第三章 饱和碳原子上的亲核取代反应.pptVIP

饱和碳原子上亲核取代反应 (Aliphatic Nucleophilic Substitution) 例 反应进程－能量图(The potential energy diagram) 例 烯丙基和桥头碳 烯丙式卤代烃既有利于SN1，也有利于SN2： 当按SN1历程时，产生烯丙基碳正离子，由于p－?共轭效应，使正电荷得到分散，碳正离子趋于稳定。 桥头碳上既不发生SN1，也不发生SN2： SN2历程要求亲核试剂从离去基团背面进攻，由于空间障碍大，几乎不可能。 通过SN1和SN2反应实现官能团的相互转化 1、卤代烃与醇的转化反应 1、卤代烃与醇的转化反应 1、卤代烃与醇的转化反应 醇可以通过磺酸酯转化为卤代烃 2、Williamson 醚合成 怎样合成如下化合物? 2、Williamson 醚合成 答案是: 方法a正确。 3、伯胺的制备——Gabriel合成法 这是一个制备伯胺的好方法 4、胺的制备——通过醇的磺酸酯 5、生成C-C键 -CN 作亲核试剂——腈和羧酸的制备 一级卤代烷与氰化钠反应得腈后水解是制备增长一个碳的羧酸的好方法 三级卤代烷易发生消去反应，二级卤代烷的产率不高 腈的控制水解是制备酰胺的一个方法 药物合成中的一个应用实例 丙戊酸钠——抗惊厥作用 （ Sodium Valproate） 运用了典型的丙二酸酯合成法 碳负离子作为亲核试剂 3) 由其它正离子转化而生成 4) 在超酸中制备碳正离子溶液 比100％的H2SO4的酸性更强的酸－超酸 (Super acid) 常见的超酸 与100％H2SO4的酸性比较 HSO3F （氟硫酸） 1000倍 HSO3F － SbF5 （魔酸） 103倍 HF－SbF5 1016倍 叔丁醇在下列条件下完全转变成叔丁基正离子： 很多正碳离子的结构与稳定性的研究都是在超酸 介质中进行的。 非经典正碳离子 1) π键参与的非经典正碳离子 实验表明： 反－7－原冰片烯基对甲苯磺酸酯 在乙酸中的溶剂解的速度 相应的饱和化合物 大 1011倍 + 2电子3中心体系 1 2 3 4 5 7 2)σ键参与的非正碳离子 外型原冰片醇的对溴苯磺酸酯 溶剂解 速度 相应的内型化合物 大350倍 -OBs 四、 反应的立体化学 反应的立体化学与反应机理相关 SN2机理： 由于试剂从离去基团的背后进攻中心碳原子，所以 产物发生构型转化－Walden转化。 Nu: L + L- Nu 构型 翻转 (R) - (-) - 2 – 溴辛烷 [α]25D= -34.25° 对映体的纯度=100% (S) - (+) - 2 - 辛醇 [α]25D= +9.90° 对映体的纯度=100% α= +33.0° α= +31.1° α= -19.9° α= +33.0° α= +31.1° α= -19.9° α= +23.5° O SN1机理 试剂从正碳离子的两面进攻中心碳原子，形成一对 外消旋产物。 正碳离子越稳定，消旋化程度越大 消旋化 (Racemization) 事实上，SN1反应往往伴随构型转化产物： 当C+不是足够稳定时，由于L 的屏蔽效应， Nu:从 L 背后进攻中心碳原子的机会增大，故构 型转化增多 。 五、影响反应活性的因素 影响亲核取代反应活性的主要因素是： 底物的结构 亲核试剂的浓度与反应活性 离去基团的性质 溶剂效应 （一）底物结构的影响 SN 2反应： 卤代烷的反应活性顺序是： 甲基 伯 仲 叔 原因：烷基的空间效应 新戊基卤代烷几乎不发生SN 2反应： 转变过程中，中心碳原子由底物同4个基团相连转变为由过渡态的同5个基团相连，空间拥挤程度增大。 当底物中心碳原子连有较大基团时， Nu:难于从背后接近底物。 SN1反应： A. 电子效应 所有能够使正碳离子稳定的因素，都能使SN 1 反应的反应速率增大： 相对速率 (k1) R Et i-pr CH2=CH-CH2 PhCH2 Ph2CH Ph3C 0.26 0.69 0.86 100 ~10 5 ~10 10 当取代基具有＋I、 超共轭效应、＋C效应， SN 1反应速率增大, 反应 活性增大。 当中心碳原子与杂原子直接相连时(R-ZCH2-L)， SN 1反应速率明显增大： C2H5OCH2Cl C-C-C-C-Cl C2H5O-CH2CH2Cl SN 1反应 速率 109 1.0 0.2 当杂原子与中心碳