高等有机化学.pptx

13-3-1 饱和碳上的亲核取代反应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-XY1)背后进攻机理2)线型过渡态 2 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3 两途径中A、C、D是不可能发生构型翻转的，没有CO键的断裂，只有B中有。其它的例子还有以下两化合物不发生SN2反应，因为Nu无法从背后接近。_42)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。5(二)SN1反应 单分子反应反应速度只与底物有关，即 VKR-X6 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。71）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。83）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：94）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部分保留和彻底的消旋化是SN1的特点。的特点。注意：实际上很少纯粹的注意：实际上很少纯粹的SN1或或SN2反应，很多是二者都有。反应，很多是二者都有。10（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:11SET的例证之一(X=I,NO2等)12(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。13 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：141)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15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=162)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。17（五）烯丙基取代（allylic substitution）SN1这是由于碳正离子的共振：18同样在SN2的条件中，也有两个产物，这是由SN2引起。193-3-2 不饱和碳上的亲核取代反应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。20酸催化的羧酸衍生物反应机理：（亲核加成消除机理）21 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：22（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。23 有时四面体的中间体可以分离，如：分离得到 如:243-3-3 亲核取代反应活性（综合比较）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25(一)Substrates（底物）SN2*位阻小的反应快，烯丙基反应快。RX Relative Rate RX Relative RateMe 30 i-Bu 0.03Et 1 Me3CCH2 10-5n-Pr 0.4 Allyl 40 i-Pr 0.025 Bn 12026 RX Relative Rate Et 0.26 i-Pr 0.69 CH2=CHCH2 8.6 PhCH2 100 Ph2CH 105 Ph3C 1010SN1*能够形成稳定碳正离子的反应快。271)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28 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)29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30(四)反应介质：稍不利极性溶剂稍不利很有利很不利SN2反应：31SN1反应：很有利不利323-3-4亲电取代反应：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。33（一）溴化：1)酸催化：342)碱催化35(二)重氮盐偶合机理：36(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：37（四）Grignard试剂制备（SET机理）又一种机理（SET）