SN1和SN2反应机制复习进程
第7章 卤代烃-SN1、SN2亲核取代
带部分正电荷，易 被带负电荷或带孤 对电子的分子进攻
(一)亲核取代反应 SN
Nucleophilic substitution
δδδ+
δδ+
δ+
δ-
CH3
Substrate
CH2
CH2 Nu:
Cl
Cl-
Leaving group 离去基团
底物
特点：
Nucleophile
亲核试剂
带负电荷或 孤对电子
诱导效应可沿共价键在碳链上传递，随着距离的增加
而迅速减弱，一般通过三根单键以后，已基本消失 。
与C－H键相比
H H
Cg
ddd+
H
C
b
dd+
H C
d+
a
Cl
极性共价键
d-
H
H
H
三、化学性质
诱导效应，易 断裂，“消除” d＋ d－ X吸电子，且C－X键键 能较小（C-F除外）， 易断裂，且生成的X-更 稳定。X被“取代”
CH2
CH
CH 2Cl
3-氯-1-丙烯
CH2
CH
CH
CH3
CH2 Cl
3-甲基- 4 -氯-1-丁烯
二、结构（structure）
卤代烷中所有的键都是 σ 键，碳原子为 sp3 杂化， C－X 共价键为极性键。
H
H
ห้องสมุดไป่ตู้
d+
C
d-
X
C-F 139pm
C-H 110pm
H
C-Cl 176pm
C-Br 194pm C-I 214pm
C
O-
• 5）中心原子为同种元素，受溶剂影响较大
化学有机化学反应机制总结
化学有机化学反应机制总结有机化学是研究碳基化合物及其反应的科学，反应机制是了解有机化学反应中原子和电子的变化过程的核心。
本文将对常见的有机化学反应机制进行总结。
一、取代反应机制取代反应是有机化学中最常见的反应之一。
在取代反应中，一个原子或官能团从一个化合物中取代另一个原子或官能团。
常见的取代反应机制有SN1和SN2两种。
1. SN1 (亲核取代，单分子解离)机制SN1反应中，最先发生的是一个离子型中间体的生成。
反应的速率由于受瓶颈步骤的影响而受原料物质浓度和温度的影响较小。
亲核试剂首先与原料物质发生解离，生成一个稳定的离子型中间体。
然后，中间体经历脱离原来官能团的过程，形成最终的产物。
2. SN2 (亲核取代，双分子反应)机制SN2反应中，反应物的一个部分被亲核试剂攻击，同时另一个部分离去。
这种反应机制发生在一个步骤中，因此速率受原料物质浓度和温度的影响较大。
SN2反应常发生在较低的溶解度和较低的浓度下，因为过高的浓度会增加反应物质间的碰撞，从而影响反应速率。
二、加成反应机制加成反应是指两个或多个分子结合成新的分子的反应。
常见的加成反应机制有Markovnikov加成和反Markovnikov加成。
1. Markovnikov加成机制Markovnikov加成指在加成反应中，负电性较强的部分与不饱和化合物结合时优先连接到碳上。
这种选择性基于烯烃上可用的π电子或质子的相对丰度。
2. 反Markovnikov加成机制反Markovnikov加成是指在加成反应中，负电性较强的部分与不饱和化合物结合时优先连接到碳的相邻位置。
这种反应机制常出现在氢气存在的情况下，其中氢气与不饱和化合物发生加成反应。
三、消除反应机制消除反应是指从一个化合物中去除一个或多个部分，形成双键或三键的过程。
最常见的消除反应机制有E1和E2两种。
1. E1消除机制E1消除反应表示亲核攻击和离去部分分别在两个不同的过程中进行。
首先，离去部分离去，生成一个稳定的离子型中间体。
卤代烃的sn1、sn2反应
卤代烃的sn1、sn2反应
SN1和SN2反应是有机化学中最基本的反应，是构建有机分子的基本操作，被广泛应用于生产有机化合物和药物的合成中。
它们研究的是卤代烃
及其衍生物的活化反应。
SN1反应也叫不同类型活性中间体交换反应，是通过卤代物活化分子与另一种不同氯代烃分子发生替代反应，从而形成新的键和分子结构的反应。
SN1反应的机理是，分子氯代物在能层外的高能量空间里面发生分离而形成高能的中间物，然后活化物和反应物以不同的模式发生反应，最终生成新
的键和分子结构。
SN2反应是一种双重替代反应，也就是说，有两种物质发生反应生成另一种物质，它们都可以进行替代反应。
这是一种多步反应，主要机理是，
首先卤代物和活性氯代烃分子在受能层内发生原子级别的反应，分子间发
生双重替代反应，形成一个新的有机物。
由于两种反应形成的有机结构不同，因此，这两种反应的应用也有所
不同。
SN1反应由于速率的比较快，更适用于制备活性中间体，如甲烷脱氢
生成烷氯，具有芳烃偶联、烷基偶联加成,不对称叶绿素催化、膦脱作用等，它们都是不可缺少的中间体，可以在药物合成上发挥作用；而SN2反应则
可用于合成激素等高分子分子的合成，可以用来制备不同的有机化合物。
SN1和SN2反应都是活化反应，是有机化学的重要概念，他们都是添加键的活性部署的关键环节，卤代烃的SN1、SN2反应是有机分子合成的基础，在有机分子合成和药物合成中有着广泛的应用价值。
单分子亲核取代反应（SN1）
亲核取代反应，或称亲核性取代反应，通常发生在带有正电或部份正电荷的碳上，碳原子被带有负电或部份负电的亲核试剂（Nu:−）进攻而取代。
常分为两种反应机构：单分子亲核取代反应（S N1）双分子亲核取代反应（S N2）单分子亲核取代反应S N1 亲核取代反应机理如下：第一步是原化合物的解离生成碳正离子和离去基团，然后亲核试剂与碳正离子结合。
由于速控步为第一步，只涉及一种分子，故称 S N1 反应。
常发生于：碳上取代基较多（如：(CH3)3CX），使得相应碳正离子的能量更低，更加稳定。
同时位阻效应也限制 S N2 机理中亲核试剂的进攻。
对碳阳离子生成有利条件：碳＞1级碳），一级碳几乎低的分子。
S N 1 亲核取代反应特点： 反应速率决定步骤在于离解反应，反应物。
从立体化学观点来看，该反应在碳阳离子形成时，整个分攻击，形成新分子。
故理论亲核剂倾向由反侧攻击形成 该反应适合在高极性稍有质稳定碳正离子，稍有质子性应平衡往产物移动。
S N 2机理（双分子亲核取代）S N 2 亲核取代反应机理如下： 较强亲核试剂直接由背面进攻碳原完成取代反应。
条件：有许多释电子基团帮助稳定碳阳离子的正碳几乎不能够单独存在，而会立刻和周遭发生化于离解一步（第一步），所以根据动力学理论推，该反应的反应物若为光学异构物之一，则产物反整个分子略呈现平面三角形，亲核体可以由平面故理论上反转机率为50%，但因原先脱离的阴离击形成反转的产物。
稍有质子性溶剂中进行，高极性有助于利用本身质子性溶剂提供质子与较强亲核剂（通常是被脱攻碳原子，并形成不稳定的一碳五键的过渡态子的正电荷（3级碳＞2级发生化学反应而形成内能更理论推断该反应为一级速率产物反转机率略大于50%。
由平面三角形上下两侧进行的阴离子影响碳阳离子，故用本身极性带有的部份负电是被脱离的）化合有助于反渡态，随后离去基团离去，常发生于：碳原子取代较少（如：CH3X），可较容易使 S N2 反应发生。
SN1和SN2反应
Sn11.全称：单分子亲核取代反应机理（1表示单分子；N(nucleophilic的字首）表示亲核的；S(substitution的字首）表示取代。
）2.定义：只有反应物（与亲核试剂浓度无关）参与了反应速率控制步骤的亲核取代反应。
3.实例：下面以叔丁基溴在碱性水溶液中的水解为例子。
叔丁基溴的水解速率只与叔丁基溴的浓度都成正比(CH3)3C-Br+OH-→(CH3)3C-OH+Br-v=k[（CH3）3CBr]首先，叔丁基溴在溶剂中水解为叔丁基正离子、Brˉ。
过程为C－Br键逐渐伸长，电子云偏向Brˉ，并使得中心碳原子上的负电荷逐渐增加，达到过渡态，再继续解离为离子。
解离所需的能量由生成的离子发生的容溶剂化补偿；接着，OHˉ进攻中心碳原子，并经过过渡态，最后生成产物。
4.性质：Sn1导致产物外消旋化；这是因为OHˉ可以从碳正离子的两面进攻，而生成两个构型相反的化合物。
但其外消旋化产物大多数并非1：1生成，这可以从反应机理进行解释。
有科学家认为，其机理应介于Sn1与Sn2之间。
Sn1会导致产物的重排。
这是因为碳正离子发生了向更稳定的碳正离子重排。
5.、.反应机理：以(CH3)3CBr的碱性水解为例：由此可见，这是一个动力学一级反应，其反应速率只于叔丁基溴的浓度有关。
6、影响SN反应活性的因素有：烃基的结构、离去基的种类、亲核试剂的亲核性、溶剂的极性等。
（1）、不同烃基反应活性：叔>仲>伯。
其中烯丙型和苄基型的卤代烃都有较高的活性。
（2）、离去基团越易离去发生反应的活性越高。
其中I>Br>Cl。
（3）、试剂亲核性对SN1反应无太大影响，他影响SN2反应。
（4）、极性试剂有利于SN1反应Sn21.全称：双分子亲核取代反应机理（2表示双分子；N(nucleophilic 的字首）表示亲核的；S(substitution的字首）表示取代。
）2.定义：反应物与亲核试剂两者都参与了反应速率控制步骤的亲核取代反应3.实例：下面以溴甲烷在碱性水溶液中的水解为例子。
有机反应机理-SN1与SN2机理
有机反应机理反应机理(又称反应历程)是研究反应的实际过程，哪个键先断裂、哪个键先形成、键断裂和形成的顺序、每步的相对速率、原子或基团在反应过程中的键合情况及空间位置变化等-12~10-14 s 内完成，目前还没有能直接观察在这样短的时等。
由于分子的振动和碰撞是在10间内分子和原于运动情况的手段或仪器，而只能根据反应中观察的现象推测反应可能经历的过程。
因此，日前关于反应机理的描述都是根据实验的结果和观察到的现象进行间接推理或假设。
20 世纪80 年代末，ZewailA H 研究成功了—种激光脉冲式的超高速闪光照相机，它的脉-15s)，可以让人们通过超高速照相机拍摄的“慢动作”观察化冲时间只有几十个飞秒(f s＝10学反应过程中原子与分子的化学键形成和断裂的转变形态，跟踪显示化学反应的全过程。
为研究反应机理和预测化学反应提供了一种新方法，这一成果最先用于研究简单气态分子的化学反应，现在已推广到液态和固态的化学变化，并由此诞生了一门称之为“飞秒化学”的新学科，zewnil 也因其卓越贡献荣获1999 年诺贝尔化学奖。
此外，量子化学的不断发展和超高速大容量计算机的飞速换代也为计算化学反应的全过程提供了可能。
虽然目前用计算机计算和描述化学反应的全过程还比较遥远，但已有了成功的苗头。
1、有机反应分类有机反应的数目和范围十分庞大，根据反应中键的断裂及形成方式可将有机反应分为：自由基反应、离子反应和分子反应。
有机反应也有按照原料和产物之间的关系进行分类，把几乎所有的有机反应分成六类，分别是取代反应、消去反应、加成反应、重排反应、氧化还原反应及几种反应类型的结合。
2、有机反应中试剂分类在有机反应试剂中，除双自由基外绝大部分具有偶数电子的试剂属于离子试剂；另一部分具有奇数电子的试剂则称为自由基试剂。
离子试剂又可进一步分为亲电试剂和亲核试剂。
亲电试剂：在反应过程中接受电子或共享电子(这个电子原属于另一个反应物分子)的试剂称为亲电试剂；亲核试剂：在反应过程中供给电子进攻反应物中带部分正电荷原子的试剂称为亲核试剂。
SN1反应与SN2反应的异同
简述S N1反应与S N2反应的异同一、S N1反应S N1是指单分子亲核取代反应。
定义：只有反应物（与亲核试剂浓度无关）参与了反应速率控制步骤的亲核取代反应。
下面以叔丁基溴在碱性水溶液中的水解为例：叔丁基溴的水解速率只与叔丁基溴的浓度都成正比首先，叔丁基溴在溶剂中水解为叔丁基正离子、Brˉ。
过程为C－Br 键逐渐伸长，电子云偏向Brˉ，并使得中心碳原子上的负电荷逐渐增加(是减少吧?)，达到过渡态，再继续解离为离子。
解离所需的能量由生成的离子发生的容溶剂化补偿；接着，OHˉ进攻中心碳原子，并经过过渡态，最后生成产物。
反应过程如图1图1S N1反应机制是分步进行的，反应物首先离解为碳正离子与带负电荷的离去基团，这个过程需要能量，是控制反应速率的一步，也是慢的一步。
当分子离过渡态旋化；4、此类反应与亲核试剂的亲核能力无关；5、生成等量的外消旋体。
二、S N2反应S N2指双分子亲核取代反应机理。
定义：反应物与亲核试剂两者都参与了反应速率控制步骤的亲核取代反应。
下面以一溴甲烷在碱性溶液中的水解为例：溴甲烷的水解速率与溴甲烷、OHˉ的浓度都成正比v=k[CH3Br][OHˉ]因此认为离去基团Brˉ离开中心碳原子的同时，亲核试剂OHˉ也同时与中心碳原子发生部分键和，即C－Br键的断裂与C－O形成是同时进行的。
开始键断裂所需能量部分由键形成所提供，接着两者处于“均势”，即体系能量最高状态（过渡态）；最后，C－Br键完全断裂，C－OH键完全生成，生成产物。
反应原理如图2图2S N 2 反应是同步过程，即亲核试剂 OH - 从反应物离去基团 Br - 的背面，向与它相连的碳原子进攻，先与碳原子形成比较弱的键，同时离去基团 Br - 与碳原子的键有一定减弱，两者与碳原子成一直线形，碳原子上另外三个键逐渐由伞形变为平面，这需要能量，即活化能。
当反应进行达到能量最高状态即过度态后，碳原子与离去基团Br -之间的键断裂，碳原子上三个键由平面向另一边偏转，整个过程犹如大风将雨伞由里向外翻转一样，这时就要释放能量，形成产物。
单分子亲核取代反应(sn1)机理
单分子亲核取代反应(sn1)机理
单分子亲核取代反应（SN1）是一种重要的有机化学反应，其机理涉及了几个关键步骤。
首先，SN1反应发生在三次碳原子上，通常是由于受核试剂的攻击而导致的亲核取代。
其机理主要包括以下几个步骤：
1. 解离步骤，在SN1反应中，最初发生的是基团离去，这导致了生成一个离子中间体。
这一步骤通常是由于受热或溶剂的影响而发生的。
在这一步骤中，离去基团离开了分子，形成了一个带正电荷的离子中间体。
2. 离子中间体的形成，在解离步骤之后，生成了一个带正电荷的离子中间体。
这个离子中间体是不稳定的，因为它的电子结构发生了改变。
在这个阶段，溶剂分子通常会与离子中间体发生作用，以稳定这个中间体。
3. 亲核试剂的攻击，一旦形成了稳定的离子中间体，亲核试剂（通常是一个带有负电荷的离子或是一个亲核分子）会与离子中间体发生反应。
亲核试剂的攻击会导致产生新的化合物，同时也会还原离子中间体的电荷。
总的来说，SN1反应的机理涉及了解离、离子中间体的形成以及亲核试剂的攻击这几个关键步骤。
这种反应通常发生在较稳定的离子中间体上，因此通常发生在较好的离去基团离开的情况下，也受溶剂和温度的影响。
希望这个回答能够帮助你理解SN1反应的机理。
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练习
SN2的立体化学
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简介 SN2立体化学 SN1立体化学 课堂总结
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背面进攻中心碳 !
手性中心碳的构型翻转 瓦尔登(Walden)转化
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知识拓展
在SN2反应中手性中心碳的R/S构型一定会改变？
(R-构型)
(R-构型)
Walden 转化
SN1
(1)反应分两步进行，旧键先断裂，新键再生成；
反 (2)反应速率只与卤代烷的浓度成正比； 应
机 (3)反应中有碳正离子产生，产物构型外消旋化，
理
可能会出现重排产物。
SN2
(1)反应一步完成，旧键的断裂和新键的生成同时进行；
反 应
(2)反应速率与卤代烷和亲核试剂的浓度成正比；
机
理 (3)反应过程中构型发生瓦尔登转化。
课堂练习
问：根据下列现象，判断卤代烷与NaCN的乙醇溶液
的反应，指出它们分别属于那种SN反应？
SN2
SN1
SN1
SN2
有机化学
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构型翻转
中心碳上四个键构成的骨架构型的翻转
有机化学
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练习
Ts(1)
Ts(2)
E
Ea1 Ea2
(CH3)3C+
(CH3)3CBr
反应分步进行； 经过两个过渡态； 反应中有正碳离子生成。
(CH3)3COH
有机化学
反应进程
简介 SN2立体化学 SN1立体化学
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有机化学
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课堂练习 下列化合物中哪一个更易进行 SN21 反应？
√ 影响SN2反应 主要是空间效应
√ 影响SN1反应 主要是电子效应
有机化学
简介 SN2立体化学 SN1立体化学 课堂总结 练 习
(可参考：《March 高等有机化学》)
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主要产物
重排动力：从相对不稳定的碳正离子转变成更稳定的碳正离子
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SN反应机理 总结
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亲核取代反应
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SN1的立体化学
有机化学
简介 SN2立体化学 SN1立体化学
课堂总结 练习
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外消旋化
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简介 SN2立体化学 SN1立体化学 课堂总结
练习
知识拓展 问：SN1反应的立体化学特征：产物外消旋化，
最后得到的产物会是外消旋体？
请查阅相关资料，以小论文的形式对上述问题 进行阐述。
反应速率= k [(CH3)3CBr]
有机化学
简介 SN2立体化学 SN1立体化学 课堂总结
练习
sp3
四面体结构 E
Ea
甲基溴
CH3Br + OH-
过渡态
sp3
四面体结构
反应一步完成；
s只p2经过一个过渡态； 平面结反构应中无中甲醇间体形成。
CH3OH + Br-
反应进程
有机学
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SN1和SN2反应机制
分子型亲核试剂 Nu： 离子型亲核试剂 Nu-
.. .. ..
H2O;ROH;NH3 … OH-;RO-;CN-;X- …
有机化学
简介 SN2立体化学 SN1立体化学 课堂总结
练习
双分子亲核取代 (SN2反应)
反应速率= k [CH3Br][OH-]
单分子亲核取代 (SN1反应)