第1页，共26页，星期日，2025年，2月5日（1）中性底物+中性亲核体例如：（2）中性底物+负离子亲核体例如:2、亲核取代反应的分类第2页，共26页，星期日，2025年，2月5日（3）正离子底物+中性亲核体例如：（4）正离子底物+负离子亲核体例如：饱和碳原子上的亲核取代反应包括：卤化反应、酯化反应、氰化反应、胺化（季胺化）反应、烃化反应、水解反应等单元反应。常见饱和碳原子上的亲核取代反应见课本表2－1。第3页，共26页，星期日，2025年，2月5日2.1亲核取代反应的历程1、反应历程的定义通过化学反应生成产物所经历的全部详细过程。其中包括键的断裂与生成、断裂的顺序、活性中间体是否生成、分步进行情况以及每步的相对速度等。反应历程能帮助我们把许多看起来无关的反应联系在一起，找出它们的共同规律，用以指导反应条件的选择，达到提高产率的目的，并可作为新的合成反应的依据。2、亲核取代反应历程的分类脂肪族饱和碳原子上的亲核取代反应，根据作用物、亲核试剂、离去基团和反应条件的差异，可以按不同的历程进行，两种极限的情况是：单分子亲核取代反应历程（SN1）和双分子亲核取代反应历程（SN2）。第4页，共26页，星期日，2025年，2月5日反应的第一步是慢反应，为决速步，因此反应速度可表示为：反应速度＝K1[R-L]注意：这类反应的进行取决于R＋正碳离子的生成，故R＋越稳定，它就越容易生成，则反应速度越大。按SN1历程进行反应的，主要有叔卤代烷及其衍生物以
被共效应所稳定的仲卤代烷及其衍生物。（1）单分子亲核取代反应历程（SN1）第5页，共26页，星期日，2025年，2月5日（2）双分子亲核取代反应历程（SN2）Nu:-+R-X[Nuσ-…R…Xσ-]R-Nu+X:-过渡态的形成为决速步，因此，反应速度与反应物和亲核试剂的浓度都有关，反应速度＝K[RX][Nu-]按SN2历程进行反应的，有伯卤代烷及其衍生物以及许多仲卤代烷及其衍生物。第6页，共26页，星期日，2025年，2月5日2.2亲核取代反应的立体化学2.2.1SN2反应的立体化学如果中心碳原子是手性的，其构型必然发生翻转，即产物的构型与原来化合物的相反，这种反应过程称为构型的翻转，或叫做瓦尔登（Walden）转化。因此，完全构型的转化可作为SN2反应的标志。2.2.2SN1反应的立体化学按SN1反应的立体化学比较复杂，产物的构型转化与否，主要取决于生成的中间体碳正离子的稳定性。第7页，共26页，星期日，2025年，2月5日1、中间生成的碳正离子相当稳定；此时，碳正离子具有对称的平面结构，因而试剂从两方面进攻的几率相等，如果所用原料是旋光性的，将发生外消旋化。例如旋光活性的α-氯苯乙烷水解时，98％发生外消旋化。第8页，共26页，星期日，2025年，2月5日2、中间生成的碳正离子寿命很短；当被取代的原子或基团尚未完全离开形成负离子时，亲核试剂就已经进攻中心碳原子了，此时离去基团对于亲核试剂从正面进攻中心碳原子在一定程度上产生屏蔽效应，因此，亲核试剂从离去基团背面进攻中心碳原子的几率要大一些，在这种情况下，构型转化的产物必然要多些。如果所用原料是旋光性的，则得到的产物除外消旋混合物外，还有部分转型产物。第9页，共26页，星期日，2025年，2月5日3、反应物中存在第二种基团，它能使碳正离子保持角锥体构型（即阻止平面构型的生成）－分子内亲核取代（SNi）进攻试剂只能占据被取代基团的位置，因此，产物保持构型。这一现象称为邻近基团的参与作用。例如2-溴丙酸在稀碱溶液中水解时，生成保持原有构型的乳酸。第10页，共26页，星期日，2025年，2月5日（1）邻基参与作用的原因：外加的Nu必须和作用物有效碰撞后才能发生反应，而邻基原子更近,处于的位置有利，更易参与作用，一定条件下，反应很容易发生；（2）能发生邻基参与作用的基团:具有未共用电子对的原子或基团；含