取代反應(yīng)機(jī)理及應(yīng)用

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1、取代反應(yīng)的機(jī)理及應(yīng)用(分析化學(xué)2011000123張國(guó)艷)摘要在有機(jī)化學(xué)中，親電子和親核性取代反應(yīng)非常重要。飽和碳原子上的親核取代反應(yīng)，根據(jù)反應(yīng)底物，親核試劑(Nu)，離去基團(tuán)(L)和反應(yīng)條件，可按幾種不同歷程進(jìn)行，其中最重要的有兩種歷程，即SN1和SN2歷程。苯環(huán)上親電取代反應(yīng)的定位規(guī)律對(duì)于預(yù)測(cè)反應(yīng)主要產(chǎn)物，確定合理的合成線路，得到較高產(chǎn)量和容易分離的有機(jī)化合物具有重要的指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：親核取代；親核試劑；離去基團(tuán)；親電取代Abstract:Inorganicchemistry,nucleophil

2、icandelectrophilicsubstitutionreactionsisveryimportant.Nucleophilicsubstitutionreaction,accordingtothereactionsubstrate,nucleophile(Nu),theleavinggroup(L)andreactionconditions,followedseveraldifferentcourseonthesaturatedcarbonatom,themostimportantcoursea

3、retheSN1andSN2process.Aromaticelectrophilicsubstitutionreactionontherulesforpredictingtheresponsetothepositioningofthemainproduct,determineareasonablesyntheticroutestogethigheryieldsandeasyseparationoforganiccompoundshasanimportantsignificance.Keywords:n

4、ucleophilicsubstitution;nucleophile;leavinggroup;electrophilicsubstitution引言：取代反應(yīng)(substitutionreaction)是指有機(jī)化合物受到某類試劑的進(jìn)攻，致使分子中一個(gè)基(或原子)被這個(gè)試劑所取代的反應(yīng)。取代反應(yīng)可分為親核取代、親電取代和均裂取代三類。如果取代反應(yīng)發(fā)生在分子內(nèi)各基團(tuán)之間，稱為分子內(nèi)取代。有些取代反應(yīng)中又同時(shí)發(fā)生分子重排(見(jiàn)重排反應(yīng))。取代反應(yīng)的通式是自由基取代Cl·+H··CH3—→HCl+·CH3·C

5、H3+Cl··Cl—→CH3Cl+·Cl。在有機(jī)化學(xué)中，親電子和親核性取代反應(yīng)非常重要。有機(jī)的取代反應(yīng)會(huì)依以下的特點(diǎn)，被歸類到若干個(gè)有機(jī)反應(yīng)類別中：促使反應(yīng)的反應(yīng)物是親電子試劑還是親核試劑。反應(yīng)中的中間物是一個(gè)陽(yáng)離子、一個(gè)陰離子還是一個(gè)自由基。反應(yīng)的基質(zhì)是脂肪族化合物還是芳香族化合物。詳細(xì)了解反應(yīng)類別不但對(duì)預(yù)測(cè)反應(yīng)產(chǎn)物很有幫助，而且能幫助我們從諸如溫度、溶劑等變量上來(lái)優(yōu)化該反應(yīng)。取代反應(yīng)分類：①親核取代反應(yīng)簡(jiǎn)稱SN(S為英文“Substitution”(取代)，N為“Nucleophilic”(親核)，

6、都取第一個(gè)大寫(xiě)字母)。飽和碳上的親核取代反應(yīng)很多。例如，鹵代烷能分別與氫氧化鈉、醇鈉或酚鈉、硫脲、硫醇鈉、羧酸鹽和氨或胺等發(fā)生親核取代反應(yīng)，生成醇、醚、硫醇、硫醚、羧酸酯和胺等。醇可與氫鹵酸、鹵化磷或氯化亞砜作用，生成鹵代烴。鹵代烷被氫化鋁鋰還原為烷烴，也是負(fù)氫離子對(duì)反應(yīng)物中鹵素的取代。當(dāng)試劑的親核原子為碳時(shí)，取代結(jié)果形成碳-碳鍵，從而得到碳鏈增長(zhǎng)產(chǎn)物，如鹵代烷與氰化鈉、炔化鈉或烯醇鹽的反應(yīng)。在親核取代反應(yīng)中，C—X鍵先斷裂，生成正碳離子再跟試劑反應(yīng)，形成C—Y鍵，這種反應(yīng)叫單分子親核反應(yīng)，記作SN1。

7、C—X鍵斷裂和C—Y鍵的形成同時(shí)發(fā)生的反應(yīng)叫雙分子親核取代反應(yīng)，記作SN2。由于反應(yīng)物結(jié)構(gòu)和反應(yīng)條件的差異，SN有兩種機(jī)理，即單分子親核取代反應(yīng)SN1和雙分子親核取代反應(yīng)SN2。SN1的過(guò)程分為兩步：第一步，反應(yīng)物發(fā)生鍵裂(電離)，生成活性中間體正碳離子和離去基團(tuán)；第二步，正碳離子迅速與試劑結(jié)合成為產(chǎn)物?？偟姆磻?yīng)速率只與反應(yīng)物濃度成正比，而與試劑濃度無(wú)關(guān)。SN2為舊鍵斷裂和新鍵形成同時(shí)發(fā)生的協(xié)同過(guò)程。反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度和試劑濃度都成正比。能生成相對(duì)穩(wěn)定的正碳離子和離去基團(tuán)的反應(yīng)物容易發(fā)生SN1，中心碳

8、原子空間阻礙小的反應(yīng)物容易發(fā)生SN2。如果親核試劑呈堿性，則親核取代反應(yīng)常伴有消除反應(yīng)，兩者的比例取決于反應(yīng)物結(jié)構(gòu)、試劑性質(zhì)和反應(yīng)條件。低溫和堿性弱對(duì)SN取代有利。②芳族取代反應(yīng)分芳族親電取代反應(yīng)SEAr和芳族親核取代反應(yīng)SNAr(S代表取代,N代表親核,Ar代表芳香)兩類，Ar表示芳基。芳烴通過(guò)硝化、鹵化、磺化和烷基化或?；磻?yīng)，可分別在芳環(huán)上引進(jìn)硝基、鹵原子、磺酸基和烷基或?；@些都屬SEAr。芳環(huán)上已有取代基的化合物，取代劑對(duì)試劑