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そう分子ぶんし亲核だいはん

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重定しげさだこうSN2
CH3SHあずかCH3I发生SN2はん应的たま棍模がたしめせ图。
SN2はん应过わたり态的结构。

SN2はんそう分子ぶんし亲核だいはんこれ亲核だいはんてきいち类,其中S代表だいひょうがわ(Substitution),N代表だいひょう亲核(Nucleophilic),2代表だいひょうはん应的决速わたる及两种分あずかSN1はんあい对应,SN2はん应中,亲核试剂带着いち对电进攻亲电せいてきかけ电子中心ちゅうしん原子げんし形成けいせい过渡态てきどう时,离去もと离去。はん应中生成せいせい碳正离子はやりつひかえせい上述じょうじゅつてき协同骤,はん应速りつあずか两种ぶつ质的浓度なりせいいん此称为双分子ぶんし亲核だいはん应。

ざい无机化学かがくちゅうつねしょうそう分子ぶんし亲核だいはん应类がたてきはん应机为“交换つくえ”。

はん应机

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SN2たん应最つね发生ざい脂肪しぼうぞくsp3杂化てき碳原じょう,碳原子はらこ与一よいち电负せいつよ、稳定てき离去もと(X)あい连,いち般为卤素阴离。亲核试剂(Nu)从离去もと团的せいきさきかた进攻碳原子げんし,Nu-C-X角度かくど为180°,以使其孤对电あずかC-X键的σしぐま*はん轨道以达到最大さいだいじゅう叠。しかきさき形成けいせいいちはいてきはん过渡态,碳约为sp2杂化,よう两个垂直すいちょく于平めんてきp轨道ぶん别与离去もと团和亲核试剂なり键。C-XてきだんきれあずかしんてきC-Nu键的形成けいせいどう时的,X很快离去,形成けいせい含C-Nu键的しん化合かごうぶつ

よし于亲かく试剂从离去もと团的背面はいめん进攻如果受进おさむてき原子げんし具有ぐゆう手性てしょう,则反应后手性てしょう原子げんしてき立体りったい化学かがく发生构型こぼし,也称“かわら尔登こぼし转”。这也SN2はん应在立体りったい化学かがくじょうてき重要じゅうようとくせいはん应过ほど类似于大风将伞由さとこうそとこぼし转。

溴乙烷あずか氢氧离子发生SN2生成せいせいおつあつし溴离

うえれいちゅうOH(亲核试剂)进攻C2H5Brそこぶつ)发生SN2はん应,经过稳定てき过渡态,さいBr离去いたおつあつし

SN2はん应也以在分子ぶんしない发生,合成ごうせいてき环系いち般为げん环、ろくげん环和さんげん环。分子ぶんしないてきWilliamson合成ごうせいいた环氧化合かごうぶつそく这类はん应的いち个例そう,四元环张力太大,そら间上也不利ふり,很难生成せいせいななげん、八元之类的大环可以生成,ただし分子ぶんしはん应处于优势,需要じゅようはたはん应物以高まれ溶液ようえきてき形式けいしきはん应,以增大分おおいたない产物てき比例ひれい

SN2はん一般いっぱん发生ざいはく原子げんしじょう,很难なり为有くらい分子ぶんしてきはん应机,并且だいもとえつ,按SN2つくえはん应的可能かのうせいえつしょうもと团在そら间上较拥挤的分子ぶんし一般いっぱんさいようSN1つくえ以缓かいいち部分ぶぶんてき阻,也可生成せいせい较稳じょうてき碳正离子通常つうじょう为三级碳正离子)。

决定そくりつてきいんもと

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  • 离去もと团的碱性:离去もと团的碱性こしつよし,其离去能力のうりょくえつじゃくたんまたしか。离子てき碱性ずい所在しょざい周期しゅうきてき增加ぞうか而降ひく。对于卤素离子而言,碘离てき碱性さいじゃくいん此碘离子一个很好的离去基团;氟离相反あいはん,氟代烃也いん此很难发せいSN2はん应。
つよ碱 F > Cl > Br > I じゃく
はん应速りつ 慢 F < Cl < Br < I こころよ
  • 亲核试剂てき亲核せい:亲核せい需要じゅようあずか上面うわつらてき碱性しょう别。碱性试剂对质子てき亲和能力のうりょく,而亲かくせい试剂形成けいせい过渡态时,对碳原子げんしてき亲和能力のうりょく一般いっぱんらい讲,试剂てき电负せい、碱性极化せいこしつよし,其亲かくせい也越きょういん此反应越かい。实际じょう通常つうじょう需要じゅよう综合こう虑这几个いんもと以及溶剂てきかげ响。
  • 溶剂:SN2はん应在质子溶剂ちゅう进行时,一方いっぽうめん,溶剂作用さよう有利ゆうり于离去もと团的离去;另一方面ほうめん,溶剂也会あずか亲核试剂发生作用さよう使つかい亲核试剂与そこ物的ぶってき接触せっしょく变得こま难。さいきさきてきかげ响是这两种因素的すてき综合结果。あい对而ごと極性きょくせいしつせい分子ぶんし很少つつみ围负离子,いん此对SN2はん应是有利ゆうりてき
  • そら间效应:立體りったい阻礙せい(含体积大てきだいもとかい使亲核试剂てき亲核せい下降かこう从而导致はん应变慢。虽然おつあつしてき酸性さんせい叔丁あつしつよただし叔丁氧基负离てき亲核せいじゃくおつ氧基负离,就是いん为这个缘ゆえ
  • 空間くうかんこうおう分子ぶんし大小だいしょう分子ぶんしえつだいくらい增加ぞうかげん慢反おう。叔碳分子ぶんし基本きほんうえぼつ可能かのう發生はっせい反應はんのう反應はんのう速度そくど:(かいはく>なか>叔(慢)

はん应动力学りきがく

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SN2ぞく级反应决速あずか两个はん应物てき浓度しょう关:亲核试剂[Nu]かずそこぶつ[RX]。

r = k[RX][Nu]

あずか此相对比てき分子ぶんし亲核だいはん—SN1はん应,亲核だいはん应的另一种机。此类はん应中,そこぶつちゅうてきC-X键首さき异裂碳正离子X较慢てきいちしかきさき亲核试剂Nuたてそくあずか碳正离子结合,とくいた含C-Nu键的产物。よし此该はん应的そくりつひかえせい骤只そこ物的ぶってき浓度ゆう关,しょう为单分子ぶんし亲核だいはん应。

需要じゅよう注意ちゅういてき,SN1SN2ただ亲核だいはん应的两个较极はしてきつくえぞく理想りそうじょう况。ざいいんもと离子对てきかげ响下,实际ちゅうてきはん应都かいあるおおあるしょうけん这两しゃつくえてき成分せいぶんゆう些甚いたり难以归类。いたり于反应按哪种つくえ进行てき成分せいぶんいち些,あずか具体ぐたいてきはん应物结构、类型、溶剂、浓度、温度おんど、亲核试剂、离去もと团等いんもとゆう很密きりてき关系。

E2竞争

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そう分子ぶんし亲核だいはん应的いちふくはんこれE2しょうじょはん:亲核试剂ひょう现碱せい,从底物的ぶってきβべーた-碳夺取氢离そこぶつ发生しょうじょはん生成せいせい烯烃。SN2はん应与E2はん应的共存きょうぞんあずか竞争どおり过以实验たい现:[1]

SN2和E2反应之间的竞争

上述じょうじゅつ磺酸盐负离あずか溴代烷ざい气相发生はん应的结果。ざい水溶液すいようえきちゅうてき趋势类似てきただし还要こう虑溶剂效应的かげ响。とうはん应物ゆかり溴乙烷变为异丁もと溴时,阻大だい增加ぞうかいん此产ぶつ也主よう变为しょうじょ产物。此外,试剂てき碱性こしつよし,也会使しょうじょはん应产ぶつ比例ひれい增大ぞうだいわか以碱せいさらじゃくてき苯甲さん离子あずか异丁もと溴进ぎょう上述じょうじゅつはん应,だい产物为55%,远远だか于磺さん盐负离子はん应的15%。

另一种机

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2008ねん时有じん提出ていしゅつりょうSN2てき另一种机:“迂回うかいつくえ”(Roundabout mechanism)。化学かがくざいじょ于“交叉こうさ分子ぶんしたばなり像法ぞうぼう”观测氯离碘甲烷ざい气相てきはん应时发现,とう打出うちでてき氯离具有ぐゆうあし够的速度そくど时,はん应后碘离てきのうりょう总比预期てきようしょうすえ分析ぶんせき推测,のうりょう所以ゆえんゆう损失,いん为氯离子あずかきのえはじめ发生碰撞きさききのえはじめ围绕碘原子げんし需要じゅよう进行迂回うかいてき转动,これきさきざいゆう碘离てき离去以及氯甲烷的生成せいせい[2][3][4]

まいり

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参考さんこう资料

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  1. ^ Gas Phase Studies of the Competition between Substitution and Elimination Reactions Scott Gronert Acc. Chem. Res.; 2003; 36(11) pp 848 - 857; (Article) doi:10.1021/ar020042n
  2. ^ Imaging Nucleophilic Substitution Dynamics J. Mikosch, S. Trippel, C. Eichhorn, R. Otto, U. Lourderaj, J. X. Zhang, W. L. Hase, M. Weidemüller, and R. Wester Science 11 January 2008 319: 183-186 doi: 10.1126/science.1150238 (in Reports)
  3. ^ PERSPECTIVES CHEMISTRY: Not So Simple John I. Brauman (11 January 2008) Science 319 (5860), 168. doi:10.1126/science.1152387
  4. ^ Surprise From SN2 Snapshots Ion velocity measurements unveil additional unforeseen mechanism Carmen Drahl Chemical & Engineering News January 14, 2008 Volume 86, Number 2 p. 9 ,含录ぞうhttp://pubs.acs.org/cen/news/86/i02/8602notw1.html页面そん档备份そん互联网档あん