精细有机合成的理论基础演示文稿

精细有机合成的理论基础演示文稿目前一页\总数二十四页\编于十八点优选精细有机合成的理论基础目前二页\总数二十四页\编于十八点SN2历程的特征：①Nu-从离去基团背面进攻；②构型反转（R/S）；③旧键断裂与新键形成同时；④二级反应，即v=k[RCH2X][OH-]；假一级反应（当[OH-]﹥﹥[RCH2X]时)，v=k[RCH2X]目前三页\总数二十四页\编于十八点该历程中反应是分两步进行的，第一步，中心C原子与离去基间发生异裂，生成一个不稳定的碳正离子中间体；（2）单分子亲核取代反应历程（SN1）第二步，碳正离子与亲核试剂结合生成新的化合物。目前四页\总数二十四页\编于十八点★

SN1反应机制的特点

●反应分两步，第一步是控制步骤，即C-X键首先断裂形成碳正离子；

●过渡态为平面结构，中心原子由sp3杂化转化为sp2杂化；

●亲核试剂可以从碳正离子两侧与之结合,生成等量的对映体，即发生消旋化；

●此类反应与亲核试剂的亲核能力及浓度无关。一级反应，即v=k[R3CX]

★SN1反应立体化学:生成等量的对映体即外消旋体目前五页\总数二十四页\编于十八点2.影响反应历程和速度的因素（1）作用物的结构SN1:单分子亲核取代反应.主要考察形成的C正离子的稳定性被进攻的碳原子上有给电性取代基；取代基的p-p（如α-氯代醚类）和p-π（如烯丙基卤化物）共轭有利于SN1。在RX里,按SN1进行的RX的活性为:烯丙型，苄基型>叔RX>仲RX>伯RXSN2:双分子亲核取代反应.主要考察空间阻力.受到的阻力越小,活性就越大.

注意：烯丙型RXand苄基型RX,发生SN2反应的活性也是非常大的,与伯RX相当目前六页\总数二十四页\编于十八点（2）离去基团的影响越容易形成负离子（或接受电子能力强）的离去基团越有利于亲核取代反应的进行。难易次序：（3）亲核试剂的影响对SN1影响不大，对SN2反应有明显的影响。绝大多数试剂的亲核能力与其碱性一致。同族元素的亲核试剂中，原子半径越大，越容易极化，亲核性越强目前七页\总数二十四页\编于十八点（4）溶剂的影响对SN1反应，极性溶剂有利于中性化合物R-X的解离溶剂极性越大，反应速度越快对SN2反应，Nu-易与质子传递型溶剂形成氢键，使反应活性降低。反应宜在非质子传递型溶剂中进行目前八页\总数二十四页\编于十八点3.芳香族环上氢的亲核取代反应反应时，亲核试剂优先进攻环上电子云密度最低的位置，故（反应难易和定位规律）与芳香族亲电取代反应相反。特点：①由于芳香环和亲核试剂的电子云密度都比较高，所以这类反应较难发生。②当芳环上连接有吸电子基团时，使邻位和对位的电子云密度下降得比间位更多，该位有利于发生亲核取代反应。目前九页\总数二十四页\编于十八点4.芳香族已有取代基的亲核置换反应在芳环上引入某些基团。要在芳环上引入-OH、-OR、-OAr、-NH2、-NHR、-NR2、-NHAr、-CN和-SH等取代基的化合物，采用环上H的亲核取代相当困难。（1）重要性但是，亲电取代可以在苯环上引入磺基、硝基、亚硝基、卤基、烷基、酰基、羧甲基和偶氮基等。引入这些基团后，由于这些基团的吸电子作用使与之相连的C原子上的电子云密度比其它C原子降低得更多，因此该位置易发生亲核置换反应。目前十页\总数二十四页\编于十八点a）双分子历程(二级反应）中间体：配合物负离子（2）亲核置换反应反应历程迈森海默络合物b）单分子历程（一级反应）重氮盐的水解或醇解生成醇或醚是亲核置换反应，其历程按SN1进行：目前十一页\总数二十四页\编于十八点c.苯炔历程第一步：消除卤化氢，形成苯炔中间体；第二步：亲核加成生成取代产物38%（预期的）62%（非预期的）消除-加成机理(苯炔机理)如下：必须使用强碱目前十二页\总数二十四页\编于十八点（3）苯环上其它取代基对亲核置换反应的影响a）当取代基的共轭位（邻、对位）有吸电子取代基存在，对反应有利b.当苯环上同时有卤基和其它吸电性基时，通常都是卤基发生亲核置换，而其它吸电性基团不发生变化（重氮基容易分解，氰基容易水解）目前十三页\总数二十四页\编于十八点习题

1.下面所列的每对亲核取代反应，各按何种机理进行？哪一个反应更快？为什么？I-的亲核性很强，且丙酮极性较小。这种反应条件有利于SN2,

SN2反应速率：1ºRX＞2ºRX＞3ºRX2.卤代烷与NaOH在水－乙醇溶液中进行反应，下列哪些是SN2机理？哪些是SN1机理？(1)产物发生Walden转化；(2)增加溶剂的含水量反应明显加快；（3）有重排反应；（4）叔卤代烷反应速率大于仲卤代烷；（5）反应只有一步。SN2SN1SN1SN1SN2目前十四页\总数二十四页\编于十八点3）下列每一对反应中，预测哪一个更快，为什么？(1)(2)(3)(4)质子溶剂，p-π共轭，更容易SN1，CH3CH=CHCH2＋＞CH2＝CHCH2CH2＋空间位阻大，不利于SN1S半径越大，越容易极化，亲核性越强目前十五页\总数二十四页\编于十八点(5)(A)(B)P-P共轭效应(6)(A)(B)甲醇是质子性溶剂，DMF为非质子溶剂有利于SN2目前十六页\总数二十四页\编于十八点2.4消除反应消除反应：有机物分子中同时除去两个原子（或原子团），形成一个新分子的反应。这种反应通常是不饱和程度增加的反应。分β消除和α消除两种。在相邻的两个碳原子上除去两个基团，生成烯（炔）烃化合物。（1）β-消除反应①双分子消除反应历程（E2历程)：双分子消除反应通常在强碱性试剂存在下发生。当亲核性试剂的碱性试剂Nu接近β－H时，形成过渡态，而后发生C－H键和C－X键的同时断裂，形成烯键。反应为二级，反应速度v=k[Nu][RX]目前十七页\总数二十四页\编于十八点E2历程和SN2历程很相似，区别在E2历程中碱性试剂进攻β-氢原子，而SN2历程中亲核试剂进攻α碳原子上。按E2历程进行反应，离去基团的空间排布在理论上有两种，即顺式消除和反式消除。对烷基化合物，单键可以自由旋转，很难确定按哪种方式进行；但烯烃衍生物和脂环化合物中，双键和环上的单键自由旋转受到阻碍，就以反式共平面的消除方式为主。E2和SN2的比较：目前十八页\总数二十四页\编于十八点单分子消除反应历程(E1)分两步进行，分子上离去基先解离掉（控制步骤）生成正碳离子，第二步在碱性条件下消除β－H质子后形成烯烃：反应为一级，反应速率与碱的浓度无关，v=k[RX]β-消除反应定向规律当形成的C正离子比较稳定时，反应优先按E1历程进行。E1和SN1反应常同时发生，两者比值常根据溶剂的极性和温度的不同而异。②单分子消除反应历程（E1历程)：目前十九页\总数二十四页\编于十八点从卤代烷消除卤化氢时，氢从含氢量少的碳原子上消除，主要生成不饱和碳原子上连有烷基数目最多的烯烃。b)霍夫曼（Hofmann）法则:季铵碱分解时，主要生成在不饱和碳原子上连有烷基数目最少的烯烃。a）查依采夫（Saytzeff）法则:目前二十页\总数二十四页\编于十八点c）若分子中已有一个双键，消除反应后形成新的双键位置，不论按何种消除历程，均以形成共轭双键产品为主。在相同的碳原子上消除两个原子（或原子团)，也称1,1-消除，形成卡宾（Carbene,>C：），由于卡宾的特殊价键状态和化学结构，可发生多种化学反应。（2）

α-消除反应目前二十一页\总数二十四页\编于十八点a）空间效应：（3）

消除反应影响因素反应物分子结构的影响b）电子效应：c.离去基团的性质：离去基团吸电子能力增加，使β-H原子的电子云密度下降，有利于E2消除，而对E1消除无明显影响。无论E2还是E1机理，反应均有利(因E2是进攻β-H原子)。β-碳原子上有吸电子基团，增加了β-氢原子的活性，有利于E2反应。目前二十二页\总数二十四页\编于十八点a）试剂碱性的影响：反应条件的影响b）溶剂（介质）的影响：c）温度的影响：升高反应温度对E1和E2消除均有利高浓度的强碱性试剂在非质子化溶剂中，有利于双分子历程，且对E2比对SN2更有利。低浓度的碱或者没有碱存在时，在质子化溶剂中有利于单分子历程，且对SN1比对E1更有利。对于单分子反应历程，首先是形成C+离子，增加溶剂极性可以使反应速率提高，但是对E1和SN1产物比例影响较小

对于双分子反应历程，非极性溶剂对SN2