B.空间效应卤代烷的反应活性顺序是:甲基>伯>仲>叔SN2反应:acetoneR-CIR-I + CI+IRCH3Eti-Pr7.6x10-3193S~2相对速率原因:烷基的空间位阻效应,,不利于亲核试剂进攻且造成过渡态比较拥挤。SN1反应:卤代烷的反应活性顺序是:叔>仲>伯>甲基RX按S~1进行的水解反应的相对速度如下:RCH3-(CH3)3C-CH3CH2-(CH3)2CH-1.2x1061.0Sv1相对速率1.0511.6原因:1)碳正离子稳定;2)烷基的空间B-张力缓解
B. 空间效应 SN2反应: 卤代烷的反应活性顺序是:甲基 > 伯 > 仲 > 叔 原因:烷基的空间位阻效应,不利于亲核试剂进攻且造成过渡态比较拥挤。 R Cl + I - R I + Cl - acetone R CH3 Et i-Pr SN2 相对速率 93 1 7.6x10 -3 RX按SN1进行的水解反应的相对速度如下: R CH3 - CH3 CH2 - (CH3 ) 2 CH- (CH3 ) 3 C- SN1相对速率 1.05 1.0 11.6 1.2x10 6 SN1反应: 卤代烷的反应活性顺序是:叔 > 仲 > 伯 >甲基 原因:1)碳正离子稳定;2)烷基的空间B-张力缓解
对于桥头碳原子无论是S~1还是S~2反应均很困难。(CH3),CBrBi310-1310-310-6S~1相对速率卤代烃RX按S~1历程反应的活性顺序为:ArCH,X, CH,=CH-CH,X>3. RX>2. RX>1. RX>CH,X>CH,=CHX, ArX醇与Lucas试剂的反应(S1历程)活性顺序:烯丙型醇,苯甲型醇,叔醇>仲醇>伯醇>甲醇
对于桥头碳原子无论是SN1还是SN2反应均很困难。 醇与Lucas试剂的反应(SN 1历程)活性顺序: 卤代烃RX按SN 1历程反应的活性顺序为: ArCH2X,CH2 =CH-CH2X>3。RX>2。RX>1。RX>CH3X> CH2 =CHX,ArX 烯丙型醇,苯甲型醇,叔醇>仲醇>伯醇>甲醇 Br Br Br SN1 相对速率 1 10 -3 10 -6 10 -13 (CH3 )3CBr
4.3.2离去基团(LeavingGroup)S1与S~2:L愈稳定,愈容易离去,反应愈容易发生,对S~1影响更大。N2 >-SO2CF3 >-OTs >-I>-Br >-ROH2 >-CI>-RORH >-NR3 >-F >-OCOR >-NH3 >-OH>-OR >-NH2a.卤素离去基团的反应活性顺序为I>Br>CI>F1)键能小,易离去。((C-F485.3kJ/mol,C-I217.6kJ/mol)2)碱性弱,易离去。有机合成中,有时用RCI/Br+NaI代替RIb.-OH、-OR及-NH,不易离去使之质子化,转化为RO+H,或加Lewis酸活化-OH使之转化为磺酸酯:OTs;-OMs;-OTf
4.3.2 离去基团(Leaving Group) SN1与SN2:L-愈稳定,愈容易离去,反应愈容易发生,对SN1 影响更大。 a. 卤素离去基团的反应活性顺序为 I - > Br- > Cl- > F- 1) 键能小,易离去。(C-F 485.3 kJ/mol , C-I 217.6 kJ/mol ) 2) 碱性弱,易离去。 N2 > -SO2CF3 > -OTs > -I > -Br > -ROH2 > -Cl > -RORH > + + -NR3 > -F > -OCOR > -NH3 > -OH > -OR > -NH2 + + + b. –OH、-OR及-NH2不易离去 活化–OH 使之质子化,转化为RO+H2或加Lewis酸 使之转化为磺酸酯:OTs; -OMs;-OTf 有机合成中,有时用RCl/Br+NaI代替RI
0=00三二R--CH3R-0--CF30CH3R0=O10=0ROMsROTfROTsZnCl2CH3CH,CH,CH,BrCH3CH,CH2CH,OH + HCI△H,SO4CH3CH2CH2CH,BrCH,CH,CH,CH,OH+NaBr△CH3SO,CILiCIn-Pr2C=CHCH,OHn-Pr2C=CHCH20SO2CH3n-Pr2C=CHCH,CIDMF有机合成:好的离去基团被不好的离去基团所代替(P375)R-X + H,OR-OHCNR-X +R-CN
R O S O O CH3 ROTs R O S O O CH3 ROTf R O S O O CF3 ROMs n-Pr2C CHCH2OH n-Pr2C CHCH2OSO2CH3 LiCl DMF n-Pr2C CHCH2Cl CH3 SO2Cl n-Pr2C CHCH2OH n-Pr2C CHCH2OSO2CH3 LiCl DMF n-Pr2C CHCH2Cl CH3 SO2Cl n-Pr2C CHCH2OSO2CH3 LiCl DMF CH3 SO2Cl 有机合成:好的离去基团被不好的离去基团所代替(P375)。 CH3CH2CH2CH2OH + NaBr CH3CH2CH2CH2Br H2 SO4 CH3CH2CH2CH2OH + HCl CH3CH2CH2CH2Br ZnCl2
4.3.3.亲核试剂的结构及浓度亲核试剂不影响S1的反应速度,而在S~2反应中起着重要作用:亲核试剂的亲核性愈强,浓度愈高,反应速度愈快。亲核能力受两个因素决定:试剂的给电子能力和试剂的可极化性通常,试剂的给电子能力越强,则碱性越强,亲核性越强。在极性质子性溶剂中,试剂的亲核性大小有如下一些规律:1)带有负电荷的试剂的亲核性强于它的共轭酸:OH>H,O, CH,O >CH,OH, NH,>NH32)当亲核原子相同时,亲核性与碱性一致:RO->HO->>RCO, >ROH>H,OCH,O- > PhO->CH,CO2 > NO2当试剂中进攻的原子不同时,亲核性强度顺序与碱性有时不同:碱性:C,H,O->I亲核性:I> C,H,O
4.3.3. 亲核试剂的结构及浓度 亲核试剂不影响SN1的反应速度,而在 SN2反应中起着重要作用:亲核 试剂的亲核性愈强, 浓度愈高, 反应速度愈快。 2) 当亲核原子相同时,亲核性与碱性一致: RO- > HO- >> RCO2 - > ROH > H2O CH3O- > PhO- > CH3CO2 - > NO2 - 当试剂中进攻的原子不同时,亲核性强度顺序与碱性有时不同: 1) 带有负电荷的试剂的亲核性强于它的共轭酸: OH -> H2O, CH3O- > CH3OH, NH2 ->NH3 在极性质子性溶剂中,试剂的亲核性大小有如下一些规律: 碱性: C2H5O- > I- 亲核性: I - 碱性: C > C2H5O- 2H5O- > I- 亲核性: I - 碱性: C > C2H5O- 2H5O- > I - 亲核性: I - 碱性: C > C2H5O- 2H5O- > I - 亲核性: I - > C2H5O- 通常,试剂的给电子能力越强,则碱性越强,亲核性越强。 亲核能力受两个因素决定:试剂的给电子能力和试剂的可极化性