亲电取代反应是亲电试剂进攻化合物负电部分,取代其它基团的化
学反应。一般发生于芳香族化合物,是一种向芳香环系引入官能团的
重要方法,是芳香族化合物的特性之一。被取代的基团通常是氢原子,
但其他基团被取代的情形也是存在的。一般来说,亲电取代特指芳香
亲电取代。另一种比较少见的亲电取代反应是脂肪族的亲电取代。
芳香系亲电取代机理一致,下图给出了苯环的一般历程,亲电基团首
先与芳香环电子结合形成π络合物,之后再过渡到一个中间体σ络合
物。最后当新基团亲电能力强于氢离子时,就会从芳香环上脱去氢离
子完成反应。
亲核取代反应是指有机分子中与碳相连的某原子或基团被作为
亲核试剂的某原子或基团取代的反应。在反应过程中,取代基团提供
形成新键的一对电子,而被取代的基团则带着旧键的一对电子离去。
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分负电的亲核试剂(Nu:−)
进攻,与该碳原子相连的某原子或基团被取代。
常分为两种反应机构:
单分子亲核取代反应(SN1)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SN1反应。
双分子亲核取代反应(SN2)较强亲核剂直接由背面进攻碳原子,并
形成不稳定的一碳五键的过渡态,随后离去基团离去,完成取代反应。
这类反应是有机化学中非常重要的一类反应,不论在理论研究中
还是在有机合成实际中都是极其有用的一类反应。
影响因素
1.底物的烃基结构:反应底物的分子烃基中C上的支链越多,SN2
的反应越慢。通常,伯碳上最容易发生SN2,仲碳其次,叔碳最难。
的碱性愈弱、愈稳定,就愈容易离去。-C公用的一对电子离去的。
通常,L
2.离去基团(L):一般来说,离去基团越容易离去,SN2越快。
反应时,L是带着原来与
3.亲核试剂(Nu:):亲核试剂的亲核性愈强,浓度愈高,反应速度愈
快。
4.溶剂的种类:极性溶剂中,sn1反应容易发生。对sn2反应不
利。非极性溶剂则相反。碳正离子在极性溶剂中比在非极性溶剂中稳
定。sn2的中间体电荷分散,在非极性溶剂中更稳定。
亲核加成,如果进攻试剂本身已不具有获取电子倾向,反而有
提供电子能力,如醇、-SH(巯)、胺基与炔反应时,是有提供电子能
力的RO-(不是离子,未达到电离程度)先进攻炔键,称亲核加成。
此反应是由亲核试剂与底物发生的加成反应。反应发生在碳氧双
键、碳氮叁键、碳碳叁键等等不饱和的化学键上。最有代表性的反应
是醛或酮的羰基与格氏试剂加成的反应。
例如:RC=O+R'MgCl→RR'C-OMgCl
再水解得醇,这是合成醇的良好办法。在羰基中,O稍显电负性;
在格氏试剂中,C-Mg相连,Mg稍显电正性,C是亲核部位。于是格
式试剂的亲核碳进攻亲电的羰基碳,双键打开,新的C-C键形成。
水、醇、胺类以及含有氰离子的物质都可以与羰基加成。碳氮叁键(氰
基)的亲核加成主要表现为水解生成羧基。
此外,端炔的碳碳叁键也可以与HCN等亲核试剂发生亲核加成,
如乙炔和氢氰酸反应生成丙烯腈(CH=CH-CN)。
其他重要的亲核加成反应有:麦克尔加成、醇醛加成/缩合、
Mukaiyama羟醛反应等等。[
亲电加成反应是不饱和键的加成反应,是π电子与试剂作用的
结果。π键较弱,π电子受核的束缚较小,结构较松散,因此的作为
电子的来源,给别的反应物提供电子。反应时,把它作为反应底物,
与它反应的试剂应是缺电子的化合物,俗称亲电试剂。这些物质中有
酸的质子,极化的带正电的卤素,又叫马氏加成,由马尔科夫尼科夫
规则而得名:“烯烃与氢卤酸的加成,氢加在氢多的碳上”。(氢多加氢)
广义的亲电加成反应是由任何亲电试剂与底物发生的加成反应。
亲电加成有多种机理,包括:碳正离子机理、离子对机理、环鎓
离子机理以及三中心过渡态机理.
主要的亲电加成反应类型,对于烯烃,主要有:卤素加成反应、
加卤化氢反应、水合反应、氢化反应、羟汞化反应、硼氢化-氧化反
应、Prins反应,以及与硫酸、次卤酸、有机酸、醇和酚的加成反应;
对于炔烃,主要有:卤素加成反应、加卤化氢反应和水合反应。由于
sp碳原子的电负性比sp2碳原子电负性强,与电子结合得更为紧密,
故炔烃的亲电加成反应一般比烯烃要慢。
亲核试剂(nucleophile,意思为原子核的喜好物),又叫亲核基,
指具有亲核性的化学试剂,可用:Nu表示。所谓亲核试剂就是一种电
子对供体,即刘易斯碱。在反应过中,它倾向于与电正性物种结合,
因为原子核是电正性的,所以“亲核”即是指亲“电正性”。亲核性是有
机化学的一个概念。它用来衡量一个试剂给电子能力的强弱。一般而
言,与亲电试剂反应中,亲核试剂亲核性越高,反应越容易。亲核性
与碱性类似,但有所不同。很多情况下碱性高的物质亲核性也高,比
如胺的碱性和亲核性均强于醇。但不尽然,比如膦的碱性弱于
胺,而亲核性则强于胺。在反应中它们是电子对的给予体,即Lewis
碱。一些常见的亲核试剂有:H-,BH
4
-,HSO
3
-,HO-。
对原子核有显着结构上的亲和力,而起反应的试剂称为亲核试剂。
亲核试剂是具有未共享电子对的中性分子和负离子,是电子对的给予
体,它在化学反应过程中以给出电子或共享电子的方式和其他分子或
离子生成共价键。亲核试剂通常是刘易斯碱,但是,虽然亲核试剂和
Lewis碱都是结合质子的,但是他们之间并没什么联系。
亲电体(英语:Electrophile,意思为电子喜好者)为一化学术
语,指在化学反应中对含有可成键电子对的原子或分子)有亲和作用
的原子或分子。亲电试剂一般都是带正电荷的试剂或具有空的p轨道
或者d轨道,能够接受电子对的中性分子
因为亲电试剂可以接受电子,所以它们是刘易斯酸(见酸碱反应
理论)。大多数亲电试剂为正电性,有一个原子带正电,或有一个原
子不具备八隅体电子。
亲电试剂进攻亲核试剂上电子集中的部位。由这类亲电试剂进攻
而发生发反应称为亲电反应。有机化学中常见的亲电子试剂有阳离子
(如H+和NO
2
+)、极性分子(如卤化氢、卤代烃、酰卤,和羰基化合
物)、可极化中电性分子(如Cl
2
和Br
2
)、氧化剂(如有机过氧酸)、
不具备八隅体电子的试剂(如卡宾和自由基)、以及某些刘易斯酸(如
BH3和DIBAL)。
有机磷化合物,碘代乙酸和环氧化物等,前者包括二异丙基氟磷
酸和甲基氟磷酸异丙酯。F+、Cl+、Br+等带正电荷试剂或BF
3
、AlCl
3
,FeF
3
等刘易斯酸(Lewisacid)。
怎么判断是亲电加成还是亲核加成?
如果进攻试剂本身已不具有获取电子倾向,反而有提供电子能力,
如醇、-SH(巯)、胺基与炔反应时,是有提供电子能力的RO-(不是
离子,未达到电离程度)先进攻炔键,称亲核加成。
此反应是由亲核试剂与底物发生的加成反应。反应发生在碳氧双键、
碳氮叁键、碳碳叁键等等不饱和的化学键上。最有代表性的反应是醛
或酮的羰基与格氏试剂加成的反应。
如果进攻试剂是获取电子倾向强烈的,如卤素、氯化氢(中的H+)
等,与烯、炔加成反应时,先是由亲电的部分(H+、X+)进攻多电子
的烯、炔的重键,称亲电加成
亲电取代是芳香族所发生的反应,即苯环上的H被其他基团取代
的反应,还有卡宾的亲电取代,羰基α-H的卤代等亲核取代就比如卤代
烃的水解啦,或者反过来醇羟基被卤素原子取代
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