親核性取代反應

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親核性取代反應通常發生在帶有正電或部份正電荷的碳上被帶有負電或部份負電的親核劑(Nu:^-)攻擊而取代。常見有分兩種反應機構: 1.單分子親核取代反應(S_N1) 2.雙分子親核取代反應(S_N2)

[编辑] 單分子親核取代反應(S_N1)

S_N1親核性取代反應機理如下: 圖中可以看到在碳上的某一原子先行脫落並帶有完整負電使碳原子帶有完整正電後再讓較弱親核劑攻擊。常發生於: 1.碳原子周圍有許多遮蔽大型原子(如:-CH₃)導致難以直接發生S_N2親核性取代反應(後述)。 2.對碳陽離子生成有利條件:有許多推電子基幫助穩定碳陽離子(發生容易度:3級碳>2級碳>1級碳)。 S_N1親核性取代反應特性: 1.反應速率決定步驟在於碳脫掉負離子的速率(反應第一步驟)，所以根據理論推斷該反應為一級速率反應 r=K[反應物] 2.從立體化學觀點來看，該反應的反應物若為光學異構物之一，則產物反轉機率略大於50%。在碳陽離子形成時，整個分子略呈現平面三角形，親核劑可以由平面三角形上下兩側進行攻擊，故理論上反轉機率為50%，但因原先脫離的陰離子影響碳陽離子，故親核劑傾向由反側攻擊形成反轉的產物。 3.該反應適合在高極性稍有質子性溶劑中進行，高極性有助於利用本身極性帶有的部份負電穩定碳陽離子，稍有質子性溶劑提供質子與較強親核劑(通常是被脫離的)化合有助於反應平衡往產物移動。

[编辑] 雙分子親核取代反應(S_N2)

S_N2親核性取代反應機理如下: 圖中可以看到較強親核劑直接由反側攻擊碳原子並短暫形成一碳五鍵的中間產物，隨後脫離較弱親核劑完成取代反應。常發生於: 1.碳原子周圍無許多遮蔽大型原子(如:-CH₃)，可較容易使SN2反應發生。 2.對碳陽離子生成有不利條件的環境下:有許多拉電子基或較少推電子基(發生容易度:1級碳>2級碳>3級碳)。 S_N2親核性取代反應特性: 1.反應速率決定在兩個因素上:強親核劑的濃度高低與反應物的濃度高低，所以根據理論推斷該反應為典型的二級速率反應 r=K[反應物][Nu:^-] 2.從立體化學觀點來看，該反應反應物若為光學異構物之一，則產物反轉機率為100%(完全反轉)，因為只能從反側攻擊，故產物必定反轉。 3.反應適合在高極性非質子性溶劑中進行，高極性有助於穩定反應中間體，非質子性溶劑則不會與強親核劑化合而導致反應平衡往反應物移動。