高等有機(jī)化學(xué)第三部分3-3課件

3-3脂肪族化合物的取代反應(yīng)3-3-1飽和碳上的親核取代反應(yīng)3-3-2不飽和碳上的親核取代反應(yīng)3-3-3親核取代反應(yīng)活性（綜合比較）3-3-4親電取代反應(yīng)13-3-1飽和碳上的親核取代反應(yīng)(一)SN2反應(yīng)：所謂雙分子反應(yīng)就是V＝K[R-X][Y]背后進(jìn)攻機(jī)理2)線(xiàn)型過(guò)渡態(tài)2雖然SN2機(jī)理是在1937年由Hughs和Ingold等人正式提出，但早在1893年Walden就發(fā)現(xiàn)了這個(gè)取代反應(yīng)中的構(gòu)型翻轉(zhuǎn)，所以現(xiàn)在人們又稱(chēng)Walden翻轉(zhuǎn)。其中必有一個(gè)反應(yīng)是發(fā)生了構(gòu)型翻轉(zhuǎn)，但他不知哪一個(gè)，到1923年，Phillips和Kenyan等設(shè)計(jì)了一系列的實(shí)驗(yàn)證明SN2中的構(gòu)型翻轉(zhuǎn)：Walden發(fā)現(xiàn):1)背后進(jìn)攻機(jī)理32)線(xiàn)型過(guò)渡態(tài)：Eschenmoser等發(fā)現(xiàn)通常分子內(nèi)的反應(yīng)要容易得多，這里由于不能采取完全的背面進(jìn)攻。5(二)SN1反應(yīng)單分子反應(yīng)反應(yīng)速度只與底物有關(guān)，即V＝K[R-X]6在SN1中的第一步溶劑化作用是必不可少，因?yàn)镽－X的離解能是相當(dāng)多的，如：△E=150Kcal/mol,而在水溶液中，△E＝20Kcal/mol，這就說(shuō)明SN1反應(yīng)需要用極性溶劑，因?yàn)闃O性溶劑有利于碳正離子的穩(wěn)定。73）正離子的平面性：由于有些分子的正碳離子不能成為平面，所以這類(lèi)分子難以進(jìn)行SN1反應(yīng)。如：94）SN1中的離子對(duì)：如果SN1中的碳正離子是自由的，則它是平面的，Nu進(jìn)攻的機(jī)會(huì)是等同的，所以應(yīng)該是完全的消旋化產(chǎn)物。而實(shí)際上很多SN1反應(yīng)中只有5－20％的構(gòu)型翻轉(zhuǎn)，這是由于通過(guò)離子對(duì)（ionpairs）進(jìn)行的，反應(yīng)可以發(fā)生在以下的任何一個(gè)階段:緊密松散游離的離子部分構(gòu)型保留消旋化(溶液分隔)

部分保留和徹底的消旋化是SN1的特點(diǎn)。注意：實(shí)際上很少純粹的SN1或SN2反應(yīng)，很多是二者都有。10（三）SET機(jī)理（SingleElectronTransfer）在親核取代反應(yīng)中有一類(lèi)含有自由基或自由基離子中間體，這類(lèi)反應(yīng)是通過(guò)SET機(jī)理進(jìn)行的。

（自由基離子形成）（電子轉(zhuǎn)移）or:

11(四)鄰基參與機(jī)理（Neighboring-Group）常有這樣的情況：a.反應(yīng)速度比預(yù)期的快b.構(gòu)型保留第一步為決速步驟，它顯然要比Y離子直接進(jìn)攻要快。這是因?yàn)閆占據(jù)了有利位置，所以又叫鄰基協(xié)助。13threothreo

發(fā)生鄰基參與的多是“O”，“N”，“S”和鹵素，其中的鹵素原子的鄰基參與的效果:I>Br>Cl例：141)雙鍵作為鄰基參與基例：的醋酸解反應(yīng)比快1.4×105倍*Brosylate：對(duì)溴苯磺酸酯152)苯基作為鄰位協(xié)助基團(tuán)苯基可以作為有效的鄰位協(xié)助基團(tuán)。

17（五）烯丙基取代（allylicsubstitution）SN1′這是由于碳正離子的共振：18同樣在SN2的條件中，也有兩個(gè)產(chǎn)物，這是由SN2′引起。19酸催化的羧酸衍生物反應(yīng)機(jī)理：（親核加成－消除機(jī)理）

21酸之所以可以催化該反應(yīng)是因?yàn)橘|(zhì)子化的羰基要比原來(lái)羰基活潑。羰基親核取代反應(yīng)的活性：22（二）烯鍵上的親核取代反應(yīng)：由于雙鍵碳上的正電荷遠(yuǎn)不如羰基碳，所以雙鍵上的親核取代反應(yīng)很困難。如果β－負(fù)碳離子上有吸電子取代基穩(wěn)定，則取代反應(yīng)變得容易。233-3-3親核取代反應(yīng)活性（綜合比較）

(一)Substrates（底物）(二)親核試劑(三)離去基團(tuán)(四)反應(yīng)介質(zhì)25(一)Substrates（底物）SN2*位阻小的反應(yīng)快，烯丙基反應(yīng)快。R－X

RelativeRate

R－X

RelativeRateMe30i-Bu0.03Et1Me3CCH210-5n-Pr0.4Allyl40i-Pr0.025Bn12026在有機(jī)合成中最常見(jiàn)的離去基團(tuán)為鹵素。OH雖然不是好的離去基團(tuán)，但它可以在質(zhì)子化以后變成OH2而容易離去，而更常用的辦法是將其變成易離去的磺酸酯。(三)離去基團(tuán)

TosylateBrosylateNosylateMesylate(ROTs)(ROBs)(RONs)(ROMs)29另一常用的更加活潑的磺酸衍生物是三氟甲磺酸酯，

（ROTf）它比ROTs要快≈4×104倍30(四)反應(yīng)介質(zhì)：稍不利極性溶劑稍不利很有利很不利SN2反應(yīng)：31SN1反應(yīng)：很有利不利323-3-4親電取代反應(yīng)：

SE2(front)SE2(back)SE2(front)和SE1是構(gòu)型保留，而SE2（back）則是構(gòu)型翻轉(zhuǎn)。SE1飽和碳上也可以發(fā)生親電取代反應(yīng)，它們是經(jīng)過(guò)碳負(fù)離子中間體或過(guò)渡態(tài)進(jìn)行的