關于脂肪族取代反應第一頁，共六十九頁，2022年，8月28日親核取代反應反應通式：R-X＋Nu-R-Nu＋X-R-X＋Z-Y

R-Z＋X-Y脂肪族化合物的親核取代(1.1)芳香族化合物的親核置換(1.4.3)芳環(huán)上氫的親核取代(1.4.2)第二頁，共六十九頁，2022年，8月28日3在親核取代反應里，帶著一對電子的親核試劑(Nu：)從底物(R—X)中取代一個被置換的基團(X)，X帶著其成鍵電子對離開。反應通式為：最經(jīng)典的是鹵代烷與許多親核試劑發(fā)生親核取代反應，生成相應的醇、醚、腈、胺等化合物。具體見課本表1-1。第三頁，共六十九頁，2022年，8月28日4一、反應動力學與歷程脂肪族親核取代反應，依據(jù)底物、親核試劑、離去基團和反應條件可以按幾種不同的機理進行。在飽和碳原子上的親核取代反應中，最常見的是SNl和SN2機理。第四頁，共六十九頁，2022年，8月28日51.1雙分子SN2機理對鹵代烷的水解反應研究較多，以此為例：第五頁，共六十九頁，2022年，8月28日6XNuXNuXNuXNu第六頁，共六十九頁，2022年，8月28日關鍵過渡態(tài)機理的證明：1）二級動力學：2）光學活性（即旋光性）物質(zhì)會發(fā)生構型轉(zhuǎn)變。X第七頁，共六十九頁，2022年，8月28日8光學活性2-碘代辛烷和同位素標記的碘負離子在丙酮中進行交換反應，形成含有標記碘的對映體。第八頁，共六十九頁，2022年，8月28日9第九頁，共六十九頁，2022年，8月28日101.2單分子SN1機理第十頁，共六十九頁，2022年，8月28日11叔丁基溴水解生成叔丁醇的反應遵循一級動力學，反應速度僅僅取決于叔丁基溴的濃度，而不受OH-濃度的影響。第十一頁，共六十九頁，2022年，8月28日12由于控制反應速度的一步是單分子，因此這種反應稱單分子親核取代反應。第十二頁，共六十九頁，2022年，8月28日事實上，SN1反應往往伴隨構型轉(zhuǎn)化產(chǎn)物：

當C+不是足夠穩(wěn)定時，由于X的屏蔽效應，Nu:從X背后進攻中心碳原子的機會增大，故構型轉(zhuǎn)化增多 。第十三頁，共六十九頁，2022年，8月28日1.3混合SN1和SN2的機理(了解）在一組指定的反應條件下，一個指定的底物的某些反應表現(xiàn)SN2機理的特征，而另外一些反應卻按SN1機理進行，但是時常有些情況似乎是在邊緣區(qū)域，不容易分辨。對于這種情況曾經(jīng)有兩種解釋，一種理論認為這種情況是由于反應機理不是“純的”SN1，也不是“純的”SN2，而是“在二者之間”的一種機理；另一種理論認為根本沒有中間機理，這種難以確定的情況是由于同時進行的SNl和SN2兩種機理引起的，亦即在同一反應混合物中，有的分子按SNl機理進行反應，而另外一些分子按SN2機理進行反應。第十四頁，共六十九頁，2022年，8月28日Sneen提出一個基本機理(離子對機理)可以把所有的SN1和SN2反應都容納進去。作用物首先離解成為中間離子對，然后再轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品：SN1和SN2機理之間的區(qū)別在于：在SNl機理中離子對的形成(k1)是速度決定步驟，而在SN2機理中離子對的“消失”(k2)是速度決定步驟。離子對的形成速度和消失速度在同一數(shù)量級時，則出現(xiàn)邊緣表現(xiàn)。第十五頁，共六十九頁，2022年，8月28日16第十六頁，共六十九頁，2022年，8月28日例：光學活性甲烷磺酸-2-辛酯在25%1,4—二氧六環(huán)水溶液中溶劑解，形成2-辛醇，大約95％構型轉(zhuǎn)化。加入0.0462M疊氮離子，得到產(chǎn)品的31%是2-辛基疊氮化合物(其他69%是構型轉(zhuǎn)化了的2-辛醇)，但是對溶劑解速度(原料磺酸酯消失的速度)也沒影響。第十七頁，共六十九頁，2022年，8月28日18可行的機理SN1第十八頁，共六十九頁，2022年，8月28日1.4鄰位基團機理(非經(jīng)典碳正離子機理)在某些作用物的親核取代反應里：(1)反應速度比預期的大；(2)在手性碳原子上，構型保持不變，既不轉(zhuǎn)化也不消旋。在這些情況里，時常是在離去基團的β-位置(有時更遠一些)有一個帶有未共用電子對的基團。在這種反應里，運行的機理叫作鄰位基團機理。自學第十九頁，共六十九頁，2022年，8月28日第二十頁，共六十九頁，2022年，8月28日溶劑解產(chǎn)物構型不變第二十一頁，共六十九頁，2022年，8月28日第二十二頁，共六十九頁，2022年，8月28日23二、脂肪族親核取代反應的影響因素1.底物結構對反應的影響SN1和SN2之間沒有明顯的界限，常放在一起討論。（1）電子效應SN1機理取決于碳正離子的穩(wěn)定性。分子的離解能低和離去基團的電子親和力大有利于單分子機理。第二十三頁，共六十九頁，2022年，8月28日第二十四頁，共六十九頁，2022年，8月28日誘導效應、共軛效應越強，分子的離解能越低。有利于SN1反應。芐基,烯丙基離子>叔丁基離子>仲丙基離子>伯正離子第二十五頁，共六十九頁，2022年，8月28日（2）空間效應第二十六頁，共六十九頁，2022年，8月28日對SN2反應來說，2-溴異丁烷反應性能比溴甲烷的小約2×104倍，而溴代新戊烷的則小約2.5×106倍。橋頭化合物，如雙環(huán)[2.2.1]衍生物無論在SN2條件(強親核試劑和高濃度)下，或是在SN1條件(銀離子親電催化)下，都是非常不活潑的。第二十七頁，共六十九頁，2022年，8月28日綜合電子效應和空間效應各類型結構SN活性第二十八頁，共六十九頁，2022年，8月28日（3）離去基團效應離去基團接受負電荷能力越強，越有利于SN1機理。2-取代異丁烷在80%乙醇中，取代基的相對離去能力第二十九頁，共六十九頁，2022年，8月28日影響離去基團離去能力的因素在SN2中的作用和在SN1中的作用相似。離去基團對SNl和SN2反應的影響第三十頁，共六十九頁，2022年，8月28日2.親核試劑對反應的影響一個分子或負離子從碳原子取代離去基團的能力叫作親核性。親核性是給電子能力的函數(shù)，也是使親核試劑脫離溶劑化需要的能量的函數(shù)。1）堿性強度與親核性大小可能不一致。例如，乙氧離子的堿性比碘離子的強，而碘離子的親核性比乙氧離子的大。一般情況下，親核試劑的堿性越強，親核能力越強。第三十一頁，共六十九頁，2022年，8月28日2）容易極化的親核試劑的親核性比較大。3）親核試劑的體積加大，親核性差。4）親核性與溶劑有關。甲醇中:I->Br->Cl-DMF中:Cl->Br->I-第三十二頁，共六十九頁，2022年，8月28日3.溶劑效應對反應的影響對SN1反應:提高溶劑極性有利于SN1反應進行。

一個中性化合物離解為兩個帶電荷的離子，溶劑極性的提高，將穩(wěn)定正碳離子，使反應速率加快。第三十三頁，共六十九頁，2022年，8月28日SN2反應：在過渡態(tài)中不產(chǎn)生新的電荷，而且還使電荷分散，溶劑的極性增加，不利于電荷的分散，使反應速度稍有降低。XXX在質(zhì)子型溶劑中：親核試劑與溶劑形成氫鍵，由此降低了試劑的親核性，不利于反應進行。第三十四頁，共六十九頁，2022年，8月28日35在質(zhì)子型溶劑中，試劑的親核性強度順序為：RS->ArS->I->CN->OH->N3->Br->ArO->Cl->吡啶>ArO->H2O第三十五頁，共六十九頁，2022年，8月28日SN2反應常在極性非質(zhì)子型溶劑中進行。

極性非質(zhì)子型溶劑不能與Nu:形成氫鍵，不能使親核試劑溶劑化，使裸露的負離子作為親核試劑，具有較高的反應活性。常見的極性非質(zhì)子型溶劑有：N,N-二甲基甲酰胺DMF(Dimethylformamide)二甲亞砜DMSO(Dimethylsulfoxide)六甲基磷酰胺HMPT

(Hexamethylphosphorictriamide)第三十六頁，共六十九頁，2022年，8月28日37三、氧親核試劑的反應1.酯的水解酯水解、羧酸的酯化、酯交換、酰胺的水解等OR’是一個較難的離去基團，所以單用水不能使多數(shù)酯水解。用堿催化時，進攻試劑是OH-，反應生成鹽，稱皂化反應。第三十七頁，共六十九頁，2022年，8月28日382.羧酸的酯化反應為可逆反應，使反應向右進行的方法：？？催化劑？？第三十八頁，共六十九頁，2022年，8月28日393.酯的醇解(酯交換反應)應用：聚對苯二甲酸丁二醇酯的合成第三十九頁，共六十九頁，2022年，8月28日404.酰鹵的醇解是制取酯的較好的方法。R和R’可以是伯、仲、叔烷基或芳基，當位阻效應大時，可用烷氧化物代替醇。反應過程中常用堿水來中和HX，也常用吡啶、三乙胺等作為“縛酸劑”來捕獲HX。第四十頁，共六十九頁，2022年，8月28日41農(nóng)藥多菌靈的中間體氯甲酸甲酯的合成通過光氣和甲醇反應第四十一頁，共六十九頁，2022年，8月28日42四、硫親核試劑的反應硫親核試劑比氧親核試劑更為快速和平穩(wěn)。氯代烷與亞硫酸鹽反應，可生產(chǎn)相應的烷基磺酸鹽（陰離子表面活性劑）第四十二頁，共六十九頁，2022年，8月28日43環(huán)氧化合物與亞硫酸氫鹽發(fā)生開環(huán)，得到β-羥基磺酸。例：羥乙基磺酸鈉第四十三頁，共六十九頁，2022年，8月28日44五、氮親核試劑的反應1.氨或胺的烷基化（N-烷基化反應）由于生成的伯胺及仲胺的堿性均比氨更強，所以反應一般不會停留在伯胺或仲胺階段。但不是完全不可能，例如采用大量過量的氨進行反應時。另外別的效應也可能使伯胺成為一種比氨更弱的堿的時候。第四十四頁，共六十九頁，2022年，8月28日452.環(huán)氧化合物的胺化第四十五頁，共六十九頁，2022年，8月28日46六、鹵素親核試劑的反應醇與鹵素親核試劑反應是合成鹵代烷最適用的方法，常用的試劑是HX，無機酰鹵等。第四十六頁，共六十九頁，2022年，8月28日47七、在磺?；蛏系挠H核取代反應磺酰氯、磺酸酯及磺酰胺的水解。第四十七頁，共六十九頁，2022年，8月28日48第一章有機合成反應理論精細化工單元反應的分類有機反應的基本過程脂肪族親核取代反應理論脂肪族親電取代反應理論芳香族親電取代反應理論芳香族親核取代反應理論自由基反應第四十八頁，共六十九頁，2022年，8月28日49脂肪族親電取代反應是指符合以下反應通式的反應：其中：R為脂肪族；離去基團X為外層電子層雖然缺少一對電子但是比較穩(wěn)定的原子或原子團，常見的為質(zhì)子和金屬離子。E為親電試劑。酸性比較強的物質(zhì)上的質(zhì)子體系、金屬有機化合物以及一些能夠脫掉質(zhì)子或碳正離子的烴類或胺類是典型脂肪族親電取代反應的體系。第四十九頁，共六十九頁，2022年，8月28日50一、脂肪族親電取代反應的反應歷程目前對脂肪族親電取代反應機理的了解是比較少的。但是確認了四種可能的主要機理，SE1，SE2(前邊)，SE2(背后)和SEi。SE1是按單分子機理進行的親電取代反應，其他都是按雙分子機理進行的。1.雙分子SE2和SEi機理第五十頁，共六十九頁，2022年，8月28日雙分子SE2機理第五十一頁，共六十九頁，2022年，8月28日雙分子SEi機理這三種機理是很難區(qū)分的。它們都表現(xiàn)為二級動力學，其中兩個機理SE2(前邊)和SEi保持構型不變，立體化學研究可以區(qū)分它們與SE2(后邊)反應。許多報導都表明這種二級親電取代反應中的絕大多數(shù)都保持構型不變，或者反映其他從前邊進攻的跡象，因而這些反應是按SE2(前邊)或SEi機理進行的。第五十二頁，共六十九頁，2022年，8月28日溴-鋰交換反應就是這種情況。光學活性2-甲基-1-溴代環(huán)丙烷與丁基鋰作用形成的2-甲基環(huán)丙基鋰保持構型不變。第五十三頁，共六十九頁，2022年，8月28日542.單分子SE1機理

例1有羰基的碳氫化合物的堿催化的反應：第五十四頁，共六十九頁，2022年，8月28日例2在堿催化的互變異構中的氫—重氫交換反應：在這個反應里重氫交換速度和消旋速度一樣，并且有同位素效應。第五十五頁，共六十九頁，2022年，8月28日563.親電取代伴隨雙鍵移動當親電取代發(fā)生在烯丙式底物上時，產(chǎn)物可能重排。重排的兩種途徑：1.第一是離去基團先消除，生成共振穩(wěn)定的烯丙基負離子，然后再發(fā)生親電進攻。2.第二條是Y基團先進攻，產(chǎn)生正碳離子，然后再失去X。P13第五十六頁，共六十九頁，2022年，8月28日57二、氫作離去基團的反應1.雙鍵及三鍵的遷移許多不飽和的雙鍵或三鍵化合物用強堿處理后，分子中的雙鍵或三鍵往往發(fā)生遷移。常得到平衡混合物，大多數(shù)以熱力學穩(wěn)定的異構體為主。一般規(guī)律：末端烯有異構化為內(nèi)烯；非共軛成為共軛等第五十七頁，共六十九頁，2022年，8月28日582.醛、酮的鹵化醛和酮的α位可用溴、氯或碘取代鹵化對于不對稱酮，氯化的順序首先是CH，其次是CH2，然后是CH3，通常得到的是混合物。第五十八頁，共六十九頁，2022年，8月28日59反應歷程是烯醇或烯醇式離子，以酸催化為例：第五十九頁，共六十九頁，2022年，8月28日603.碳作離去基團的反應一些反應中發(fā)生C—C鍵的分裂，把保留電子對的部分看作底物，因此可以認為是親電取代。脂肪酸的脫羧：第六十頁，共六十九頁，2022年，8月28日61第六十一頁，共六十九頁，2022年，8月28日624.在氮上親電取代的反應親電試劑與氮原子的未共用電子對結合。(1)重氮化當芳伯胺與亞硝酸反應時，生成重氮鹽。第六十二頁，共六十九頁，2022年，8月28日63酸催化下重氮化的歷程：第六十三頁，共六十九頁，2022年，8月28日64(2)氧化偶