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卤代烃亲核取代反应历程


Substrate
Nucleophile
亲核试剂(Nucleophile): H O
RO
NC
O
H
H
N
H
H
H
两个典型反应为例:
1) H3C Br + OH-
H3C OH + Br-
动力学特征: υ = k [ H3CBr ] [ OH- ], 二级反应;
2) (CH3)3C
Br + OH-
(CH3)3C
HH
(4)瓦尔登转化
E
H
HO
Br
H H
反应历程
图1 SN2 反应势能图
二、亲核反应历程:SN1
(CH3)3C
Br + OH-
(CH3)3C OH + Br-

(CH3)3C-Br
(CH3)3C
Br
(CH3)3C+ + OH 快
(CH3)3C+ + Br
(CH3)3C
OH
ΔE2
ΔE1

H3)3C-Br
SN1
(1)两步反应 (2)单分子反应: υ= K [ R-X ] (3)生成碳正离子中间体 (4)构型翻转 + 构型保持
一切有利于过渡态形成的因素, 均有利于SN2
一切有利于中间体形成的因素, 均有利于SN1
(CH3)3C ++ OH-
δ+
[ (CH3)3C
δ-
OH ]
(CH3)3C + + Br- (CH3)3C OH
(2) 决定反应速率的一步为单分子反应: v = k [ (CH3)3CBr ]
(3) 有碳正离子中间体生成:
H3C CH3 C
CH3
(4)SN1反应的立体化学:构型翻转和保持
碳正离子中间体
sp2杂化
C
平面构型
R1 C Br
R2 R3
sp3杂化
R1 C+
a
R2 R3
Nu
b
HO-
sp2杂化
R1 HO C R2
R3
构型翻转
R1
C OH R2
R3
构型保持
外消旋化
小结:
SN2与SN1反应的主要特征:
SN2
(1)一步反应 (2)双分子反应: υ = K[R-X][Nu:] (3)形成过渡态 (4)瓦尔登转化
卤代烃亲核取代反应历程
(Mechanisms for Nucleophilic Substitution Reaction(SN) of Halides )
一、亲核取代反应 Nucleophilic Substitution (SN)
Leaving group
+
-
R C L + Nu:
R C Nu + L:
能量(CH3)3C
Br
(CH3)3C+ + Br
(CH3)3C
C Br + OH
反应进程
图2 SN1 反应势能图
C OH + Br
二、SN1特征:
(CH3)3C
Br + OH-
(CH3)3C
OH + Br-
(1) SN1反应分两步进行的:

δ+ δ-
(CH3)3C Br [ (CH3)3C Br ]
OH + Br-
动力学特征: v = k [ (CH3)3CBr ] ,一级反应。
二、 亲核反应历程:ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱSN2
H3C Br + OH-
H3C OH + Br-
υ = k [ H3CBr ] [ OH- ], 二级反应
特征:
H
(1)一步
HO
Br (过渡态)
(2)双分子
能 量
HH
(3)过渡态
H
H-O
Br
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