sp3杂化碳原子的亲核取代 反应Nucleophilic Substitutions at sp3 Hybridized Carbon第七章本章重点内容1、 Mechanism 、 Stereochemistry SN1 和 SN2 反应的机理、影 响因素和立体化学 •2\ Factors Affecting the Rate • of SN1 Reactions and SN2 reactions2、SN1 与 SN2 反应的竞争问题3、SN1 和 SN2 反应在合成上的应用（1）官能团的相互转化；（2）C - C 键的形成亲核取代反应 Nucleophilic Substitution Reaction 实验事实预示两种不同的机理两种不同的亲核取代反应机 理 — SN1 和 SN2l双分子亲核取代反应（SN2）l单分子亲核取代反应（SN1）SN1 和 SN2 反应的影响因 素l底物 RX（以卤代烃和磺酸酯为代 表)l离去基团 X-l亲核试剂 :Nu or :Nu-l溶剂SN2 反应的机理l一步反应，动力学表现为二级反应l亲核试剂是从离去基团的背面进攻—— 因此发生构型的转化lSN2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l反应势能变化图如右：l凡能影响过渡态稳定性的因素都将影响反应的活性和选择性SN2 反应的机理1) Substrate（底物） —— Steric EffectsSN2 反应的影响因素1) Substrate（底物） —— Steric EffectsSN2 反应的影响因素SN2反应活性: methyl 10 20 302) The leaving Group（离去基团）l离去基团的离去倾向越大，SN2 反应活性越高。
l离去基团的碱性越弱，则离去倾向越大 lRelative reactive（反应活性）:OH-, NH2-, OR-, -NH2 HO- F-；——带负电荷基团的亲核性强于中性基团 HO- H2O； CH3O- CH3OH； -NH2 NH3；SN2 反应的影响因素3) Nucleophile ( 亲核试剂 ) ——在质子性溶剂 中，同一族元素 的原子随周期数 的增加亲核性增 加 (碱性降低） 原因：原子可极化 性和溶剂化效应 ——在非质子溶剂 中顺序刚好相反SN2 反应的影响因素原子半径越大，可极化性越大，易成键4) The Solvent （溶剂）lProtic solvents (质子性溶剂)— 含有 -OH 或 -NH— 不利于SN2 反应原因：质子性溶剂使亲核 试剂阴离子溶剂化，即发 生离子－偶极相互作用， 亲核性降低碱性越强， 亲核性降低越大SN2 反应的影响因素In protic solvents, the weaker the basicity of nucleophile, the stronger the nucleophilicity.4) The Solvent （溶剂） lAprotic polar solvents（非质子极性溶剂）— 极性很强，但不含有-OH 或 -NH acetonitrile(CH3CN), dimethylformamide[HCON(CH3)2, DMF]dimethyl sulfoxide [(CH3)2SO, DMSO], hexamethylphosphoramide {[(CH3)2N]3PO, HMPA}— 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。
SN2 反应的影响因素DMSOlThe SN2 reaction is worst when carried out with a hindered substrate, a poor leaving group, a neutral nucleophile, and a protic solvent. 即位阻大的底物、难离去基团、中性（弱 的）亲核试剂、和质子性溶剂不利于SN2反 应Summary about SN2Summary about SN2For each of the following pairs of SN2 reactions, indicate which occurs with the larger rate constant?①CH3CH2Br + H2O or CH3CH2Br + HO-②(CH3)2CHCH2Br + HO- or CH3CH2CH(CH3)Br + HO-③CH3CH2Cl + CH3O- or CH3CH2Cl + CH3S-④CH3CH2Cl + I- or CH3Br + I- Exercise refer to SN2√ √ √ √ lWhat’s going on here? —— an alternative substitution mechanismSN1 反应— 一级反应, v = k [RX] — 两步反应, 限速步骤是碳正离子的形成SN1 反应的机理SN1 反应的机理1) The Substrate（底物）l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:CH3 a b c除D外均可能不同SN2 和 SN1 的竞争问题l SN1 和 SN2 反应的比较SN2 和 SN1 的竞争问题SN2 SN1 R in Substrate1. methyl and 10 √ ×2. 20 √ √3. 10 & 20 benzylic, allylic √ √4. 30 × √5. Vinylic and aryl × × Nucleophile good poor high conc. Low conc.Solvent DMSO H2Oor acetone or ROHl作业：8-3 ~ 8-13，预习合成应用和第九章SN1 和 SN2 反应在合成上的应用• 实现官能团的相互转化• C － C 键的形成SN1 和 SN2 反应在合成上的应用。