高等有機(jī)-第三章親核取代反應(yīng)課件

第章親核取代反應(yīng)1底物親核試劑離去基團(tuán)4.1試劑與親核性具有親核性的試劑叫親核試劑，親核性是指試劑與正電性碳原子的成鍵能力，親核試劑可以是中性分子和離子。不同親核試劑的親核性不同，親核試劑均為路易斯堿。堿性(質(zhì)子理論)是指試劑與質(zhì)子的結(jié)合能力，多數(shù)情況下二者的強(qiáng)度一致。2親核原子相同時(shí)，親核性大小與堿性一致。RO->HO->ArO->RCOO->ROH>H2O取代基的供電性越強(qiáng)，親核性和堿性越強(qiáng)。

2.親核性原子為同周期元素原子時(shí)，親核性與堿性大致一致。3.同族元素原子的親核性大小與堿性相反，即原子半徑較小者，堿性較大，而親核性則較小。親核性(質(zhì)子性溶劑中)：PhSe->PhS->PhO-I->Br->Cl->F-

34.2.2單分子親核取代反應(yīng)歷程（SN1）動(dòng)力學(xué)上為一級(jí)反應(yīng)，反應(yīng)速度只與反應(yīng)底物有關(guān)而與親核試劑的性質(zhì)和濃度無關(guān)。v=k1[RX]決速步驟離去基團(tuán)離去外消旋體特點(diǎn)：1.動(dòng)力學(xué)上為一級(jí)反應(yīng)；2.分步完成（兩個(gè)過渡態(tài)和一個(gè)中間體）；3.可能發(fā)生重排；4.產(chǎn)物為外消旋體。5SE2與SN2的比較:SE1與SN1的比較：64.3親核取代反應(yīng)的立體化學(xué)1．SN2歷程的立體化學(xué)

特點(diǎn)：發(fā)生Walden轉(zhuǎn)化即傘型效應(yīng)[]＝-34.6[]=49.9反應(yīng)過程中，旋光性逐漸降低到零，即外消旋化。7

碳正離子中心碳為sp2雜化，平面結(jié)構(gòu)，有空p軌道，理論上產(chǎn)物外消旋化。通常情況是外消旋化與構(gòu)型翻轉(zhuǎn)同時(shí)存在。2、SN1歷程的立體化學(xué)84.4鄰基參與作用如果親核試劑與離去基共處于同一分子中，則發(fā)生分子內(nèi)SN2。例如：離去基Cl-的離去是由氧負(fù)離子（或氮原子）的幫助下完成的，通常稱為鄰基協(xié)助，鄰基參與或鄰基效應(yīng)（分子內(nèi)的SN2）。

條件：①鄰近基團(tuán)具有未共用電子對(duì)；

②參與基團(tuán)與離去基團(tuán)在分子中處于反式共平面的構(gòu)象。結(jié)果：①生成環(huán)狀化合物或環(huán)狀中間體；②產(chǎn)物構(gòu)型保持；③反應(yīng)速度異常增大。10只有一個(gè)手性碳且反應(yīng)中心為手性碳時(shí)，鄰基參與的結(jié)果將是構(gòu)型保持。鄰基參與，構(gòu)型翻轉(zhuǎn)SN2反應(yīng)，構(gòu)型翻轉(zhuǎn)3和1與底物構(gòu)型相同，鄰基參與和SN2反應(yīng)的總結(jié)果為構(gòu)型保持。123．鹵素參與1415手性中間體

16反式反式構(gòu)型不變4.4.2π參與1．C=C的參與17π供電性增加，速度增加18構(gòu)型保持不變

204.5.1烴基的結(jié)構(gòu)1.對(duì)SN1影響凡是能穩(wěn)定C+的各種因素均有利于SN1的進(jìn)攻，中心碳原子上連接供電基團(tuán)，能分散碳正離子上的正電荷，提高碳正離子的穩(wěn)定性。（1）電子因素穩(wěn)定性：3°R+>2°R+>1°R+

烷基：+I和+C’效應(yīng)SN1的速度：3°RX>2°RX>1°RX21(4)當(dāng)雜原子如O,N,S等原子直接與中心碳相連時(shí)，按SN1進(jìn)行。雜原子上的孤對(duì)電子與中心碳的空p軌道交蓋形成離域π鍵，使碳正離子穩(wěn)定。+C>-I，有利于碳正離子的形成有-I，無+C，不利于碳正離子的形成（5）鹵原子位于橋頭碳上時(shí)，只能按SN1進(jìn)行，但反應(yīng)速度極慢。232．SN2的影響主要影響因素為空間效應(yīng)過渡態(tài)為五配位，張力增大。不論是-C還是-C上的取代基增多均不利于SN2反應(yīng)。

24OH-為不好離去基H2O為好離去基4.5.3試劑的影響試劑的親核性對(duì)SN1幾乎無影響，對(duì)SN2影響較大。（1）親核性越大，越有利于SN2；（2）親核試劑的體積越小越有利于SN2；（3）強(qiáng)親核試劑導(dǎo)致產(chǎn)物構(gòu)型反轉(zhuǎn)，弱親核試劑導(dǎo)致產(chǎn)物部分外消旋化。264.5.4溶劑的影響1.SN1反應(yīng)增加溶劑極性和溶劑的離子-溶劑化能力，導(dǎo)致反應(yīng)速度顯著增大。（1）在定速步驟中，反應(yīng)物電離成過渡態(tài)所需的大部分能量可由在溶劑和極性過渡態(tài)之間形成偶極-偶極鍵來供給。溶劑的極性越大，則溶劑化能力越強(qiáng)，電離作用越快。（2）碳正離子或定速步驟的過渡態(tài)極性大于反應(yīng)物，前者因溶劑化而穩(wěn)定，極性溶劑有利于SN1，且隨著溶劑極性增強(qiáng)而加速。272．SN2反應(yīng)溶劑極性增大，不利于反應(yīng)；極性減小，有利于反應(yīng)。溶劑極性增大，有利于反應(yīng)。溶劑極性增大，不利于反應(yīng)。電荷增加電荷降低284.6親核取代反應(yīng)在有機(jī)合成中的應(yīng)用4.6.1鹵烷的親核取代反應(yīng)發(fā)生官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化或碳鏈的增長(zhǎng)1.鹵烷的水解存在競(jìng)爭(zhēng)性反應(yīng)：消除反應(yīng)(高濃度的強(qiáng)堿及3°RX特別易發(fā)生E)30易發(fā)生消除反應(yīng)的3°RX宜采用堿性較弱的醋酸銀形成乙酸酯，再水解得醇。

2．Williamson反應(yīng)31一般得混合物，如NH3大大過量，1°RNH2將成為主要產(chǎn)物，要獲得純伯胺用Gabriel法。3．鹵烷的氨解4．鹵烷與有機(jī)膦的反應(yīng)Wittig試劑325.與碳親核試劑的取代反應(yīng)使碳鏈增長(zhǎng)(1)氰解形成多一個(gè)碳的腈及羧酸等（2）炔化反應(yīng)合成末端炔和非末端炔（3）偶聯(lián)反應(yīng)（與烷基銅鋰的反應(yīng)）33Wurtz-Fittig反應(yīng)（4）與含活潑亞甲基化合物的取代反應(yīng)首先與強(qiáng)堿作用，形成碳負(fù)離子親核試劑，然后在-C上引入烴基或酰基等。34354.7羧酸及其衍生物的親核取代反應(yīng)4.7.1反應(yīng)歷程與影響因素1.反應(yīng)歷程過程為加成-消除歷程，結(jié)果為親核取代。不同于SN2(分兩步進(jìn)行)。親核加成消除36酯的堿性水解水解后酯中18O含量大大減小，故非一般的SN2。如為SN2反應(yīng)，則酯的18O含量不變。2.結(jié)構(gòu)與活性的關(guān)系-I有利于親核加成，+C不利于親核加成37反應(yīng)活性1.AAc2(酸催化下的雙分子酰氧斷裂)伯醇的酯化通常為此歷程4.7.2酯化反應(yīng)382.AAL1(酸催化下的烷氧斷裂)3°醇的酯化就是此歷程39主次親核性：H2O>羧酸,以烯為主要產(chǎn)物