有机化学：第八章 sp3杂化碳原子的亲核取代反应

1、本章内容线索本章内容线索1、哪些化合物、哪些化合物 可以发生亲核取代反应？可以发生亲核取代反应？ 含含C-Y极性共价键的化合物，卤代烃、醇、酚、醚、胺，极性共价键的化合物，卤代烃、醇、酚、醚、胺，都可以吗？它们的角色一样吗？都可以吗？它们的角色一样吗？2、有机溶剂分类和溶剂化作用、有机溶剂分类和溶剂化作用3、反应的速率受哪些因素影响呢？、反应的速率受哪些因素影响呢？4、反应的机理如何？、反应的机理如何？5、反应的立体化学如何呢？、反应的立体化学如何呢？6、合成应用如何呢？、合成应用如何呢？ 第四章内容回顾第四章内容回顾n卤代烃、醇、酚、醚、胺的亲核取代反应卤代烃、醇、酚、醚、胺的亲核取代反应

2、CY - +Nu:+CNu+Y底物底物亲核试剂亲核试剂LG亲核取代反应亲核取代反应负离子的稳定性如下负离子的稳定性如下: X- HO-, RO- NH2-它们的共轭酸的酸性强弱顺序为：它们的共轭酸的酸性强弱顺序为：HX H2O , ROH NH3因此，卤代烃主要表示为底物，接受亲核试剂的进攻因此，卤代烃主要表示为底物，接受亲核试剂的进攻, 而胺则主要作为亲核试剂参与亲核取代反应而胺则主要作为亲核试剂参与亲核取代反应CH3Cl+OH-CH3OH+Cl-强碱弱碱CH3OH+Cl-CH3Cl+OH-强碱弱碱强碱可以置换弱碱，强酸可以置换弱酸强碱可以置换弱碱，强酸可以置换弱酸 亲核取代反应能否进行的酸

3、碱性判断依据亲核取代反应能否进行的酸碱性判断依据CH3OH+HClCH3Cl+H2O强酸弱酸R X(or ROTs)SN1或SN2R OR R SH R SRR CNR NR2PR2RR NH2R NHRRC RCR CRHR CH2NH2R CONH2R COOH水解除卤代烃外，磺酸是强酸，磺酸根离子是弱碱，除卤代烃外，磺酸是强酸，磺酸根离子是弱碱， 因此，磺酸酯常用作亲核取代反应的底物。因此，磺酸酯常用作亲核取代反应的底物。 由于卤素负离子是弱碱，因此，卤代烃可以作由于卤素负离子是弱碱，因此，卤代烃可以作为亲核取代反应的底物与多种亲核试剂反应为亲核取代反应的底物与多种亲核试剂反应而氢氧根负

4、离子和烷氧基负离子的碱性比卤素负离子强很多，而氢氧根负离子和烷氧基负离子的碱性比卤素负离子强很多，因此因此醇、醚醇、醚只能在一定的条件下进行亲核取代反应只能在一定的条件下进行亲核取代反应H2SO4OHBrKBr烯丙醇烯丙基溴OHIOH+CH3I苄基甲基醚碘甲烷苄醇酸性条件：强酸置换弱酸酸性条件：强酸置换弱酸H2O和和ROHCH3CH2BrNH3CH3CH2NH2CH3CH2Br(CH3CH2)2NH乙胺二乙胺亲核试剂亲核试剂氨基负离子（或氨基负离子（或N-烷基氨基负离子）是很强的碱，烷基氨基负离子）是很强的碱，因此因此胺胺一般难以作为底物发生亲核取代反应，而只一般难以作为底物发生亲核取代反应，

5、而只是作为亲核试剂参与亲核取代反应。是作为亲核试剂参与亲核取代反应。(1)CH3CH2OH +NaBr(2)C6H5CH2NH2+OH(3)Cl+H2O(4)CH2OH+NaNH2CH3CH2Br+NaOHC6H5CH2OH+NH2O+H2+Cl-CH2NH2+NaOH(5)OSO2CH3+NH3N+H3+CH3SO3-习题习题8-1 判断下列亲核取代反应能否进行判断下列亲核取代反应能否进行弱碱不能置换强碱弱碱不能置换强碱当有活泼氢存在时，氨基负离子会转变成氨当有活泼氢存在时，氨基负离子会转变成氨本章内容线索本章内容线索1、哪些化合物、哪些化合物 可以发生亲核取代反应？可以发生亲核取代反应？

6、含含C-Y极性共价键的化合物，卤代烃、醇、酚、醚、胺，极性共价键的化合物，卤代烃、醇、酚、醚、胺，都可以吗？它们的角色一样吗？都可以吗？它们的角色一样吗？2、有机溶剂分类和溶剂化作用、有机溶剂分类和溶剂化作用3、反应的速率受哪些因素影响呢？、反应的速率受哪些因素影响呢？4、反应的机理如何？、反应的机理如何？5、反应的立体化学如何呢？、反应的立体化学如何呢？6、合成应用如何呢？、合成应用如何呢？ 溶剂分类：溶剂分类：1、非极性与极性（、非极性与极性（nonpolar and polar）极性的两个特性参数：极性的两个特性参数：偶极矩和介电常数偶极矩和介电常数偶极矩表示的偶极矩表示的分子静态的电荷

7、分布情况分子静态的电荷分布情况，而介电常数则体现了而介电常数则体现了在外电场作用下在外电场作用下分子内电子云分布分子内电子云分布发生极化的能力。发生极化的能力。偶极矩较大的溶剂未必介电常数一定大。偶极矩较大的溶剂未必介电常数一定大。 有机溶剂的分类以及溶剂化效应有机溶剂的分类以及溶剂化效应表表8-1 常用有机溶剂的分类及基本物理性质常用有机溶剂的分类及基本物理性质 部分数据选部分数据选溶剂中文名溶剂中文名英文名英文名( 缩写缩写 )沸点沸点(b.p. / C)a水溶性水溶性(g/100g)b介电常数介电常数(e e)偶极矩偶极矩(/ /D D )苯苯Benzene80.10.182.30乙醚乙

8、醚Diethyl ether34.56.04.31.15四氢呋喃四氢呋喃Tetrahedrofuran(THF) 667.61.73乙酸乙酯乙酸乙酯Ethyl acetate77.18.16.01.81甲醇甲醇Methanol 6532.71.70乙醇乙醇Ethanol 7824.61.69甲酸甲酸Formic acid100.858.51.82水水Water 100-80.21.85丙酮丙酮Acetone 56.520.72.72乙腈乙腈Acetonitrile 808237.53.92二甲基亚砜二甲基亚砜Dimethyl sulfoxide(DMSO) 18925.346.73.47溶剂分

9、类：溶剂分类：2、质子型和非质子型、质子型和非质子型 （ Protic and Aprotic ） 是否含有活泼氢是它们结构特征上的区别是否含有活泼氢是它们结构特征上的区别 有机溶剂的分类以及溶剂化效应有机溶剂的分类以及溶剂化效应为什么要区分这两种溶剂呢？为什么要区分这两种溶剂呢？溶剂化作用（溶剂化作用（solvation）：溶剂分子通过分子间作用）：溶剂分子通过分子间作用分散包围溶质分子的一种作用分散包围溶质分子的一种作用质子型溶剂含有质子型溶剂含有 -OH 或或 -NH ，氢原子半径较小，正负，氢原子半径较小，正负电荷中心均在分子表面，故能使阴离子和阳离子均电荷中心均在分子表面，故能使阴离

10、子和阳离子均发生溶剂化作用发生溶剂化作用 有机溶剂的分类以及溶剂化效应有机溶剂的分类以及溶剂化效应非质子型极性溶剂的正电中心往往在分子内部，难非质子型极性溶剂的正电中心往往在分子内部，难以使阴离子溶剂化以使阴离子溶剂化R-CNDMSO丙酮丙酮DMF 有机溶剂的分类以及溶剂化效应有机溶剂的分类以及溶剂化效应非质子溶剂与质子溶剂的这种不同特性将如何影响反应呢？非质子溶剂与质子溶剂的这种不同特性将如何影响反应呢？本章内容线索本章内容线索1、哪些化合物、哪些化合物 可以发生亲核取代反应？可以发生亲核取代反应？ 含含C-Y极性共价键的化合物，卤代烃、醇、酚、醚、胺，极性共价键的化合物，卤代烃、醇、酚、醚

11、、胺，都可以吗？它们的角色一样吗？都可以吗？它们的角色一样吗？2、有机溶剂分类和溶剂化作用、有机溶剂分类和溶剂化作用3、反应的速率受哪些因素影响呢？、反应的速率受哪些因素影响呢？4、反应的机理如何？、反应的机理如何？5、反应的立体化学如何呢？、反应的立体化学如何呢？6、合成应用如何呢？、合成应用如何呢？ 核心：机理核心：机理亲核取代反应机理分析亲核取代反应机理分析n卤代烃、醇、酚、醚、胺的亲核取代反应卤代烃、醇、酚、醚、胺的亲核取代反应 CY - +Nu:+CNu+Y底物底物亲核试剂亲核试剂LG亲核取代反应亲核取代反应从理论上分析，亲核取代反应主要只有两种可能：从理论上分析，亲核取代反应主要只

12、有两种可能：其一，离去基团先离去，形成碳正离子，再与亲核试剂结合；其一，离去基团先离去，形成碳正离子，再与亲核试剂结合；分步进行，单分子机理分步进行，单分子机理SN1S取代反应（取代反应（substitution)；N-亲核的（亲核的（nucleophilic）其二，离去基团的离去与亲核试剂的进入同时进行。其二，离去基团的离去与亲核试剂的进入同时进行。一步协同反应，双分子机理一步协同反应，双分子机理SN2亲核取代反应的两种机理亲核取代反应的两种机理l双分子亲核取代反应双分子亲核取代反应（SN2）l单分子亲核取代反应单分子亲核取代反应（SN1）Nu+CX + -CX + -C+X-C+Nu+CN

13、u协协同同分分步步碳正离子中间体碳正离子中间体CNu+ X-两种不同的亲核取代反应机理两种不同的亲核取代反应机理Nu+CX + -CNu+X-CX + -C+X-C+Nu+CNul 动力学二级反应动力学二级反应l 双分子反应双分子反应l 反应过渡态能量高低影响活性反应过渡态能量高低影响活性l 动力学一级反应动力学一级反应l 单分子反应单分子反应l 活性中间体能量高低影响活性活性中间体能量高低影响活性l 立体化学特征：由反应过渡态结构决定立体化学特征：由反应过渡态结构决定 l 立体化学特征：由立体化学特征：由C+ 决定决定l 双分子亲核取代反应（双分子亲核取代反应（SN2）l 单分子亲核取代反应

14、（单分子亲核取代反应（SN1） SN2 反应的立体化学反应的立体化学l亲核试剂是从离去基团的亲核试剂是从离去基团的背面进攻背面进攻 因此发生因此发生构型的转化构型的转化思考题：为什么要从背面进攻呢？思考题：为什么要从背面进攻呢？The Walden InversionHO-HTsClPyridineHOTs a = +33.0 0 a = +31.1 0AcO H a = - 7.06 0HOAc a = + 7.06 0H-OH a = - 33.0 0CH3COO -H2O OH -TsOH a = - 33.0 0PyridineTsClCH3COO -H2O OH - 31.10192

15、0s, Joseph Kenyon 和和 Henry Phillips 开始了一系列开始了一系列的研究，结果发现的研究，结果发现10 和和 20 卤代烃或磺酸酯在发生取代反卤代烃或磺酸酯在发生取代反应中，均发生构型的转化。应中，均发生构型的转化。SN1 反应的立体化学反应的立体化学外消旋化外消旋化SN1 反应的立体化学反应的立体化学v离子对机制离子对机制SN1 反应的立体化学反应的立体化学CH2CH3ClCH3CH2CH2CH2CH(CH3)2H2OEtOHCH2CH3HOCH3CH2CH2CH2CH(CH3)2+CH2CH3H3COHCH2CH2CH2CH(CH3)2( ( R R) )-

16、-2 2, ,6 6- -二二甲甲基基- -6 6- -氯氯辛辛烷烷( ( R R) )- -2 2, ,6 6- -二二甲甲基基- -6 6- -辛辛醇醇4 40 0%( (构构型型保保持持) )( ( S S) )- -2 2, ,6 6- -二二甲甲基基- -6 6- -辛辛醇醇6 60 0%( (构构型型转转化化) )v实验事实：实验事实：两种不同的亲核取代反应机理两种不同的亲核取代反应机理Nu+CX + -CNu+X-CX + -C+X-C+Nu+CNul 动力学二级反应动力学二级反应l 双分子反应双分子反应l 反应过渡态能量高低影响活性反应过渡态能量高低影响活性l 动力学一级反应动

17、力学一级反应l 单分子反应单分子反应l 活性中间体能量高低影响活性活性中间体能量高低影响活性l 双分子亲核取代反应（双分子亲核取代反应（SN2）l 单分子亲核取代反应（单分子亲核取代反应（SN1）l 立体化学特征：构型转化立体化学特征：构型转化 l 立体化学特征：外消旋产物（或转化略多，离子对）立体化学特征：外消旋产物（或转化略多，离子对）习题习题8-2 已知下列亲核取代反应中发生了构型转化，试指出已知下列亲核取代反应中发生了构型转化，试指出它们的反应机理，并写出下列反应物和产物的构型。它们的反应机理，并写出下列反应物和产物的构型。 l 解：因为构型发生转化，故判断为双分子亲核取代反应解：因为

18、构型发生转化，故判断为双分子亲核取代反应（SN2），反应式如下：），反应式如下：(1) (R)-1-苯基-1-溴乙烷CN?CNCH3BrHC6H5CH3HCNC6H5(1)(S)-2-苯基丙腈BrH3CHC6H5NC-NCCH3HC6H5+Br-+SN2反应机理书写如下：反应机理书写如下：使用使用Fischer投影式表示投影式表示构型转化的结果较为方构型转化的结果较为方便便使用楔形式则表示反应使用楔形式则表示反应过程更为方便过程更为方便影响反应活性等的因素分析影响反应活性等的因素分析l底物底物 RX中烃基的结构中烃基的结构l底物中的离去基团（底物中的离去基团（ X-）l亲核试剂亲核试剂 :Nu

19、 或或 :Nu-l反应活性中间体（反应活性中间体（SN1）l过渡态（过渡态（SN2）l溶剂溶剂Nu+CXCNu+X-SN1或或 SN2影响反应活性等的因素分析影响反应活性等的因素分析lSN2反应与反应与SN1反应的机理不同，影响因素也有所不同。反应的机理不同，影响因素也有所不同。l相同的影响因素是底物中的离去基团相同的影响因素是底物中的离去基团，离去基团越容易，离去基团越容易离去，反应越容易进行。离去，反应越容易进行。 l不同的因素不同的因素有两个方面：有两个方面：l（1）亲核试剂结构与性质亲核试剂结构与性质只影响只影响SN2反应；反应； l（2） 底物中的烃基结构和溶剂底物中的烃基结构和溶剂

20、影响不同，因为影响不同，因为SN2反反应取决于过渡态结构与能量，而应取决于过渡态结构与能量，而SN1反应则取决于活性反应则取决于活性中间体的结构与能量。中间体的结构与能量。Nu+CXCNu+X-SN1或或 SN2离去基团的影响离去基团的影响l不同类型化合物进行亲核取代反应的活性顺序如不同类型化合物进行亲核取代反应的活性顺序如下：下：l磺酸酯，碘代烷磺酸酯，碘代烷 溴代烷溴代烷 氯代烷氯代烷 氟氟代烷代烷 醇醇 醚醚pKaFHClHBrHIH3.2-7-9-10l反应活性：碘代烷反应活性：碘代烷 溴代烷溴代烷 氯代烷氯代烷 氟代烷氟代烷 因为不同的卤素负离子碱性强弱不同。因为不同的卤素负离子碱性

21、强弱不同。离去基团的影响离去基团的影响l不同类型化合物进行亲核取代反应的活性顺序如下：不同类型化合物进行亲核取代反应的活性顺序如下：l磺酸酯磺酸酯, 碘代烷碘代烷 溴代烷溴代烷 氯代烷氯代烷 氟代烷氟代烷 醇醇 醚醚l习题习题8-5 对比下列各对化合物进行亲核取代反应的活性对比下列各对化合物进行亲核取代反应的活性(1) CH3CH2CH2BrCH3CH2CH2Cl与(3) C6H5CH2OTsC6H5CH2OH与(2) (CH3)2CHCH2I(CH3)2CHCH2OTs与(4) (CH3)3CCH2CH2OH(CH3)3CCH2CH2O+H2与相近相近底物中烃基结构的影响底物中烃基结构的影响

22、表表8-4 SN2反应过渡态和反应过渡态和SN1活性中间体结构特点对比活性中间体结构特点对比SN2反应过渡态反应过渡态SN1活性中间体活性中间体电荷离域电荷离域电荷定域电荷定域中心碳原子空间较拥挤中心碳原子空间较拥挤中心碳原子空间不拥挤中心碳原子空间不拥挤Substrate（底物）（底物） Steric EffectsHCBrHHH3CCBrHHH3CCBrH3CHH3CCBrH3CH3C SN2 反应反应SN2反应活性反应活性: methyl 10 20 30习题习题8-6 判断下列氯代烃经过判断下列氯代烃经过SN2历程水解的活性顺序。历程水解的活性顺序。 SN2 反应中底物的影响反应中底物

23、的影响(1)CH3CH2BrCH3CHBrCH3CH3CHBrCH2CH3(CH3)3CBr1234b b-碳上增加取代基，位阻增大碳上增加取代基，位阻增大SN2反应活性反应活性: methyl 10 20 30l卤代烃和磺酸酯的卤代烃和磺酸酯的SN1反应活性顺序反应活性顺序 基本上与基本上与碳正离子的稳定性碳正离子的稳定性顺序相同顺序相同: CH3 10 Allyl Benzyl 20 30 HCBrHHH3CCBrHHH3CCBrH3CHH3CCBrH3CH3CR-Br + H2OR-OH + HBrRelativereactivity a b cSN1 反应反应Exercise除除D外均

24、可能不同外均可能不同 3. For each of the following pairs of SN2 reactions, indicate which occurs with the larger rate constant?Exercise4. 对于对于2-甲基甲基- 1-碘丁烷与氰根负离子的碘丁烷与氰根负离子的SN2反应，下列因反应，下列因素将如何影响反应速率素将如何影响反应速率：（1）氰根负离子浓度减半）氰根负离子浓度减半, 2-甲基甲基- 1-碘丁烷浓度加倍；碘丁烷浓度加倍；（2）两个反应物的浓度均加倍。）两个反应物的浓度均加倍。反应速率增大为反应速率增大为4倍倍5. 对于对于2

25、-甲基甲基- 2-碘丁烷与乙醇的反应，下列因素将如何影碘丁烷与乙醇的反应，下列因素将如何影响反应速率响反应速率：（1）2-甲基甲基- 2-碘丁烷浓度加倍；碘丁烷浓度加倍；反应速率加倍反应速率加倍（2）用乙醚代替部分乙醇，使乙醇浓度减半。）用乙醚代替部分乙醇，使乙醇浓度减半。反应速率降低反应速率降低不变ExerciseCCHH3CCH3HHOBr构象转换NaOHCCHH3CCH3HOBr-Br-分子内反应速率与分子间反应速率哪个更快呢？分子内反应速率与分子间反应速率哪个更快呢？取决于浓度以及分子内官能团的距离：浓度越大，越有利于分子取决于浓度以及分子内官能团的距离：浓度越大，越有利于分子间反应；

26、形成五元环、六元环的反应较快；三元环也较快。间反应；形成五元环、六元环的反应较快；三元环也较快。分子内亲核取代反应分子内亲核取代反应576、试为以下反应提出合适的反应机理、试为以下反应提出合适的反应机理：CCHH3CHCH3HOBrCCHH3CCH3HNaOHEtOHO587、环己烷羧酸甲酯在加热情况下与碘化锂作用将产生环己烷、环己烷羧酸甲酯在加热情况下与碘化锂作用将产生环己烷羧酸锂和碘甲烷，已知（羧酸锂和碘甲烷，已知（1）该反应在）该反应在DMF中的速率远大中的速率远大于在乙醇中的速率，（于在乙醇中的速率，（2）更换为乙酯进行类似反应，速率）更换为乙酯进行类似反应，速率只有甲酯的十分之一，试

27、指出该反应的反应机理。只有甲酯的十分之一，试指出该反应的反应机理。8、SN2反应将导致构型翻转，而反应将导致构型翻转，而SN1反应则会发生外消旋化，反应则会发生外消旋化，但是下列反应却得到构型保持的产物，试提出合理的机理解但是下列反应却得到构型保持的产物，试提出合理的机理解释这一结果。释这一结果。 考虑邻基参与考虑邻基参与SN2COCH3OLiICO-OLi+CH3IH3CCCOHOHBr1. 1%NaOH, H2O2. H3O+H3CCCOHOHHO R X(or ROTs)SN1或SN2R OR R SH R SRR CNR NR2PR2RR NH2R NHRRC RCR CRHR CH2

28、NH2R CONH2R COOH水解官官能能团团的的相相互互转转化化C-C键形成与转化1、从卤代烃转化为醇的反应、从卤代烃转化为醇的反应SN1 和和 SN2 反应在合成上的应用反应在合成上的应用EtOH-H2OSN1R X- OH / H2OSN2R OHfor 10 RXfor 30, 20 RX- OH / DMSOSN2for 20 RX2、从醇转化为卤代烃的反应、从醇转化为卤代烃的反应醇转化为卤代烃常在醇转化为卤代烃常在酸性条件酸性条件下进行，因为羟基下进行，因为羟基不是一个好的离去基团。不是一个好的离去基团。多数为多数为SN1反应反应。SN1 和和 SN2 反应在合成上的应用反应在合

29、成上的应用HXR-XR OHSN1 for most 20and 30, Allyl andBenzyl RX ;SN2 for most 10RX2、 从醇转化为卤代烃的反应从醇转化为卤代烃的反应CH3HBrCH3HOHCH3HBrCH3HOHthreoerythroHBrHBrCH3HBrCH3HBrCH3HBrCH3BrH+因为因为20醇在酸性条件下醇在酸性条件下以以SN1反应机理为主反应机理为主预期的产物预期的产物CH3HBrCH3HOHCH3HBrCH3HBr( meso )CH3HBrCH3HOHCH3HBrCH3BrHCH3BrHCH3HBr+( racemic mixture

30、)threoerythroHBrHBr构型保持构型保持构型保持构型保持（两个手性碳（两个手性碳构型同时转化）构型同时转化）赤式赤式苏式苏式OHHCH3BrHCH3OHHCH3H3CBrHCH3HBrCH3HOHOH2HCH3H3CBrH+H+Br-bHCH3H3CBrHa溴溴鎓鎓离子离子BrH3CHBrH3CHCH3HBrBrH3CHHCH3BrCH3BrHaCH3HBrCH3HBrBrHCH3BrHCH3BrHCH3H3CBrHb(meso)将将CH3更换成更换成CH2CH3，则得到一对对映异构体则得到一对对映异构体背面进攻背面进攻邻基参与特点邻基参与特点1. 形成碳正离子的一步（形成碳正离

31、子的一步（SN1的关键步骤）为分子的关键步骤）为分子内反应，因此反应速率往往较快。内反应，因此反应速率往往较快。2. 邻基参与反应中，相邻的进攻基团必须处于离去邻基参与反应中，相邻的进攻基团必须处于离去基团的基团的反位反位。快快630630倍倍BrBrBr+ _HBrBrBr-67邻基参与效应邻基参与效应思考题：试为下列反应提出合理的反应机理思考题：试为下列反应提出合理的反应机理BrHBrBrBr+ _R-OHR-OMsR-OTsR-XKXMsCl, Et3NCH2Cl2TsClPyridineCH3SOOCH3SOOTsCl:MsCl:ClCl其它途径其它途径经磺酸酯经磺酸酯p-toluen

32、esulfonyl chloridemethanesulfonyl chloride其它途径其它途径SOCl2作试剂作试剂CRRROH+SOClClCRRROSOClNCRClRRCRClRRSO2CRRROS OClCl-+NHSN2+ SO2+Cl- HCl无吡啶SNi+构型保持构型保持构型反转构型反转两种机理两种机理2、从醇转化为卤代烃的反应、从醇转化为卤代烃的反应其它途径其它途径PCl3 或或PBr3作试剂作试剂PBrBrBrHOR-Br , -HR BrSN2PBrBrORHOR-Br , -HPBrORORHOR-Br , -HPROOROBrRPROORO+SN2PHOOROBr

33、RPHOOROR Br+POOHOHRBrPHOOHOR Br+方法小结方法小结HXR-XR OHSN1 for most 20 and 30 , Allyl and Benzyl RX SN2 for most 10 RXR-OTs or R-OMsR OHHXR-XTsCl or MsClSOCl2PCl3 or PBr3R OHR XR OHR X( SNi or SN2 )SN2No Pyridine, SNiPyridine existed, SN2Pyridine existedRONa + RClRORCOCH3H3CCH3CH2CH3abCONaCH3H3CCH3COCH2CH

34、3CH3H3CCH3CBrCH3H3CCH3COCH2CH3CH3H3CCH3+ NaOCH2CH3+ BrCH2CH3ab因为醇钠是一个强碱，因为醇钠是一个强碱，30卤代烃容易发卤代烃容易发生消去反应生消去反应C CH2CH3CH3CH3How about the other ether:OCH2CH3ab磺酸酯（磺酸酯（ Sulfonate esters ）可以用于）可以用于 Williamson 醚合成醚合成OHMsClEt3N, CH2Cl2OMsNaO:NaO+Na OMsSN1 和和 SN2 反应在合成上的应用反应在合成上的应用3、Williamson 醚合成：经磺酸酯醚合成：经磺

35、酸酯 关键在于合成硫醇时需控制硫醚的生成关键在于合成硫醇时需控制硫醚的生成SN1 和和 SN2 反应在合成上的应用反应在合成上的应用4、硫醇和硫醚的合成、硫醇和硫醚的合成RSHRXRSHRXRSRRX + KSHRSH + HS -RS - + H2Sk1k2n是否能以高产率获得是否能以高产率获得B取决于反应取决于反应1和反应和反应2的相对速率（的相对速率（the relative rates k1 and k2）n如果如果 k1 k2, 通过控制反应时间可以获得较通过控制反应时间可以获得较高产率的高产率的Bn但如果但如果 k1 k2），因此，通过使用过量的），因此，通过使用过量的KSH（或（

36、或NaSH）可以主要得到硫醇（）可以主要得到硫醇（thiol）SN1 和和 SN2 反应在合成上的应用反应在合成上的应用4、硫醇和硫醚的合成、硫醇和硫醚的合成RSHRXRSHRXRSRRX + KSHRSH + HS -RS - + H2Sk1k2n硫醇（硫醇（ thiol ）合成的一个替换方法是用硫代乙）合成的一个替换方法是用硫代乙酸（酸（ thiolacetic acid）与卤代烃（）与卤代烃（ alkyl halides ）首先形成硫醇酯（）首先形成硫醇酯（ thiol ester）n硫醇酯（硫醇酯（ thiol ester） 水解（水解（ Hydrolysis ）即可以较高产率得到所需

37、要产物硫醇（即可以较高产率得到所需要产物硫醇（ thiol ）SHOSOS-CH3ONaOHCH3-Br( SN2 )OHOHClH2OCH3-SH +SN1 和和 SN2 反应在合成上的应用反应在合成上的应用4、硫醇和硫醚的合成、硫醇和硫醚的合成硫醇容易氧化生成二硫键化合物硫醇容易氧化生成二硫键化合物5、胺的制备、胺的制备 ：N-烷基化反应烷基化反应SN1 和和 SN2 反应在合成上的应用反应在合成上的应用R-XH3NH3NH3N + R-XSN2H3+NR X -RNH2 + H4N+ - XR2+NH2 - XR2NH +H4N+ - X . . . . . . 10 amine20 a

38、mineIt can be further translated to 30 amine or 40ammonnium salt伯胺比氨具有更好的亲核性伯胺比氨具有更好的亲核性仲胺比伯胺具有更好的亲核性仲胺比伯胺具有更好的亲核性问题在于难以控制反应问题在于难以控制反应停留在适当阶段，停留在适当阶段，得得到混合胺到混合胺NHOO- OHN -OON-ROORXH2N-NH2NHNHOOR-NH2 + SN2SN1 和和 SN2 反应在合成上的应用反应在合成上的应用5、胺的制备、胺的制备 ：N-烷基化反应烷基化反应GabrielGabriel合成法合成法这是一个这是一个制备伯胺制备伯胺的好方法的好

39、方法5、胺的制备、胺的制备 ：通过醇的磺酸酯通过醇的磺酸酯CH3HOHCH2CH3N -OOTsClCH3HOTsCH2CH3CH3HCH2CH3NOOCH3H2NHCH2CH3H2N-NH2SN1 和和 SN2 反应在合成上的应用反应在合成上的应用n从卤代烃出发制备膦类似于胺的制备从卤代烃出发制备膦类似于胺的制备n注意：膦的亲核性还强于相应的胺注意：膦的亲核性还强于相应的胺SN1 和和 SN2 反应在合成上的应用反应在合成上的应用6、膦的制备、膦的制备RCCHpKa 25NH2NaRCC:NaR-XRCCRH2O完全水解-CNSN2RXorROSO2RH2OH2控制水解CatRCONH2RC

40、H2NH2RCOOHR CNB、有机金属化合物有机金属化合物 (Organometallic Compounds)lRLi（金属锂试剂（金属锂试剂），RMgX（格氏试剂）的制备：（格氏试剂）的制备： 卤代烃与零价金属锂或镁反应卤代烃与零价金属锂或镁反应lR2CuLi（二烷基铜锂试剂）的制备：（二烷基铜锂试剂）的制备： 金属锂试剂与一价铜盐金属锂试剂与一价铜盐(碘化亚铜碘化亚铜)反应获得反应获得（2）含碳亲核试剂的制备及应用）含碳亲核试剂的制备及应用SN1 和和 SN2 反应在合成上的应用反应在合成上的应用THFCl2 LiLiLiCl+苯基锂Et2O+BrMgMgBr丁基溴化镁常用有机金属化合

41、物的制备常用有机金属化合物的制备l有机金属试剂中的金属原子可以与醚中的氧络合，有机金属试剂中的金属原子可以与醚中的氧络合，因此，醚类溶剂如因此，醚类溶剂如THF或或乙醚乙醚在有机金属试剂的制在有机金属试剂的制备以及后续反应中是常用溶剂。备以及后续反应中是常用溶剂。B、Organometallic Compounds与环氧化合物与环氧化合物 Epoxides 反应：反应：SN2 reactionl这是一个获得增长两个碳的伯醇的好方法这是一个获得增长两个碳的伯醇的好方法LiOEtherOLiH2OOHMgBrOEtherOMgBrH2OOH有机锂试剂和格氏试剂的反应有机锂试剂和格氏试剂的反应思考题

42、：思考题：1、前述醚类溶剂是有机金属试剂的稳定剂，环氧、前述醚类溶剂是有机金属试剂的稳定剂，环氧乙烷衍生物也是醚类，但是其中的乙烷衍生物也是醚类，但是其中的 C-O 键较弱，为键较弱，为什么？什么？ 环氧乙烷类化合物中的环氧乙烷类化合物中的 C-O 键受环张力影响键受环张力影响较弱，同时，其氧原子也会与金属形成较弱，同时，其氧原子也会与金属形成Lewis络合络合后，使后，使C-O键进一步削弱，所以容易发生断键键进一步削弱，所以容易发生断键环张力环张力2、醚类溶剂对有机金属化合物的稳定作用是如、醚类溶剂对有机金属化合物的稳定作用是如何实现的？何实现的？醚类溶剂中的氧与金属的络合作用醚类溶剂中的氧

43、与金属的络合作用与含活泼氢（与含活泼氢（OH,NH2,COOH等）化合物反应等）化合物反应制备中需要彻底除去水分，不能有醇、胺、羧酸制备中需要彻底除去水分，不能有醇、胺、羧酸等存在的原因所在。等存在的原因所在。 还原卤代烃还原卤代烃MgBrBrHMgEtherH2OHBr2 LiHLiD2OHDB、 Organometallic CompoundsMgBrBrHMgEtherH2OHBr2 LiHLiD2OHD 同位素标记同位素标记二烷基铜锂试剂二烷基铜锂试剂 Lithium dialkylcupratesl与金属锂试剂不同，二烷基铜锂试剂在与卤与金属锂试剂不同，二烷基铜锂试剂在与卤代烃反应或

44、磺酸酯反应中是非常好的亲核试代烃反应或磺酸酯反应中是非常好的亲核试剂剂 (碱性相对弱些碱性相对弱些)l芳基卤代烃以及乙烯型卤代烃均可以与之反芳基卤代烃以及乙烯型卤代烃均可以与之反应发生应发生C-C偶联反应偶联反应 l并且得到并且得到构型保持构型保持的产物！的产物！B、Organometallic CompoundsBrCu2LiCH2OMsR2CuLiCH2RBrR2CuLiRBrR2CuLiR+ HI H3C CCH3CH3O CH3H3C CCH3CH3HO CH3H3C CCH3CH3HO CH3SN1H3C CCH3CH33o 碳正离子I-HOCH3H3C CCH3CH3I烷氧键的断裂

45、顺序是：烷氧键的断裂顺序是：3 2 1烷基烷基 芳基芳基（1）醚与）醚与HI，HBr的亲核取代反应的亲核取代反应SN2机理的实例：机理的实例： 8 8、醚（环醚）的亲核取代反应、醚（环醚）的亲核取代反应SN2I-CH3OCH2CH2CH3HIOCH2CH3CH3H3CHCH3I + HOCH2CH2CH3由于：由于：2和和3烃基的醚更多倾向烃基的醚更多倾向SN1反应，反应， 而而SN1反应相对于反应相对于SN2反应速度较快，反应速度较快，因此：多数不对称醚在发生烷氧键断裂时，因此：多数不对称醚在发生烷氧键断裂时， 优先顺序与优先顺序与SN1反应中顺序相同，反应中顺序相同， 即即3 2 1烷基烷基 芳基芳基。 不对称醚烷氧键断裂时，不对称醚烷氧键断裂时，优先在位阻小的一端进行。优先在位阻小的一端进行。（2） 1,2-环氧化合物的开环反应环氧化合物的开环反应1,2-1,2-环氧化合物可以在环氧化合物可以在酸性酸性或者或者碱性碱性条件下与多