叔卤代烷发生的亲核取代反应有什么不同？各自最容易按什么反应机制进行？5．不同结构的卤代烷发生消除反应的活性大小顺序如何？6．卤代烷发生消除反应有什么规律？7．亲核取代反应和消除反应的竞争受哪些因素的影响？8．乙烯型卤代烃和烯丙型卤代烃发生亲核取代反应的活性有何不同？为什么？5．1 卤代烃的分类和命名法5．1．1 卤代烃的分类温习提示：饱和碳原子类型。

（1）按卤原子的种类，卤代烃分为：氟代烃、氯代烃、溴代烃、碘代烃，其中氯代烃、溴代烃和碘代烃比较常见。

（2）按烃基的不同，卤代烃分为饱和卤代烃（卤代烷烃）、不饱和卤代烃（卤代烯烃）和卤代芳烃。

R CH 2 X —— R CH CH X—— — —X饱和卤代烃不饱和卤代烃卤代芳烃（3）按卤原子所连接的饱和碳原子类型不同，卤代烃分为伯卤代烃、仲卤代烃和叔卤代烃：R CH R'XR CR 'XR"R CH 2X伯卤代烃仲卤代烃叔卤代烃此外，按所含卤原子的多少，卤代烃还分为一卤代烃、二卤代烃和多卤代烃。