在这篇文章中，我们将讨论SN亲核取代反应机理。作为一个提醒亲核取代导论，这些是亲核试剂取代离去基的反应:
这些反应被分为两个主要类型:一种是亲核试剂攻击和离开基团的丧失同时发生，另一种是亲核试剂攻击之前离开基团的丧失。
当所有事情同时发生时，它被称为a协同机制。这是SN2机制。
当这些过程一个接一个地发生时，它就是一个分段机制- - -年代N1机制。
让我们放大来讨论一些细节年代N2机制。
首先,S是什么N2是什么意思?
至于缩写，它代表亲核双分子：
“双分子”一词表示二级反应。为了理解这一点，让我们看看下面的反应:
实验结果证实了反应速率取决于两者的浓度卤代烷基和亲核试剂一阶反应。回想一下，一阶反应是指反应速率随给定反应物的浓度线性增加:
有两种反应物对反应速率有一级影响，因此反应为二阶整体。
现在，这是一个关于反应速率的很好的数学描述，然而，还有更多的东西要看。
例如，什么当我们说它是二阶反应时它的机械意义是什么?
二级反应(在这个例子中，每个反应都是一级反应)表明了这一点两种反应物都发生碰撞/进入过渡态反应如下:
过渡态上的虚线表示正在形成和断开的键。所以，在过渡态碳溴键部分断裂，同时，还有C-O键部分形成。注意，所有的键都是在一个步骤中断开并形成的这被称为a协调的过程-同时发生。
底物在S中的反应性N2反应
更少的代替卤代烷发生反应S更快N2反应。
出现这种趋势的原因是，随着这个碳周围基团的数量减少，亲核试剂更容易接近，与离去基相连的碳
你要记住的一个关键信息是千万不要写SN2在叔烷基卤化物上。碳在空间上受到了太大的阻碍(拥挤)，亲核试剂无法攻击碳。
S中的亲核试剂N2反应
在有机1课的某些时候，你需要确定反应是否经过SN1或SN2的反应。
记住这一点——好的亲核试剂倾向于SN2机制!
为什么会这样?
一个好的亲核试剂意味着它相对不稳定，因此，期待与亲电中心反应。
这与弱亲核试剂(如水和醇)相反。这些都是稳定的分子，并且乐于保持现状——它们并不急于与烷基卤化物反应。因此,弱亲核试剂倾向于年代N1机制。
常见的优良亲核试剂如下所示，记住这些会很有帮助:
说起来容易做起来难，对吧?你是怎么记住这么多好的和坏的亲核试剂的?
好消息是，在大多数情况下，唯一的弱亲核试剂是水和醇。
另一个需要记住的趋势是化合物的共轭碱(去质子化-带负电荷)比中性分子更亲核。
一般来说,亲核性与碱性平行也就是说强碱是很好的亲核试剂而弱碱是很差的亲核试剂。
当然，也有例外，主要是因为一些强碱由于体积太大而表现为E2反应，往往是较差的亲核试剂。这就是我们开始讨论S之间竞争的地方N2和E2反应这篇文章。
在S之间选择时需要考虑更多的因素N1和SN本文总结了2种机制:
SN2反应
这里的关键原则是离去基越好，S越快N2的反应。
这对于任何取代和消除反应都是成立的因为亲核试剂越容易把离去基踢出去，取代就发生得越快。
记住，与离去基的键在过渡态时部分断开。因此，它的性质确实会影响反应的速率。
亲核取代和消除反应中最常见的离去基如下所示:
注意到离去基的稳定性和pK一个值对应的酸。酸越强，它的共轭碱就越(弱)稳定，因此它的离去基就越好。
溶剂对SN2反应
亲核取代反应发生在极性分子，通常是离子型分子。因此，它们需要在极性溶剂这样这些物质就可以溶解了。
有两种极性溶剂;极性质子而且极性非质子。
极性质子溶剂是能形成氢键的也就是说，它们含有一个与电负性原子相连的氢，因此除了偶极-偶极相互作用外，还可以形成分子间氢键。通常水或醇类化合物都可用于此目的。
最常见的极性溶剂有质子和非质子等DMF, DMSO，乙腈，HMPA列出如下:
这是你需要记住的关于S中的溶剂N1和SN2反应:
极性非质子溶剂有利于SN2,而极性质子溶剂有利于SN1.
原因是极性非质子溶剂倾向于与亲核试剂的反离子相互作用使亲核试剂“裸露”，因此反应性更强。
例如，当氯化钠被添加到DMSO溶液中时，只有钠离子和氯离子被溶剂化了- - - - - -就像裸体一样离子，现在反应性更强了
记住，反应性越强意味着亲核试剂越好，亲核试剂想要立即反应并赶走离去基。这就是SN2 .机制是。
另一方面，当NaCl溶解在水中时，钠离子通过偶极-偶极相互作用被溶剂化重要的是Cl- - - - - -离子通过氢键溶化水分子使它成为弱亲核试剂：
这种效应可以通过比较S的相对速率来说明N2 .以甲醇为极性质子溶剂，乙腈为极性非质子溶剂进行反应。你可以看到，在MeCN中进行反应时，反应速率增加了5000倍:
溶剂对卤素亲核性的影响
倾向于S的趋势N无论使用什么亲核试剂，在极性非质子溶剂中的反应机理都是一致的。
然而，每个亲核试剂的增强速率并不相同。最好的例子是比较S的速率N与氟和碘亲核试剂在甲醇和乙腈中进行的2种反应:
氟离子受影响最大，当切换到极性非质子溶剂时，其反应速度快数百万倍。它是S中反应性最强的卤化物离子N使用极性非质子溶剂时发生2个反应。
这表明，氟离子是最小的，电负性最大的，形成了很强的氢键，被溶剂分子紧紧地锁在笼子里。
另一方面，碘化物更大，电负性不强，因此在极性多孔溶剂中反应的效果不是很明显，在极性质子溶剂中反应是所有卤素中最快的。
S的立体化学爱游戏体育官N2反应
烷基卤化物
S中没有立体化学爱游戏体育官N2反应主基板由于ɑ-carbon不具有手性:
如果分子中其他地方有手性中心，不要碰它——它不是反应的一部分:
仲烷基卤化物
如果底物含有手性中心，那么年代N2个反应以反转进行配置在这个手性中心：
S的立体化学结果N2反应的原因是亲核试剂从相反方向攻击离去基。所以，当离去基呈楔形指向我们时亲核试剂从平面后面进攻，因此在产物中以破折号出现。
S的特征N用亲核试剂和亲电试剂的分子轨道理论(MO理论)解释了反应机理。
根据这一理论，亲核试剂的孤对位于占据最高的分子轨道(人类)，并流入最低的未占据分子轨道(LUMO)亲电试剂。LUMO是c -卤素的反键轨道σ债券(σ*)。
它是所有空轨道中能量最低的因此亲核试剂的孤对轨道指向那里
轨道的几何形状是这样的C-Br键的反键轨道正好穿过成键轨道所以，亲核试剂的孤对占据这个轨道的唯一方式就是在180度角进攻o到离去基(后端攻击):
如果离去基是破折号，那么亲核试剂从这边进攻在产物中出现一个楔形
这个模式表明的年代N2反应具有立体特异性-产品的立体化学取决于起爱游戏体育官始材料的立体化学。
年代N2非手性底物反应
的楔形破折号符号是一个方便的快速指南，但是，您需要记住它它不是反应机理或原子构型的最终指标吗。楔子和破折号仅仅取决于我们观察的方向:
注意使用楔形和破折号的棘手问题。
例如,下面的反应用S表示吗N2或SN1机制?
这里的问题是你可能会想既然楔形离去基变成了破折号亲核试剂，那么它一定是SN2 ! ?
但是你应该注意到，连着离去基的碳没有手性因为分子有a对称平面虚线变成楔形只要把分子翻转180o：
因此，有时我们不能确定反应是否为SN2 .只看楔形和虚线。事实上，这是a的反应卤代二烷基有一个弱亲核试剂，很可能经过an年代N1机制。
由于没有手性中心，楔线和虚线通常应该用平线代替。
让我们再考虑一个类似的反应:
与离去基相连的碳，同样没有手性分子有对称平面。然而，在这种情况下，我们确实需要显示楔子和虚线，这不是为了让它变得棘手。
和之前反应的不同之处在于这里有一个甲基指向我们这取决于亲核试剂是楔形还是破折号，我们得到两种不同的产品:
这些都是顺式和反式异构体-一对非对映体，当然，你不能做180度o翻转一次。
现在，如果反应经过SN2机制，那么亲核试剂应该以破折号出现反对甲基来说，因为它是从左基的另一边进攻的
的年代N1反应会产生一对非对映体，因为它在亲核攻击前形成了碳正离子中间体:
注意，在任何情况下，甲基的构型都不会改变，因为它不是反应的一部分。
年代N2保留配置
如上所述，确定构型是否反转的唯一可靠方法是通过比较起始物质和产物的绝对构型(R和S)。
但是如果你看到一个反应当绝对构型ɑ-碳保持不变?
你怎么知道这是不是SN2或SN1因为我们知道构型从R来年代或年代来R如果是SN2，它在S中外消旋N1个反应(检查S的立体化学爱游戏体育官N1反应在这里) ?
嗯，SN由于产物显示为单个对映体，1被淘汰，这意味着另一个对映体没有形成。
问题是你怎么表演一个SN2并保持相同的配置?
这里的起始物质是年代和一个SN反应2会把它变成R。但是，如果我们做两个SN它会发生2个反应S-R-S:
实现这一目标的一种方法是将OH转化为卤化物，然后与硫化钠反应。有不同的方法把一个醇转化成一个好的离去基你可能对其中一些不太熟悉:
上述方法利用醇的甲酰基化反应将其转化为良好的离去基，然后由溴排出- - - - - -经历另一个SN2 .与硫化物离子反应。
这是一个使用双S的三步合成N2 .保持绝对配置但:
可以是SN2 .反应过程与构型的保留?
这是一个例外，你可能不需要处理，但是，是的，你可以有一个SN2个反应，绝对构型不变。
例如，在下面的反应中，即使经过S，绝对构型也不会改变N2机制:
原因是，和离去基不同，亲核试剂在手性碳上的优先级不是最高的
叔烷基卤化物
我们说过第三底物不经历S吗N2反应? !
有一些练习题在SN这里有2个反应
检查也:
上面写着"反应速率只取决于一种反应物"
这是Sn1反应的情况，但不是Sn2反应，虽然它很小，但我认为这是一个非常令人困惑的拼写错误
这将需要纠正，但我无法找到那部分。你能更准确地指出来吗?也许是复制粘贴…