1,3-3 脂肪族化合物的取代反应,3-3-1 饱和碳上的亲核取代反应 3-3-2 不饱和碳上的亲核取代反应 3-3-3 亲核取代反应活性（综合比较） 3-3-4 亲电取代反应,2,3-3-1 饱和碳上的亲核取代反应,(一) SN2反应： 所谓双分子反应就是 VKR-XY,背后进攻机理 2) 线型过渡态,3,虽然SN2机理是在1937年由Hughs和Ingold等人正式提出，但早在1893年Walden就发现了这个取代反应中的构型翻转，所以现在人们又称Walden翻转。,其中必有一个反应是发生了构型翻转，但他不知哪一个，到1923年，Phillips和Kenyan等设计了一系列的实验证明SN2中的构型翻转：,Walden发现:,1) 背后进攻机理,5,2) 线型过渡态： Eschenmoser等发现,通常分子内的反应要容易得多，这里由于 不能采取完全的背面进攻。,6,(二) SN1反应 单分子反应 反应速度只与底物有关，即 VKR-X,7,在SN1中的第一步溶剂化作用是必不可少，因为RX的离解能是相当多的，如： E=150 Kcal/ mol, 而在水溶液中，E20Kcal/mol，这就说明SN1反应需要用极性溶剂，因为极性溶剂有利于碳正离子的稳定。,8,1）一级反应：Rate=KRX=KR+X- 根据反应机理，增加体系中的R+或X浓度都将降低反应速度。,2）正碳离子中间体：通常的寿命很短，无法检测到，但有些长寿命的已经检测到，如： UV光谱可以测得。,9,3）正离子的平面性：由于有些分子的正碳离子不能成为平面，所以这类分子难以进行SN1反应。如：,10,4）SN1中的离子对：如果SN1中的碳正离子是自由的，则它是平面的，Nu进攻的机会是等同的，所以应该是完全的消旋化产物。而实际上很多SN1反应中只有520的构型翻转，这是由于通过离子对（ion pairs）进行的，反应可以发生在以下的任何一个阶段: 紧密 松散 游离的离子 部分构型保留 消旋化 (溶液分隔) 部分保留和彻底的消旋化是SN1的特点。 注意：实际上很少纯粹的SN1或SN2反应，很多是二者都有。,11,（三）SET机理（Single Electron Transfer） 在亲核取代反应中有一类含有自由基或自由基离子中间体，这类反应是通过SET机理进行的。,（自由基离子形成）,（电子转移）,or:,12,SET的例证之一,(X=I, NO2等),13,(四) 邻基参与机理（Neighboring-Group） 常有这样的情况： a.反应速度比预期的快 b.构型保留,第一步为决速步骤，它显然要比Y离子直接进攻要快。这是因为Z占据了有利位置，所以又叫邻基协助。,14,threo threo 发生邻基参与的多是“O”，“N”，“S”和卤素，其中的卤素原子的邻基参与的效果: I Br Cl,例：,15,1) 双键作为邻基参与基,例： 的醋酸解反应比 快1.4105倍 * Brosylate：对溴苯磺酸酯,16,双键的邻位协助能力取决于它的电荷密度。,相对速度 R1=R2=H 1.41012 R1=H , R2=CF3 1.5106 R1=R2=CF3 1,例 ：,Mos=,17,2) 苯基作为邻位协助基团,苯基可以作为有效的邻位协助基团。,18,（五）烯丙基取代（allylic substitution）,SN1这是由于碳正离子的共振：,19,同样在SN2的条件中，也有两个产物，这是由SN2引起。,20,3-3-2 不饱和碳上的亲核取代反应,(一) 羰基碳上的取代（四面体机理）,Step1:,Step2:,四面体机理适用于所有羧酸及其衍生物的水解和相互转化反应。,21,酸催化的羧酸衍生物反应机理：（亲核加成消除机理）,22,酸之所以可以催化该反应是因为质子化的羰基要比原来羰基活泼。,羰基亲核取代反应的活性：,23,（二）烯键上的亲核取代反应：,由于双键碳上的正电荷远不如羰基碳，所以双键上的亲核取代反应很困难。如果负碳离子上有吸电子取代基稳定，则取代反应变得容易。,24,有时四面体的中间体可以分离，如：,分离得到,如:,25,3-3-3 亲核取代反应活性（综合比较）,(一)Substrates （底物） (二)亲核试剂 (三)离去基团 (四)反应介质,26,(一)Substrates （底物）,SN2,* 位阻小的反应快，烯丙基反应快。,RX Relative Rate RX Relative Rate Me 30 i-Bu 0.03 Et 1 Me3CCH2 10-5 n-Pr 0.4 Allyl 40 i-Pr 0.025 Bn 120,27,RX Relative Rate Et 0.26 i-Pr 0.69 CH2=CHCH2 8.6 PhCH2 100 Ph2CH 105 Ph3C 1010,SN1,* 能够形成稳定碳正离子的反应快。,28,1) 带负电荷的亲核试剂比其中性的共轭酸的亲核性要强。如：,2) 在元素周期表同一行中，亲核性基本同碱性相一致。如：,3) 在元素周期表的同一列中，负离子的碱性减弱，但亲核性增加。,这一顺序会因溶剂的改变而变化。,(二)亲核试剂,29,在有机合成中最常见的离去基团为卤素。 OH虽然不是好的离去基团，但它可以在质子化以后变成OH2而容易离去，而更常用的办法是将其变成易离去的磺酸酯。,(三)离去基团,Tosylate Brosylate Nosylate Mesylate (ROTs) (ROBs) (RONs) (ROMs),30,另一常用的更加活泼的磺酸衍生物是三氟甲磺酸酯， （ROTf） 它比ROTs要快4104倍,31,(四) 反应介质：,稍不利,极性溶剂,稍不利,很有利,很不利,SN2反应：,32,SN1反应：,很有利,不利,33,3-3-4亲电取代反应：,SE2 (front) SE2 (back),SE2(front)和SE1是构型保留，而SE2（back）则是构型翻转。,SE1,饱和碳上也可以发生亲电取代反应，它们是经过碳负离子中间体或过渡态进行的。,34,（一）溴化：,酸催化：,35,2) 碱催化,36,(二) 重氮盐偶合,机理：,37,(三) Stork 烯胺反应,这在有机合成中非常有用，最大的优点是能留在一烷基化。机理：,38,（四）Grignard试剂制备（SET机理）,又一种机理（SET）,