例：与卤化磷的反应
P B r3 R R OH + P I3 or P , I2 R I Br
PCl3反应产率低
• 机理
Br R OH P Br Br Br
好离去基团
Br R OH P Br
(S N 2 )
R
Br
+
HO
P B r2
例：与氯化亚砜（SOCl2）的反应
R S O C l2 Cl R R' H R' OH +
反应进程
实验证据：
R X + Nu R Nu + X
动力学证据
反应速率
立体化学证据 对手性底物， 产物的立体化学
重排 现象
反应类型
I
[RX][NuΘ]
构型翻转
无
双分子机理 SN2
II
[RX]
消旋化
有
单分子机理 SN1

构型转换型反应
C 6H 13 C 6H 13 + Br NaO H H CH3 构型发生转换 + NaBr
CH3 ~ CH3 C CH3 CH2 H 3C
CH3 C C H 2C H 3
C 2H 5O H CH3 H 3C C H C H 2C H 3 H N O 3 H 3C CH3 C C H 2C H 3
C 2H 5O
O C 2H 5 NO3
邻基参与
手性碳 构型保持
内消旋体
和
外消旋体
单纯的SN2或SN1机理 不能解释上述立体专一性
R
O
C
R'
酯
R
X
+
Nu
R
Nu
CN
R
CN
腈
C
C
R'
R
C
C
R'
高级炔
炔基负离子
C H (C O 2 E t)2 丙二酸酯负离子
R
C H (C O 2 E t)2
烷基丙二酸酯
I
R
I
碘代烷

与分子型亲核试剂的反应
R X + H－ Nu R Nu
H－ OH H－ OR'
(水 ) (醇 )
R－ OH R OR'
C H 3C CH3
H 2O
CH3 H
Br + HBr
CH3 C 2H 5O H H 3C C CH3 C H 2B r AgNO3 H 3C
CH3 C C H 2C H 3
CH3
+
H 3C
C CH3
C H 2O C 2H 5
O C 2H 5
主要产物
CH3 H 3C C CH3 CH2 Br
AgNO3 H 3C A g B r
1
Nu R
1
R
3
X
R
1
R
( )
2
Nu
C R
2
R
3
X R
3
R
R
2
平面型（Sp2杂化）
CH3 C H 3C CH3 Br
乙醇 + H 2O
CH3 C H 3C CH3 OH
+
HBr
机理：
CH3 C H 3C CH3 CH3 C H 3C CH3 OH Br CH3 CH3 C H 3C OH
－ Br
SN1 机理
极性较小
极性增加
极性溶剂对稳定 过渡态有利

溶剂分类
质子性溶剂
具有可解 离活泼氢
O CH3 H C N CH3
二甲亚砜 N , N 二 甲 基 甲 酰 胺 DMF ( N , N D im e t h y lf o r m a m id e )
ROH
H 2O
RCOOH
O
极 性 溶 剂
CH3
相对 速率
H 3C
CH2
Cl
<
H 3C
CH
Cl
<
H 2C
CH
CH2
Cl
<
v e r y s m a ll
1 .0
CH3
74
CH2
Cl
<
H 3C
C CH3
Cl
140
12000
苄基与烯丙基卤代烃易发生SN1

桥头卤素难被取代
30% K O H , 21 h
不反应
SN2
Cl E tO H , A g N O 3 , 4 8 h
SN2
机理
Nu

R
X
R
Nu
+
X
有利因素
R 的空间位阻小 a碳正电性大 C－X键易解离
Nu
SN1
机理
X R X 慢 R 快 R Nu
有利因素
生成的正碳离子稳定 C－X键易解离

SN2机理与烷基的结构
80% 乙 醇 水 溶 液 R Br + OH 55 C
CH3 H 3C Br CH3 Br
均难被取代

转变为好的离去基团
例：醇与氢卤酸反应
HBr R OH R OH2 Br R Br + H 2O
质子化羟基
SN2 or SN1
弱碱 好离去基团
HCl R OH Z n C l2 R
H O
Cl Z n C l2 R Cl + HO Z n C l2
金属的络合物
SN2 or SN1
稳定的络合物 好离去基团
~
CH3 CH3 H 3C C CH2 CH3 CH3
R 'O H H 3C
CH3 C OR' H NO3 CH2 CH3
H N O 3 H 3C
C OR'
CH2
CH3
2 亲核试剂对机理的影响
SN2
亲核试剂


亲核能力
浓度
机理

R Nu
X
R
Nu
+
X
SN2速率 ＝ k[RX][Nu]
有利因素
R 'O H CH3 H 3C CH2 Br CH3 C CH3 CH3 H 3C AgNO3 C OR' CH2 CH3 CH2 OR'
很慢
H 3C
C CH3
R 'O H
重排产物，
SN1机理
CH3 H 3C C CH3 CH2 Br A g B r AgNO3 H 3C CH3 C CH3 CH2
亲核能力强 浓度大
SN1
机理
X R X 慢 R
Nu R 快 Nu
SN1速率 ＝ k[RX]
亲核能力、浓度与决速步骤无关
所有的亲核试剂都是碱， 所有的碱也都是亲核试剂

OH
如
RCOO2
OR
CN
I
NH3
H 2O
同种或同周期中心原子试剂的亲核性与碱性顺序相同
未共用电子对在氧原子上
RO
>
HO
>
A rO
R Nu
X
Nu
R 过渡态
X
R
Nu
+
X


R X
势 能
Nu
反应一步完成， 不经过任何其它 中间体
R Nu
+
X
Nu
+
R
X
反应进程
C－X 键先解离，再与亲核试剂成键（二步机理）
Nu 慢 R X R + X 快 R Nu
碳正离子

X R
势 能
R
+
X
R R X
Nu
反应经过碳正 离子中间体。 第一步应为决 速步骤
NaI R I
Nu
碘离子的高亲核 性和好离去性
通过卤素交换制备碘代物 溶于丙酮
N aI R C l ( B r) 丙酮 R I + N a C l (N a B r)
溶解性能的差别
不溶于丙酮
SN2
Nu R OH R Nu + OH
醇的羟基难取代
差离去基团 （碱性强）
R R R
O C 2H 5 NH2 CN
CH3 H 3C Br
OH
+
HBr
CH3
<
H 3C
CH2
Br
<
H 3C
C H
Br
<
H 3C
C CH3
Br
相对 速率
1 .0
1 .7
45
10
8

苄基（benzyl）与烯丙基（allyl）卤代烃的亲核取代
SN2
R Cl + N aI

A c e to n e R I + NaCl
CH3
相对 速率
H 3C
CH3
CH3 H H CH3 CH3 Br Br
Br
例: 氧参与
和
外消旋体
-TsO
和
例: C=C参与
例: 苯基参与
和
二、影响亲核取代反应的因素
对亲核试剂的影响 对反应的影响

溶剂
R X + Nu R Nu + X

R的结构 体积

亲核能力 浓度
C－X键强度

浓度
1 底物结构对机理的影响
50％构型全保持
50％构型全翻转
例：卤素参与
CH3 H H CH3 Br OH H Br H H CH3 CH3 Br OH2 H 3C H H Br