SN1和SN2反应机制[研究知识]
SN1和SN2反应机制复习进程
练习
SN2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
背面进攻中心碳 !
手性中心碳的构型翻转 瓦尔登(Walden)转化
有机化学
简介 SN2立体化学 SN1立体化学 课堂总结
练习
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
简介 SN2立体化学 SN1立体化学 课堂总结 练 习
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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
简介 SN2立体化学 SN1立体化学 课堂总结
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
sn2反应
sn2反应
这样子的，SN2和SN1比较明显的区别就是反应速率的问题，具体点，就是A和B发生取代反应，SN2反应的话，A和B的浓度对反应速率都有
影响，如果是SN1的话，其中之一会对反应有影响。
机理的话，SN2实际上是亲核试剂先进攻底物，然后底物脱去离去基团，因为亲核试剂进攻底物这步是决定速率的，而且亲核试剂和底物都参
与了这步，所以反应速率是两者都有影响的，SN1的话，则是底物先脱去
离去基团，中间体是碳正离子，然后亲核试剂才进攻，生成中间体的那步
决定速率，亲核试剂不参与，所以速率只由底物决定。
如果底物的离去基团容易脱去，或者离去后形成的碳正离子很稳定，
那么很容易发生SN1反应，比如多取代的卤代烃，叔丁基溴，酸性条件下
的醇等，相反就是SN2，但是一般情况同一反应SN1和SN2可能是同时发
生的，只是哪种占优势的问题。
另外不同意楼上所说的区分SN1和SN2反应没有意义，有些时候SN1
和SN2反应结果不一样，比如因为碳正离子不稳定，SN1反应可能会有重排，另外如果有手性的话，SN1反应一般是得到外消旋体，而SN2反应因
为需要亲核试剂的背面进攻所以一般得到的是Walden翻转的产物。
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
反应类型 Sn1 Sn2 SNAr
S N1反应（单分子亲核取代反应）是有机化学中亲核取代反应的一类，其中S代表取代（Substitution），N代表亲核（Nucleophilic），1代表反应的速控步只涉及一种分子。
[1][2]与S2 反应相对应，S N1 反应涉及中间体碳正离子，可以得到构型保持和构型翻N转两种化合物的混合物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：有许多释电子基团帮助稳定碳阳离子的正电荷（3级碳＞2级碳＞1级碳），一级碳几乎不能够单独存在，而会立刻和周遭发生化学反应而形成内能更低的分子。
决定亲核取代反应性质的因素一般来说，以下因素使化合物容易按S N1 机理反应：∙生成的碳正离子为3° > 2° > 1°；∙苯甲型和烯丙型化合物；∙离去基团离去能力强；∙使用质子溶剂；∙使用极性强的溶剂；以下因素使化合物不容易发生S N反应：∙乙烯和苯型化合物；S N2反应（双分子亲核取代反应）是亲核取代反应的一类，其中S代表取代（Substitution），N代表亲核（Nucleophilic），2代表反应的决速步涉及两种分子。
与S N1反应相对应，S N2反应中，亲核试剂带着一对孤对电子进攻具亲电性的缺电子中心原子，形成过渡态的同时，离去基团离去。
反应中不生成碳正离子，速率控制步骤是上述的协同步骤，反应速率与两种物质的浓度成正比，因此称为双分子亲核取代反应。
无机化学中，常称双分子亲核取代反应类型的反应机理为“交换机理”。
由于亲核试剂是从离去基团的背面进攻，故如果受进攻的原子具有手性，则反应后手性原子的立体化学发生构型翻转，也称“瓦尔登翻转”。
有机化学基础知识点取代反应的机理和规律
有机化学基础知识点取代反应的机理和规律有机化学是研究有机物（含碳元素）的合成、性质和结构等方面的科学。
在有机化学中，取代反应是一种常见的反应类型，它涉及到一个原子或基团取代另一个原子或基团的过程。
了解取代反应的机理和规律是掌握有机化学基础知识的重要一环。
一、取代反应的机理1. 亲核取代反应机理亲核取代反应是指一个亲核试剂（如NH3、Br-等）攻击一个有机化合物中的亲电中心，使其离开并被亲核试剂取代的反应。
亲核试剂中的亲核部分在反应中发挥了重要作用。
亲核取代反应机理主要包括以下几个步骤：（1）亲核试剂攻击：亲核试剂中的亲核部分与有机化合物中的亲电中心发生攻击反应，形成一个中间体。
（2）中间体重排：中间体发生重排反应，使得取代基得以稳定排列。
（3）离去基离去：离去基离开中间体，并与溶剂或离去基之间形成新的化学键。
（4）生成产物：最后生成的产物是一个被亲核试剂取代了一个原有基团的化合物。
2. 亲电取代反应机制亲电取代反应是指一个亲电试剂（如H+, Br+, AlCl3等）攻击一个有机化合物中的亲核中心，使其离开并被亲电试剂取代的反应。
亲电试剂中的亲电部分在反应中发挥了重要作用。
亲电取代反应机制主要包括以下几个步骤：（1）亲电试剂攻击：亲电试剂中的亲电部分与有机化合物中的亲核中心发生攻击反应，形成一个中间体。
（2）中间体重排：中间体发生重排反应，使得取代基得以稳定排列。
（3）离去基离去：离去基离开中间体，并与溶剂或离去基之间形成新的化学键。
（4）生成产物：最后生成的产物是一个被亲电试剂取代了一个原有基团的化合物。
二、取代反应的规律1. Sn1和Sn2反应Sn1反应和Sn2反应是亲核取代反应中的两种常见机制。
Sn1反应是典型的两步反应，第一步是亲电离子形成，第二步是亲核试剂攻击。
Sn2反应是典型的一步反应，在反应中，亲核试剂直接攻击有机化合物中的亲电中心，并与离去基同时发生。
Sn1反应适用于三级卤化合物等离子体生成较容易的化合物；Sn2反应适用于一级卤化合物等亲电离子形成较困难的化合物。
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。
有机合成中的重要反应机理和过渡态
有机合成中的重要反应机理和过渡态有机合成是现代有机化学的重要分支领域之一，通过有机合成反应可以构建出各种有机分子结构，从而实现对药物、生物活性物质等有机化合物的合成。
在有机合成中，研究反应机理和过渡态的理解对于合成高效、高选择性的反应方法具有重要意义。
重要反应机理的研究是有机合成的基础。
在有机合成反应中，通过基础反应类型的扩展和变形，可以构建起更加复杂的分子。
而了解反应的机理，则有助于我们理解它们背后的原理。
例如，SN1和SN2反应是有机化学中最基础的亲核取代反应类型。
SN1代表“双离子替代”反应机理，其中一个反应步骤是亲核试剂（亲核物质）与基质（极性离子）之间的反应。
而SN2代表“双原子替代”反应机理，其中亲核试剂和脱离基质以共价键连接的基质在同一步骤中参与反应。
了解这些反应机理，可以指导我们在有机合成中设计和选择合适的反应条件和试剂。
过渡态是化学反应中的一个关键概念，它描述了反应物和产物之间的临时状态。
在有机合成中研究反应过渡态的结构和性质可以揭示反应的速率决定步骤，有助于我们理解催化剂的作用和反应路径的选择性。
例如，铃木偶联反应是有机合成中的重要方法，其中芳香醚汞的偶联可以在存在钯催化剂的情况下进行。
研究揭示了偶联反应的过渡态结构，这是由于钯催化剂引发的反应活性。
另一个有机合成中的重要反应是还原反应。
还原反应可以将含氧官能团（如酮、醛、酯等）还原为相应的醇。
在化学还原过程中，还原剂通常通过损失一些电子来转移氧原子，从而将氧官能团还原为醇。
而还原反应的机理研究则可以揭示还原剂的选择性和反应速率等重要信息。
例如，氢化钠是一种常用的还原剂，可以将醛和酮还原为相应的醇。
研究发现，氢化钠的机理是通过释放氢气来催化反应。
有机合成中还存在一些非常重要的反应机理，例如过渡金属催化的反应、自由基反应等。
通过研究这些反应的机理和过渡态，我们可以深入理解有机合成反应的本质，并为有机合成方法的发展提供指导。
因此，了解重要反应机理和过渡态对于有机合成领域的研究和发展具有重要意义。
亲核取代反应的机理及影响因素.
教学目标：掌握各种因素对亲核取代反应机理的影响。
教学重点：烷基结构、亲核试剂、溶剂等因素对SN1和S N2 反应的影响教学安排：H1，H3—>H4；40min基本概念：溶剂解：溶剂作为亲核试剂的亲核取代反应，称为溶剂解或溶剂解反应。
溶剂解反应可根据所用的溶剂是水、乙醇还是乙酸，分别称为水解、乙醇解，乙酸解等。
卤代烷的亲核取代反应，既可按S N2 亦可按S N1 机理进行，但究竟按何种机理进行呢？这与卤代烷结构，离去基团亲核试剂和溶剂的性质等诸因素有关，下面分别讨论。
一、烷基结构的影响1．烷基的结构对S N2 反应的影响在卤代烷的S N2 反应中，如果中心碳原子上连接的取代烷基（支链）越多，它们对亲核试剂从碳卤键背后进攻中心碳原子的空间位阻就越大，使得发生有效碰撞的概率大为下降；而在过渡态时众多的支链与中心碳原子要保持在同一个平面内，其张力是很大的，这就使形成过渡态需要有非常高的活化能，这些都将导致卤代烷进行SN2反应的活性下降，反应速率减小。
例如，I-与下面各溴代烷的丙酮溶液中于25℃发生S N2 反应时的相对反应速率为：如果在卤代烷的β- 碳原子上连有支链烷基时，对S N2 反应的速率也有明显的影响，即卤代烷中心碳( α- 碳)原子上连接的烷基体积越大，其空间位阻越大，不利于亲核试剂的攻击。
例如，在C2H5OH 溶剂中C2H5ONa 与下面各溴代烷于55℃发生S N2 反应的相对反应速率为：反应物CH3CH2BrCH3CH2CH2Br(CH3)2CHCH2Br(CH3)3CCH2Br相对速率100 28 3.0 4.2×10-4综上所述，卤代烷进行S N2 反应时，在其它条件相同时，不同结构卤代烷的反应活性次序为：2．烷基的结构对S N1 反应的影响在S N1 反应中，由于决定反应速率的步骤是碳正离子的生成。
因此，烷基子离子越稳，越易形成，生成时的活化能越低，反应速率也越快，由于烷基正离子稳定性的顺序是：(CH3)3C+>(CH3)2CH+>CH3CH2+>CH3+所以，在S N1 反应中，卤代烷的活性顺序为：R3CX>R2CHX>RCH2X>CH3X(3°>2°>1°>CH3X), 例如:卤代烷与AgNO3/EtOH 溶液的反应被认为是S N1 机理。
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课堂总结
练习 4
SN2的立体化学
有机化学
SN2立体化学 行业S倾N力1立体化学
课堂总结
练习 5
背面进攻中心碳 !
手性中心碳的构型翻转 瓦尔登(Walden)转化
有机化学
SN2立体化学 行业S倾N力1立体化学
课堂总结
练习 6
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)
有机化学
√ 影响SN1反应 主要是电子效应
SN2立体化学 行业S倾N力1立体化学
课堂总结 练 习 17
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
SN2立体化学 行业S倾N力1立体化学
课堂总结 练 习 18
反应速率= k [(CH3)3CBr]
有机化学
简介 SN2立体化学 行业S倾N力1立体化学
课堂总结
练习 3
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
有机化学
简介 SN2立体化学 行业S倾N力1立体化学
课堂总结
练习 8
SN1的立体化学
有机化学
SN2立体化学 行S业N倾1力立体化学
课堂总结
练习 9
有机化学
SN2立体化学 行业S倾N力1立体化学
课堂总结
练习 10
有机化学
外消旋化
SN2立体化学 行业S倾N力1立体化学
课堂总结
练习 11
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？
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。
有机化学
SN2立体化学 行业S倾N力1立体化学
课堂总结
练习 15
练习
有机化学
SN2立体化学 行业S倾N力1立体化学 课堂总结 练 习 16
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
请查阅相关资料，以小论文的形式对上述问题 进行阐述。
(可参考：《March 高等有机化学》)
有机化学
SN2立体化学 行业倾S力N1立体化学 课堂总结
练习 12
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
有机化学
SN2立体化学 行业倾S力N1立体化学 课堂总结
练习 13
SN反应机理 总结
SN1和SN2反应机制
行业倾力
1
分子型亲核试剂 Nu： 离子型亲核试剂 Nu-
.. .. ..
H2O;ROH;NH3 … OH-;RO-;CN-;力1立体化学
课堂总结
练习 2
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)
Walden 转化
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
SN2立体化学 行业S倾N力1立体化学
课堂总结
练习 7
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 行业S倾N力1立体化学
有机化学
SN2立体化学 行业S倾N力1立体化学
课堂总结
练习 14
亲核取代反应
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；