精細有機合成的理論基礎(chǔ)演示文稿

精細有機合成的理論基礎(chǔ)演示文稿當前1頁，總共24頁。優(yōu)選精細有機合成的理論基礎(chǔ)當前2頁，總共24頁。SN2歷程的特征：①Nu-從離去基團背面進攻；②構(gòu)型反轉(zhuǎn)（R/S）；③舊鍵斷裂與新鍵形成同時；④二級反應(yīng)，即v=k[RCH2X][OH-]；假一級反應(yīng)（當[OH-]﹥﹥[RCH2X]時)，v=k[RCH2X]當前3頁，總共24頁。該歷程中反應(yīng)是分兩步進行的，第一步，中心C原子與離去基間發(fā)生異裂，生成一個不穩(wěn)定的碳正離子中間體；（2）單分子親核取代反應(yīng)歷程（SN1）第二步，碳正離子與親核試劑結(jié)合生成新的化合物。當前4頁，總共24頁?！?/p>

SN1反應(yīng)機制的特點

●反應(yīng)分兩步，第一步是控制步驟，即C-X鍵首先斷裂形成碳正離子；

●過渡態(tài)為平面結(jié)構(gòu)，中心原子由sp3雜化轉(zhuǎn)化為sp2雜化；

●親核試劑可以從碳正離子兩側(cè)與之結(jié)合,生成等量的對映體，即發(fā)生消旋化；

●此類反應(yīng)與親核試劑的親核能力及濃度無關(guān)。一級反應(yīng)，即v=k[R3CX]

★SN1反應(yīng)立體化學(xué):生成等量的對映體即外消旋體當前5頁，總共24頁。2.影響反應(yīng)歷程和速度的因素（1）作用物的結(jié)構(gòu)SN1:單分子親核取代反應(yīng).主要考察形成的C正離子的穩(wěn)定性被進攻的碳原子上有給電性取代基；取代基的p-p（如α-氯代醚類）和p-π（如烯丙基鹵化物）共軛有利于SN1。在RX里,按SN1進行的RX的活性為:烯丙型，芐基型>叔RX>仲RX>伯RXSN2:雙分子親核取代反應(yīng).主要考察空間阻力.受到的阻力越小,活性就越大.

注意：烯丙型RXand芐基型RX,發(fā)生SN2反應(yīng)的活性也是非常大的,與伯RX相當當前6頁，總共24頁。（2）離去基團的影響越容易形成負離子（或接受電子能力強）的離去基團越有利于親核取代反應(yīng)的進行。難易次序：（3）親核試劑的影響對SN1影響不大，對SN2反應(yīng)有明顯的影響。絕大多數(shù)試劑的親核能力與其堿性一致。同族元素的親核試劑中，原子半徑越大，越容易極化，親核性越強當前7頁，總共24頁。（4）溶劑的影響對SN1反應(yīng)，極性溶劑有利于中性化合物R-X的解離溶劑極性越大，反應(yīng)速度越快對SN2反應(yīng)，Nu-易與質(zhì)子傳遞型溶劑形成氫鍵，使反應(yīng)活性降低。反應(yīng)宜在非質(zhì)子傳遞型溶劑中進行當前8頁，總共24頁。3.芳香族環(huán)上氫的親核取代反應(yīng)反應(yīng)時，親核試劑優(yōu)先進攻環(huán)上電子云密度最低的位置，故（反應(yīng)難易和定位規(guī)律）與芳香族親電取代反應(yīng)相反。特點：①由于芳香環(huán)和親核試劑的電子云密度都比較高，所以這類反應(yīng)較難發(fā)生。②當芳環(huán)上連接有吸電子基團時，使鄰位和對位的電子云密度下降得比間位更多，該位有利于發(fā)生親核取代反應(yīng)。當前9頁，總共24頁。4.芳香族已有取代基的親核置換反應(yīng)在芳環(huán)上引入某些基團。要在芳環(huán)上引入-OH、-OR、-OAr、-NH2、-NHR、-NR2、-NHAr、-CN和-SH等取代基的化合物，采用環(huán)上H的親核取代相當困難。（1）重要性但是，親電取代可以在苯環(huán)上引入磺基、硝基、亞硝基、鹵基、烷基、酰基、羧甲基和偶氮基等。引入這些基團后，由于這些基團的吸電子作用使與之相連的C原子上的電子云密度比其它C原子降低得更多，因此該位置易發(fā)生親核置換反應(yīng)。當前10頁，總共24頁。a）雙分子歷程(二級反應(yīng)）中間體：配合物負離子（2）親核置換反應(yīng)反應(yīng)歷程邁森海默絡(luò)合物b）單分子歷程（一級反應(yīng)）重氮鹽的水解或醇解生成醇或醚是親核置換反應(yīng)，其歷程按SN1進行：當前11頁，總共24頁。c.苯炔歷程第一步：消除鹵化氫，形成苯炔中間體；第二步：親核加成生成取代產(chǎn)物38%（預(yù)期的）62%（非預(yù)期的）消除-加成機理(苯炔機理)如下：必須使用強堿當前12頁，總共24頁。（3）苯環(huán)上其它取代基對親核置換反應(yīng)的影響a）當取代基的共軛位（鄰、對位）有吸電子取代基存在，對反應(yīng)有利b.當苯環(huán)上同時有鹵基和其它吸電性基時，通常都是鹵基發(fā)生親核置換，而其它吸電性基團不發(fā)生變化（重氮基容易分解，氰基容易水解）當前13頁，總共24頁。習(xí)題

1.下面所列的每對親核取代反應(yīng)，各按何種機理進行？哪一個反應(yīng)更快？為什么？I-的親核性很強，且丙酮極性較小。這種反應(yīng)條件有利于SN2,

SN2反應(yīng)速率：1oRX＞2oRX＞3oRX2.鹵代烷與NaOH在水－乙醇溶液中進行反應(yīng)，下列哪些是SN2機理？哪些是SN1機理？(1)產(chǎn)物發(fā)生Walden轉(zhuǎn)化；(2)增加溶劑的含水量反應(yīng)明顯加快；（3）有重排反應(yīng)；（4）叔鹵代烷反應(yīng)速率大于仲鹵代烷；（5）反應(yīng)只有一步。SN2SN1SN1SN1SN2當前14頁，總共24頁。3）下列每一對反應(yīng)中，預(yù)測哪一個更快，為什么？(1)(2)(3)(4)質(zhì)子溶劑，p-π共軛，更容易SN1，CH3CH=CHCH2＋＞CH2＝CHCH2CH2＋空間位阻大，不利于SN1S半徑越大，越容易極化，親核性越強當前15頁，總共24頁。(5)(A)(B)P-P共軛效應(yīng)(6)(A)(B)甲醇是質(zhì)子性溶劑，DMF為非質(zhì)子溶劑有利于SN2當前16頁，總共24頁。2.4消除反應(yīng)消除反應(yīng)：有機物分子中同時除去兩個原子（或原子團），形成一個新分子的反應(yīng)。這種反應(yīng)通常是不飽和程度增加的反應(yīng)。分β消除和α消除兩種。在相鄰的兩個碳原子上除去兩個基團，生成烯（炔）烴化合物。（1）β-消除反應(yīng)①雙分子消除反應(yīng)歷程（E2歷程)：雙分子消除反應(yīng)通常在強堿性試劑存在下發(fā)生。當親核性試劑的堿性試劑Nu接近β－H時，形成過渡態(tài)，而后發(fā)生C－H鍵和C－X鍵的同時斷裂，形成烯鍵。反應(yīng)為二級，反應(yīng)速度v=k[Nu][RX]當前17頁，總共24頁。E2歷程和SN2歷程很相似，區(qū)別在E2歷程中堿性試劑進攻β-氫原子，而SN2歷程中親核試劑進攻α碳原子上。按E2歷程進行反應(yīng)，離去基團的空間排布在理論上有兩種，即順式消除和反式消除。對烷基化合物，單鍵可以自由旋轉(zhuǎn)，很難確定按哪種方式進行；但烯烴衍生物和脂環(huán)化合物中，雙鍵和環(huán)上的單鍵自由旋轉(zhuǎn)受到阻礙，就以反式共平面的消除方式為主。E2和SN2的比較：當前18頁，總共24頁。單分子消除反應(yīng)歷程(E1)分兩步進行，分子上離去基先解離掉（控制步驟）生成正碳離子，第二步在堿性條件下消除β－H質(zhì)子后形成烯烴：反應(yīng)為一級，反應(yīng)速率與堿的濃度無關(guān)，v=k[RX]β-消除反應(yīng)定向規(guī)律當形成的C正離子比較穩(wěn)定時，反應(yīng)優(yōu)先按E1歷程進行。E1和SN1反應(yīng)常同時發(fā)生，兩者比值常根據(jù)溶劑的極性和溫度的不同而異。②單分子消除反應(yīng)歷程（E1歷程)：當前19頁，總共24頁。從鹵代烷消除鹵化氫時，氫從含氫量少的碳原子上消除，主要生成不飽和碳原子上連有烷基數(shù)目最多的烯烴。b)霍夫曼（Hofmann）法則:季銨堿分解時，主要生成在不飽和碳原子上連有烷基數(shù)目最少的烯烴。a）查依采夫（Saytzeff）法則:當前20頁，總共24頁。c）若分子中已有一個雙鍵，消除反應(yīng)后形成新的雙鍵位置，不論按何種消除歷程，均以形成共軛雙鍵產(chǎn)品為主。在相同的碳原子上消除兩個原子（或原子團)，也稱1,1-消除，形成卡賓（Carbene,>C：），由于卡賓的特殊價鍵狀態(tài)和化學(xué)結(jié)構(gòu)，可發(fā)生多種化學(xué)反應(yīng)。（2）

α-消除反應(yīng)當前21頁，總共24頁。a）空間效應(yīng)：（3）

消除反應(yīng)影響因素反應(yīng)物分子結(jié)構(gòu)的影響b）電子效應(yīng)：c.離去基團的性質(zhì)：離去基團吸電子能力增加，使β-H原子的電子云密度下降，有利于E2消除，而對E1消除無明顯影響。無論E2還是E1機理，反應(yīng)均有利(因E2是進攻β-H原子)。β-碳原子上有吸電子基團，增加了β-氫原子的活性，有利于E2反應(yīng)。當前22頁，總共24頁。a）試劑堿性的影響：反應(yīng)條件的影響b）溶劑（介質(zhì)）的影響：c）溫度的影響：升高反應(yīng)溫度對E1和E2消除均有利高濃度的強堿性試劑在非質(zhì)子化溶劑中，有利于雙分子歷程，且對E2比對SN2更有利。低濃度的堿或者沒有堿存在時，在質(zhì)子化溶劑中有利于單分子歷程，且對SN1比對E1更有利。對于單分子反應(yīng)歷程，首先是形成C+離子，增加溶劑極性可以使反應(yīng)速率提高，但是對E1和SN1產(chǎn)物比例影響較小

對于雙分子反應(yīng)歷程，非極性溶劑