鹵代烴藥學(xué)專升本

1、 烴分子中的一個(gè)或多個(gè)氫原子被鹵素取代而生成的化合物稱鹵代烴。鹵原子(F、Cl、Br、I)是鹵代烴的官能團(tuán)。鹵代烴的結(jié)構(gòu)通式： RX。 在有機(jī)體中含鹵素的有機(jī)物不多。但許多鹵代物具有生理活性。如CH2=CH-CH2-Cl、C6H5-CH2-Cl具有很強(qiáng)的催淚作用；氯霉素（含Cl）具有殺菌消炎作用；甲狀腺素是一種含碘的有機(jī)物。許多鹵代烴用作農(nóng)藥、溶劑、制冷劑、滅火劑、麻醉劑和防腐劑等。 由于RX性質(zhì)一般較活潑，能發(fā)生多種化學(xué)反應(yīng)而轉(zhuǎn)變成各種其它類型的化合物，所以鹵代烴在有機(jī)合成中占有很重要的地位。第四章 鹵代烴1一、結(jié)構(gòu) 鹵素的電負(fù)性比碳大，使碳鹵鍵成為極性共價(jià)鍵，成鍵電子對(duì)偏向鹵素，碳原子為正

2、電中心，鹵原子為負(fù)電中心，偶極方向由碳指向鹵素。誘導(dǎo)效應(yīng)：由于分子中電負(fù)性不同的原子或基團(tuán)的影響使整個(gè)分子中成鍵的電子云沿分子鏈(共價(jià)鍵)向一個(gè)方向偏移，使分子發(fā)生極化的現(xiàn)象。 （電性效應(yīng)的一種，用表示）第一節(jié) 結(jié)構(gòu)、分類和命名2誘導(dǎo)效應(yīng)吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)(-I)斥電子誘導(dǎo)效應(yīng)(+I ).3 HH HH C C C H HH Habgd-d+dd+ddd+Cl 誘導(dǎo)效應(yīng)中電子偏移的方向以CH鍵中H作為比較標(biāo)準(zhǔn)。 如果取代基X的電負(fù)性大于H ，X具有吸電子性，故稱為吸電子基或親電基。由它引起的誘導(dǎo)效應(yīng)叫做吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)或親電誘導(dǎo)效應(yīng)，一般用 -I 表示。4如果取代基 Y 的電負(fù)性小于 H ，Y 具有

3、斥電子性，稱為斥電子基或供電基。由它引起的誘導(dǎo)效應(yīng)叫做斥電子誘導(dǎo)效應(yīng)或供電誘導(dǎo)效應(yīng)，一般用 +I 表示。5常見一些原子或原子團(tuán)的電負(fù)性大小如下： -I效應(yīng)增強(qiáng)（吸電子基） +I效應(yīng)增強(qiáng)（供電子基）-F -Cl -Br -I -OCH3 -NHCOCH3 -C6H5 -CH=CH2 -H -CH3 -C2H5 -CH(CH3)2 -C(CH3)3在 H 前面的為吸電子基，在 H 后面的為斥電子基。6 HH HH C C C H HH HabgCl誘導(dǎo)效應(yīng)的傳遞沿共價(jià)鍵單向傳遞 在多原子分子中，誘導(dǎo)效應(yīng)可由近及遠(yuǎn)地沿著分子鏈傳遞下去。例如1-氯丙烷分子中的誘導(dǎo)效應(yīng)：但是這種誘導(dǎo)效應(yīng)將隨著傳遞距離的

4、增加而迅速的減弱下來(lái)。d-d+dd+ddd+7 誘導(dǎo)效應(yīng)的特點(diǎn)：由靜電極性所引起的，通過(guò)鍵傳遞，在傳遞過(guò)程中這種效應(yīng)隨著C鏈增長(zhǎng)而很快減弱，一般經(jīng)過(guò)3個(gè)C以后這種效應(yīng)就很弱了，其作用是短程的。81.按R的結(jié)構(gòu)飽和鹵代烴: C2H5Cl, Cl, (CH3)3C-Cl乙烯型 RCH=CH-X烯丙型 RCH=CHCH2-X孤立型 RCH=CH(CH2)n X不飽和鹵代烴鹵代芳烴苯型 Ar-X芐型 ArCH2-X孤立型 Ar(CH2)n X二、分類92.按C-X鍵C的類型伯鹵代烴仲鹵代烴叔鹵代烴CH3CH2Cl CH2=CHCH2BrCH3CHCH3 Cl(CH3)3C-Cl3.按X的種類氟代烴（制

5、法和性質(zhì)特殊）氯代烴、溴代烴、碘代烴4.按X的數(shù)目一鹵代烴 CH3CH2Cl 用作局部麻醉劑多鹵代烴HCI3 殺菌及和緩的防腐劑CF3CHClBr 新型強(qiáng)效低毒麻醉劑CF2Cl2 （F12）制冷劑 10三、命名 普通命名法; 俗名; 系統(tǒng)命名法1.普通命名法: 鹵（代）某烴或某烴基鹵。CHCl3三氯甲烷C2H5Cl氯乙烷 叔丁基溴氯乙烯CH2=CHCl乙烯基氯 n-C4H9-Cl i-C4H9-Cl (CH3)3CBr氯仿正丁基氯異丁基氯乙基氯11苯氯甲烷3-溴丙烯溴苯CH2=CH-CH2BrBrCH2ClClCFClCl三氯氟甲烷芐基氯氯化芐氟利昂-11烯丙基溴12選母體：烴作母體，將 X

6、和烴中的支鏈一樣作為取代基來(lái)命名。配基： 優(yōu)先基團(tuán)后列出。2.系統(tǒng)命名： 編號(hào)：根據(jù)最低序列原則將主鏈編號(hào)。13CH3CH2CH-CH2CH2CH3 CH2Cl或：3-氯甲基己烷 -甲基-溴丙烷CH3CHCH2B rCH33 2 1H3CCHCHCH3CH3B r1 2 3 43-甲基-2-溴丁烷(錯(cuò))2-甲基-3-溴丁烷4 3 2 12-乙基-1-氯戊烷14CH2=CH-CH-CH2-Br CH3CH3 I1 2 3 4 5 6 7H3CCHCHCH2CHCHCH3ClICH3CH37 6 5 4 3 2 12，6-二甲基-3-氯-5-碘庚烷3-甲基-4-溴-1-丁烯5-甲基-1-碘環(huán)己烯1

7、5鹵素取代芳環(huán)氫時(shí)，以芳烴作母體.Br BrCH3Cl CH2ClCl3,5-二溴甲苯對(duì)-氯苯氯甲烷1-氯甲基-4-氯苯2-氯萘鹵素取代側(cè)鏈時(shí)，以鏈烴作母體，鹵素和芳烴都作取代基： CH-CH2CHCl2 CH33-苯基-1,1-二氯丁烷鹵代芳烴的命名：16第二節(jié)、物理性質(zhì)17 CX 鍵的極性序?yàn)镃Cl CBr CI，但通常在化學(xué)反應(yīng)中鹵代烷所表現(xiàn)出來(lái)的活性正好相反。（為什么？）對(duì)化學(xué)活性起決定作用的是鍵的極化度。第三節(jié)、鹵烷的化學(xué)性質(zhì)2+-+親核取代反應(yīng)消除反應(yīng)與金屬反應(yīng)XHRCHCH18一. 親核取代反應(yīng)CX + Nu()d+d- Nu C + X() 被羥基(-OH)取代 （6）被巰基(

8、-SH)取代() 被氰基(-CN)取代 （7）鹵素互換反應(yīng)() 被氨基(-NH2)取代() 被硝酸根(-ONO2)取代(5) 被烴氧基(-OR)取代19 (1) 被-OH取代： 鹵代烴與 NaOH 或 KOH 的水溶液共熱，X被-OH取代，產(chǎn)物為醇。這個(gè)反應(yīng)也叫水解。RX + H-OHR-OH + HXDRX + NaOH ROH + NaX 此反應(yīng)常用于將-OH引入一些較復(fù)雜的分子中，因?yàn)橛袝r(shí)直接引入-OH比直接引入-X更為困難。20 (2) 被氰基取代： 鹵代烷與NaCN或KCN的醇溶液共熱，X被-CN取代，生成腈。Cl-CH2CH2CH2CH2-Cl + 2NaCN NC(CH2)4CN

9、 + 2NaCl乙醇 通過(guò)這個(gè)反應(yīng)，分子中增加了碳原子。且腈中的CN-可轉(zhuǎn)變成其它官能團(tuán)。H2O己二酸己二胺H21 (3) 被氨基取代：鹵代烷與過(guò)量氨作用，生成胺。RX + NH3(過(guò)量) RNH2 + HX生成的胺是堿,又與HX成鹽：R-NH3 X或?qū)懗?RNH2HX(4) 被烴氧基取代：鹵代烷與醇鈉（或酚鈉）作用，X被 -OR取代，生成醚。這是制備混合醚的方法，叫Williamson醚合成法。RX + NaOR ROR+ NaX22 (5) 被硝酸根取代 推測(cè)鹵代烴的類型 鹵烴與AgNO3的醇溶液共熱,生成硝酸酯和AgX 沉淀：不同結(jié)構(gòu)的鹵代烴鹵原子活性不同,產(chǎn)生AgX的速度不同。 叔鹵代

10、烴 伯、仲鹵代烴 RCH=CHCH2-X 孤立型(伯、仲) CH2=CH-X(乙烯型)加熱才起反應(yīng)加熱也不反應(yīng)室溫迅速生成AgXC6H5-CH2-Cl， C6H5-CH2-CH2-Cl，C6H5-Cl乙醇/ DRX + AgONO2 R-O-NO2 + AgX23（6）被巰基(-SH)取代（7）鹵素互換反應(yīng)24 在上述反應(yīng)中，鹵代烷稱為底物。與鹵原子相連的C叫a 碳原子，它帶部分正電荷，是反應(yīng)的中心。 進(jìn)攻試劑都有較大的電子密度，具有親核性親核試劑(Nu: or Nu:-). 底物受Nu:進(jìn)攻，CX鍵異裂，X原子離開底物分子，故稱為離去基。 由親核試劑進(jìn)攻底物分子中帶部分正電荷的中心而引起的取

11、代反應(yīng)，叫親核取代反應(yīng)，以 SN 表示。CX + Nu() Nu C + X底物d+ d-親核試劑離去基 親核取代反應(yīng)中，碳鹵鍵斷裂的易難程度依次為 C-IC-BrC-Cl25二、消除反應(yīng)(b-Elimination) 由分子中脫去一個(gè)小分子(如HX、H2O等)形成不飽和結(jié)構(gòu)的反應(yīng)稱為消除反應(yīng)。以 E 表示。RCHCH2 + KOH RCH=CH2 + HX H X乙醇Dba 鹵代烷除了a 碳上脫去 X 外，還從 b 碳上脫去H，故又稱為 b-消除反應(yīng)。由于叔鹵代烷有3個(gè) b-C，其上的H均有可能消除，故發(fā)生消除反應(yīng)的活性：叔鹵代烷 仲鹵代烷 伯鹵代烷 消除反應(yīng)所需的條件是較強(qiáng)的堿（如氫氧化鈉

12、、醇鈉、氨基鈉等）和極性較小的溶劑（如醇類）26 對(duì)于仲鹵代烷和叔鹵代烷，消除反應(yīng)可沿二個(gè)或三個(gè)方向進(jìn)行。CH3CH2CHCH3 CH3CH=CHCH3+ CH3CH2CH=CH2 BrKOH/EtOHD2-丁烯 (81%) 1-丁烯 (19%)CH3CH2-C-CH3 CH3CH=C-CH3 + CH3CH2C=CH2 BrKOH/EtOHDCH3CH3CH32-甲基-2-丁烯 71% 2-甲基-1-丁烯 29% 主要產(chǎn)物是雙鍵上烴基最多的烯烴(最穩(wěn)定的烯烴)(為什么？)，即：仲或叔鹵代烴脫 HX 時(shí)，主要是從含H較少的b-C上脫氫。此稱為Saytzeff規(guī)則。1.消除反應(yīng)的取向：27烯烴相

13、對(duì)穩(wěn)定性的次序：越穩(wěn)定的烯烴越容易生成。28例：ABCDED292、消除反應(yīng)中的鹵代烷的活性：叔鹵代烷最易進(jìn)行，仲鹵代烷次之，伯鹵代烷最難發(fā)生。 三類鹵代烴進(jìn)行消除反應(yīng)速度比較： CH3 CH3CH3-C-X CH3-CH-X CH3CH2-X CH3-X CH3 對(duì)消除反應(yīng)來(lái)說(shuō)，由叔鹵代烷生成的烯烴穩(wěn)定性大，由仲鹵代烷生成的烯烴穩(wěn)定性次之，由伯鹵代烷生成的烯烴穩(wěn)定性最小，因?yàn)镃=C上烴基越多的烯烴越穩(wěn)定，也越容易生成。30 親核取代反應(yīng)與消除反應(yīng)的關(guān)系 在大多數(shù)情況下。鹵代烷的取代反應(yīng)和消除反應(yīng)常常是同時(shí)進(jìn)行的。RCHCH2X HbaSNOH-/H2OEOH-/EtOHR-CH2CH2-OH

14、 + X-R-CH=CH2 + HXOH-SNE 以水作溶劑有利于取代，以醇作溶劑有利于消除；試劑的堿性增強(qiáng)，有利于消除。在KOH的醇溶液中以消除為主，是因?yàn)樯闪烁鼜?qiáng)的堿：C2H5OH + K+OH- C2H5O-K+ + H2O31 鹵代烴能與多種金屬如Mg、Li、Na、K、Al等反應(yīng)生成CM鍵的金屬有機(jī)化合物。RX + Mg R-Mg-X (烴基鹵化鎂)無(wú)水乙醚 格氏試劑結(jié)構(gòu)中的 C M 鍵極性很強(qiáng)，常可起碳負(fù)離子的作用，具有很強(qiáng)的親核性。它可與其它有機(jī)物中帶部分正電荷的碳原子連接形成新的CC鍵（加長(zhǎng)碳鏈）。d- d+這種產(chǎn)物叫格氏試劑。三、 與金屬反應(yīng)32 以無(wú)水乙醚作為制備格氏試劑的

15、溶劑，是因?yàn)樗梢耘c格氏試劑形成Lewis酸和Lewis堿的絡(luò)合物而使格氏試劑穩(wěn)定。 制備格氏試劑，以伯鹵代烷最合適，仲鹵代烷也可以，但叔鹵代烷在堿金屬鎂的作用下，主要發(fā)生消除反應(yīng)，故難以制成格氏試劑。鹵代烯烴和鹵代芳烴也可以制成格氏試劑，但需要較高的反應(yīng)溫度，需要用四氫呋喃來(lái)代替乙醚作為反應(yīng)的溶劑。33 格氏試劑很易與含活潑H的化合物如 H2O、R-OH、R-NH2 等反應(yīng)生成相應(yīng)的烴。RMgX + H-OH RH + Mg(OH)X 所以在制備格氏試劑時(shí)必須防止這些物質(zhì)的存在，并采取隔絕空氣中濕氣的措施。 由于格氏試劑在有機(jī)合成中有廣泛的應(yīng)用，故有“有機(jī)合成中的萬(wàn)能試劑”的美稱。Victo

16、r Grignard 因此獲得1912 Nobel化學(xué)獎(jiǎng)。RMgX+RH+Mg(OR)XROH34CH3CHCH2-Br CH3d- d+CH3CHCH2-MgBrCH3Mg無(wú)水乙醚CH3CHCH2-Br CH3 CH3OCH3CHCH2C-OH合成 d+ d-O = C = O低溫CH3CH3CHCH2-C-O-MgBrOCH3CHCH2C-OH + MgCH3O OH BrH+/H2O2-甲基丁酸35H+/H2OR-CH2-O-MgX RMgXRXMg無(wú)水乙醚HC = O H OH XMgR-CH2-OH +RXR-CH2-OH 合成36四 還原反應(yīng)1、催化氫化、Zn/CH3COOH鹵代烴

17、可經(jīng)過(guò)多種途徑還原成烷烴。氫解372、LiAlH4還原LiAlH4提供氫負(fù)離子 LiAlH4是一種灰白色的固體，對(duì)水特別敏感，遇水即分解，放出氫氣，反應(yīng)劇烈，因此反應(yīng)需在無(wú)水條件下進(jìn)行。38 五、多鹵代烴 1. 鹵原子分別連在不同碳原子上的多鹵代烴如： Br-CH2CH2-Cl，其性質(zhì)與一鹵代烴相似。 2. 在同一個(gè)碳原子上連有一個(gè)以上 X 的多鹵代烴，其CX 鍵相當(dāng)穩(wěn)定，不易發(fā)生取代反應(yīng)。例如 CH2Cl2、HCCl3、CCl4、CF2Cl2 ( Freon, 氟里昂，F(xiàn)12)等就不易水解。因此，多鹵代烴比較穩(wěn)定。 在 bC上連有氫時(shí)，也可發(fā)生脫去 HX 的消除反應(yīng)。39一.親核取代反應(yīng)歷程

18、 實(shí)驗(yàn)事實(shí)： 溴甲烷、異丙基溴、叔丁基溴在80%乙醇水溶液中反應(yīng)時(shí)，在其溶液中加入氫氧化鈉后，溴甲烷反應(yīng)速度加快，異丙基溴反應(yīng)速度也加快，但程度比溴甲烷小，叔丁基溴反應(yīng)速率不變。 不同的鹵代烴表現(xiàn)出不同的反應(yīng)速度方程，說(shuō)明起反應(yīng)的內(nèi)部機(jī)制是不同的。 人們提出親核取代反應(yīng)有兩種不同的反應(yīng)機(jī)理。第四節(jié) 親核取代反應(yīng)和消除反應(yīng)機(jī)制40 溴甲烷的堿性水解過(guò)程是雙分子反應(yīng)歷程。 CH3BrOH-（1）. 雙分子親核取代反應(yīng)(SN2機(jī)制) 如CH3Br的堿性水解： 溴甲烷在堿性溶液中的水解反應(yīng)速率不僅與鹵代烷的濃度CH3Br 成正比，也與堿的濃度OH -成正比。41新鍵的形成HO- +Br反應(yīng)物HO快產(chǎn)物

19、 （構(gòu)型翻轉(zhuǎn)）慢HOBr過(guò)渡態(tài) （能量最大）舊鍵的斷裂d-d-sp2雙分子親核取代反應(yīng)(SN2)歷程 如CH3Br的堿性水解：42碘甲烷堿性水解歷程：SN243過(guò)渡態(tài)Ea正Ea逆44 對(duì)于SN2歷程，親核試劑OH-是從X原子的背面進(jìn)攻的，如果中心碳原子的3個(gè) H 逐個(gè)換為-CH3，由于CH3的體積比 H大，阻礙OH-接近中心碳，使反應(yīng)速度變慢，中心碳上連的取代基越多，體積越大，反應(yīng)速度就越慢。這種立體效應(yīng)稱為空阻效應(yīng)。45 CH3 CH3CH3Br CH3CH2Br CH3-CH-Br CH3 -C-Br CH3SN2反應(yīng)速度比較：200,0001,000 12 1 SN2反應(yīng)的難易主要取決于

20、鹵代烷空間位阻的大小，空間位阻愈小，愈易按SN2反應(yīng).叔鹵代烷一般不按SN2歷程進(jìn)行。碘代相對(duì)速度:46（2）. SN2反應(yīng)的立體化學(xué) 當(dāng)反應(yīng)發(fā)生在手性碳原子上時(shí)，生成的產(chǎn)物的構(gòu)型的變化的可能性有三種：構(gòu)型保持：親核試劑Nu-從離去基團(tuán)的正面進(jìn)攻，產(chǎn)物構(gòu)型和原來(lái)一樣。外消旋化：親核試劑從前面和背面進(jìn)攻的機(jī)會(huì)均等，得到無(wú)旋光的外消旋產(chǎn)物。構(gòu)型轉(zhuǎn)化：親核試劑從離去基團(tuán)的背面進(jìn)攻，產(chǎn)物構(gòu)型和反應(yīng)物的相反。47-R-2-丁醇S-2-溴丁烷這種在SN2反應(yīng)中構(gòu)型完全翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象稱瓦爾登（Walden）轉(zhuǎn)化。所謂的構(gòu)型反轉(zhuǎn)是指反應(yīng)中心上四個(gè)鍵構(gòu)成的骨架構(gòu)型的反轉(zhuǎn)，這種反轉(zhuǎn)可以引起反應(yīng)物與產(chǎn)物R/S符號(hào)的改變

21、，但也可以不改變。48(2) 反應(yīng)速度 r = kCH3BrOH-, 為二級(jí)反應(yīng)；(3) 伴隨構(gòu)型轉(zhuǎn)化(Valden inversion). SN2歷程的特點(diǎn)：(1) 反應(yīng)連續(xù)而不分階段；49(3) 單分子親核取代反應(yīng)歷程(SN1機(jī)制) 叔鹵代烷在堿性溶液中的水解是按單分子歷程進(jìn)行的。(CH3)3C-Br + OH- (CH3)3C-OH + Br -v = k(CH3)3Br，為1級(jí)反應(yīng) 實(shí)驗(yàn)證明，叔丁基溴在堿性溶液中的水解反應(yīng)速率僅與鹵代烷的濃度成正比，而與親核試劑OH-的濃度無(wú)關(guān)。50單分子歷程可分為2步：(1) (CH3)3C-Br(CH3)3CBr (CH3)3C+ + Br- 慢d

22、+ d-(2) (CH3)3C+ + OH- (CH3)3COH(CH3)3C-OH 快過(guò)渡態(tài) B 產(chǎn)物d+ d- 由于在決速步(1)中只有1個(gè)叔丁基溴參加反應(yīng)(僅涉及CX鍵的斷裂)，叫做單分子歷程（SN1）。過(guò)渡態(tài) A叔正碳離子51CH3CH3CH3CCH3BrCH3CH3CH3CH3OHCH3HOCH3CH3CH3 -Br-+構(gòu)型轉(zhuǎn)化HO-構(gòu)型保持生成外消旋體5253(4) 正碳離子的結(jié)構(gòu)和相對(duì)穩(wěn)定性 有證據(jù)表明，缺電子的碳是一個(gè)SP2雜化的碳，三個(gè)SP2軌道和其它三個(gè)原子形成 鍵，留下一個(gè)空P軌道，垂直于 鍵骨架平面。烷基的供電子效應(yīng)及CH s,p-超共軛效應(yīng)有利于穩(wěn)定碳正離子中間體。有

23、利于穩(wěn)定正碳離子的因素就有利于SN1。54碳正離子的穩(wěn)定性： 1）甲基具有+I效應(yīng)，使C+穩(wěn)定2）-p超共軛也使C+穩(wěn)定3-p1+I6-p2+I9-p3+I各種正碳離子的穩(wěn)定性順序：R3C+ R2CH+ RCH2+ CH3+ 55H2OSN1 condition CH3CH3CCH2 + I- CH3 1o carbocation+(5)SN1反應(yīng)常伴隨重排產(chǎn)物 CH3CH3CCH2 I CH3 CH3CH3CCH2 CH3 + 3o carbocation CH3CH3CCH2 OH CH3 No rearranementH2O/OH-SN2 conditionCH3-migrate CH3

24、CH3CCH2 CH3 OH rearranement productH2O,-H+56產(chǎn)物外消旋例1：(6)SN1反應(yīng)的立體化學(xué)57(7)親核取代反應(yīng)的離子對(duì)學(xué)說(shuō) 一個(gè)親核取代反應(yīng)往往并不是純粹的SN1 和SN2反應(yīng)，很有可能是既發(fā)生SN1 又發(fā)生SN2反應(yīng)。如叔鹵代烷R-2，6-二甲基-6-氯辛烷在80%丙酮水溶液中反應(yīng)時(shí)，結(jié)果得到39.5%構(gòu)型保持和60.5%的構(gòu)型翻轉(zhuǎn)的產(chǎn)物，而不是全部外消旋化。解釋：溶劑-離子對(duì)理論親核試劑從從背面進(jìn)攻，產(chǎn)物構(gòu)型翻轉(zhuǎn)親核試劑從從正碳離子兩邊進(jìn)攻機(jī)會(huì)均等，產(chǎn)物外消旋化親核試劑可從從背面進(jìn)攻，也可從正面進(jìn)攻，一般前者多于后者，得部分消旋產(chǎn)物58(1) 反應(yīng)

25、分兩步進(jìn)行；(2) 有正碳離子生成;(4) 產(chǎn)物構(gòu)型外消旋化；(3) 反應(yīng)速度 r = kRX，為1級(jí)反應(yīng)；SN1歷程的特點(diǎn)：(5) 常伴隨重排產(chǎn)物59二. 影響反應(yīng)活性的因素影響親核取代反應(yīng)活性的主要因素是： 底物的結(jié)構(gòu)離去基團(tuán)的性質(zhì)親核試劑的濃度與反應(yīng)活性溶劑效應(yīng)（1）底物結(jié)構(gòu)的影響SN 2反應(yīng)：鹵代烷的反應(yīng)活性順序是：鹵代甲烷 伯鹵代烷仲鹵代烷 叔鹵代烷原因：烷基的空間效應(yīng) 親核取代反應(yīng)的兩種歷程在反應(yīng)中是同時(shí)存在、相互競(jìng)爭(zhēng)的，只是在某一特定條件下哪種歷程占優(yōu)勢(shì)的問(wèn)題。60新戊基鹵代烷幾乎不發(fā)生SN 2反應(yīng)：轉(zhuǎn)變過(guò)程中，中心碳原子由底物同4個(gè)基團(tuán)相連轉(zhuǎn)變?yōu)橛蛇^(guò)渡態(tài)的同5個(gè)碳原子相連，空間

26、擁擠程度增大。當(dāng)?shù)孜镏行奶荚舆B有較大基團(tuán)時(shí)，Nu:難于從背后接近底物。61SN1反應(yīng)： CH3 CH3CH3-C-X CH3-CH-X CH3CH2-X CH3-X CH3SN1反應(yīng)速度：叔鹵代烴 仲鹵代烴 伯鹵代烴鹵代烷的反應(yīng)活性順序是：62原因：A. 電子效應(yīng) 所有能夠使正碳離子穩(wěn)定的因素，都能使SN 1反應(yīng)的反應(yīng)速率增大：相對(duì)速率 (k1)REtCH2=CH-CH2PhCH2Ph2CHPh3C0.260.8610010 510 10 當(dāng)取代基具有I、超共軛效應(yīng)、C效應(yīng)，SN 1反應(yīng)速率增大, 反應(yīng)活性增大。63當(dāng)中心碳原子與雜原子直接相連時(shí)(R-ZCH2-L)，SN 1反應(yīng)速率明顯增大

27、：C2H5OCH2ClC-C-C-C-ClC2H5O-CH2CH2ClSN 1反應(yīng)速率109 1.0 0.2當(dāng)雜原子與中心碳原子相連時(shí)，所形成的正碳離子，因共軛效應(yīng)而被穩(wěn)定。B. 空間效應(yīng)與SN 2反應(yīng)相反，底物上的取代基的空間效應(yīng)使SN1反應(yīng)速率加快：RBr在水中的溶劑解相對(duì)速度RBr 在水中50時(shí)MeBr 1.00EtBr 1.00i-pBr 11.6t-BuBr 1.2106四面體平面三角型鍵角增大，取代基空間效應(yīng)越大，基團(tuán)的空間擁擠程度減小。64+ - a-C上取代的烷基數(shù)目增加，空間阻礙作用也增大，這雖不利于SN2，卻有利于SN1反應(yīng)（空助效應(yīng)）。對(duì)于SN1，空助效應(yīng)與電子效應(yīng)是一致

28、的。H3CCCBr3HC3H叔丁基溴叔丁基正碳離子SP23CCH3C3HCH65 CH3 CH3 CH3X CH3CH2X CH3-CH-X CH3 -C-X CH3空阻小SN2易供電效應(yīng)及空間效應(yīng)大SN1易SN2 and SN1按SN2變難,按SN1變易 烴基結(jié)構(gòu)對(duì)歷程的影響電子效應(yīng) 主要影響 SN1歷程 立體效應(yīng) 主要影響 SN2歷程 66 鹵原子連在橋頭的橋環(huán)化合物無(wú)論按SN1，還是SN2機(jī)理，其活性都非常低，很難發(fā)生親核取代反應(yīng)。67（2）離去基團(tuán) (Leaving groups)離去基團(tuán)帶著一對(duì)電子離開中心碳原子，成為負(fù)離子。 接受負(fù)電荷的能力越強(qiáng)，基團(tuán)越易離去，親核取代反應(yīng)速率越大

29、。1) 較好的離去基團(tuán)是強(qiáng)酸的共軛堿：共軛酸 1共軛堿 2共軛堿 1共軛酸 2強(qiáng)酸的共軛堿是弱堿重要的離去基團(tuán)是 pKa H2O, CH3O- CH3OH2）帶負(fù)電荷的試劑，負(fù)電荷越集中，親核性越強(qiáng)；中性的試劑，進(jìn)攻的原子電子云密度越集中，親核性越強(qiáng)。70 堿性是試劑與質(zhì)子結(jié)合的能力；親核性是試劑與帶有部分正電荷的碳原子結(jié)合的能力。 試劑親核性強(qiáng)弱取決于試劑的堿性，可極化性和溶劑的作用。A. 當(dāng)進(jìn)攻原子為同一原子時(shí)，親核性強(qiáng)度與堿性一致：RO- HO- RCO2- ROH H2OCH3O- PhO- CH3CO2- NO2-71當(dāng)試劑中進(jìn)攻的原子不同時(shí)，試劑的親核性強(qiáng)度順序與堿性有時(shí)不同：堿性

30、： C2H5O- I-親核性： I- C2H5O-B. 同周期的元素，電負(fù)性越大，試劑的親核性越弱，負(fù)電荷越分散，親核性越弱。即從左到右，親核性和堿性都遞減：H2N- OH- F-C. 試劑中的進(jìn)攻原子為同族原子時(shí)，試劑的親核性和堿性強(qiáng)弱順序相反：F- Cl- Br- I-R - O - R - S - Cl - Br - I -這與在質(zhì)子型溶劑中的順序相反。例：質(zhì)子型溶劑與非質(zhì)子型溶劑對(duì)SN 2反應(yīng)的影響：溶劑 k2DMF 3 103CH3OH 3 10-2問(wèn)題：下列反應(yīng)在哪種溶劑中易于進(jìn)行，是DMF還是CH3OH? 為什么？78 親核試劑的親核能力對(duì)歷程的影響 溶劑極性大小對(duì)歷程的影響 親

31、核試劑對(duì)SN1歷程影響不大。 親核試劑的親核性越強(qiáng)，體積越小，則SN2反應(yīng)速率越快。 溶劑極性大有利于SN1歷程(能穩(wěn)定碳正離子)，溶劑極性小有利于SN2歷程.791、消除反應(yīng)(Elimination)的歷程：解離：(CH3)3C-Br (CH3)2C+-CH2 + :Br - HSlowa b去H+： (CH3)2C+- CH2 (CH3)2C=CH2 + H+ H OR-Fasta b（1）. E1：?jiǎn)畏肿酉龤v程 E1反應(yīng)的速度只與鹵代烷濃度成正比：r = kR-X。 E1與SN1一樣分兩步進(jìn)行，它們常同時(shí)發(fā)生。有利于SN1的因素也有利于E1 ，因此， SN1反應(yīng)和E1反應(yīng)是一對(duì)相互競(jìng)爭(zhēng)的反應(yīng)。80按E1機(jī)理進(jìn)行反應(yīng)的實(shí)例：經(jīng)過(guò)相同的中間體1)2) 重排產(chǎn)物的生成：按E1機(jī)理反應(yīng)的底物結(jié)構(gòu)特征：形成穩(wěn)定正碳離子的體系。SN1E181（2）. E2: 雙分子消除歷程。大部分 E2 是反式消除。CH3O-CH3OH+KOHSlowC6H5HCH3HC6H5XC6H5CH3HC6H5-HXFastC6H5 C6H5C=C CH3 HCH3O-過(guò)渡態(tài)C6H5HHC6H5XCH382 E2反應(yīng)與SN2反應(yīng)有些類似，反應(yīng)速率也與底物和堿兩者的濃度成正比。所不同的只是，在SN2反應(yīng)中，試劑進(jìn)攻的是中心碳原子（因此稱之為親核試劑），而在E2消除反應(yīng)中，試劑進(jìn)攻的是