SN2机制

的年代_N2反应机理

在经历了这是两种不同的取代反应，并谈到了亲核试剂和亲电试剂我们终于可以揭示有机化学中最重要的反应之一的机理了。

叫做年代_N2反应，这将对我们未来的发展非常有用。

目录

1. 的年代_N2反应以构型反转进行
2. S的速率定律_N2总体上是二阶的
3. 小的烷基卤化物反应速度最快(甲基>主>次>>叔)
4. 的年代_N机制通过亲核试剂对卤代烷基的协同背后攻击进行
5. 笔记
6. (高级)参考资料和进一步阅读

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1.的年代_N2反应以构型反转进行

当我们从一个有手性中心的分子开始，比如(S)-2-溴丁烷，这类反应会导致立体化学反演。注意我们从(S)-2-溴丁烷开始，最后得到(R)-2-甲基丁腈。

2.S的速率定律_N2总体上是二阶的

注意反应的速率是如何依赖于亲核试剂和底物的。换句话说，它是a二阶反应。

3.S的反应速率_N小的烷基卤化物反应最快(甲基>主>次>>叔)

最后，注意替换模式的变化烷基卤化物使反应速率发生剧烈变化。注1)”小”烷基像甲基溴这样的卤化物速度很快而叔基取代更强烷基溴化物完全不能分解。

考虑到所有这些数据，我们称这个反应为S_N2机制。S是什么_N2代表?

• 年代ubstitution
• Nucleophilic
• 2分子的速率决定步骤

那么它是如何工作的呢?

4.的年代_N机制通过亲核试剂对卤代烷基的协同背后攻击进行

我们对这个反应的最好解释是它通过有机化学家所说的背后攻击。的亲核试剂方法的烷基与C- br键成180°的卤化物，作为C-(亲核试剂)键形成，C-(离去基团)债券断裂[注2在反应的过渡态，有部分C-(亲核试剂)及C-(离去基团)键(用虚线表示)。注意它的几何形状——不是四面体，而是三角双金字塔。这是五坐标碳，哪怕只有一两飞秒。

在一个你肯定会听到很多次的类比中，就像大风中的一把伞，三组翻转为离去基团叶，导致构型倒置。注意，在没有立体中心的碳上也会发生反转——只是我们无法观察到它，因为没有办法检测到构型的变化。

这个背后攻击机制的伞形隐喻在有机化学中是如此的基础和众所周知，你可以在推特上谈论它，人们就会知道完全你是什么意思?

在下一篇文章中，我们将展示更多这种反应的例子，并解释为什么它是化学中最有用的反应之一。

附注:你可能记得弗雷达也拿过这张很棒的臭氧分解反应的图片。

下一篇文章:为什么是S_N2是强大的

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笔记

注1。数字是近似的。来源-史密斯，M.和3月，J. L.“3月的高级有机化学”第五版。

注2。背后攻击，因为亲核试剂将一对电子贡献到最容易接近的空轨道上，即C-(离去基团)键，该键与键的角度为180°。一对电子进入反键轨道会导致键的断裂。这有点像一个“弹出按钮”。

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(高级)参考资料和进一步阅读

1. Ueber die gegenseitige Umwandlung optischer Antipoden
   《瓦尔登湖》
   化学。的误码率。1896，29(1), 133 - 138
   DOI:10.1002 / cber.18960290127
   在S_N2 .反应也叫《瓦尔登湖》反演以化学家保罗·沃尔登的名字命名。在本文中，他将(+)-氯丁二酸转化为对映体，然后再转化回来。这种导致保留的双重反转过程称为a《瓦尔登湖》循环。
2. 极性和极性连接对消除反应过程的影响。十六。第四系的热分解机理铵化合物
   e·d·休斯，c·k·英戈尔德和c·s·帕特尔
   j .化学。Soc。1933, 526 - 530
   DOI:10.1039 / JR9330000526
   在本文的最后，作者提出了一个重要的观点:当各种级数能被更充分地填充时，被描述为机械变化的“点”很可能会出现为一个区域，因此，正如反应(a)一样，我们现在通过考虑一系列(Bl)-(B2)机制来概括反应(B)的原始概念，这两个极端都已在实验中得到了证明”。基本上就是S_N1和S_N教授的两种机制是连续统一体的两个极端，而在实践中，大多数反应介于两者之间。
3. 饱和碳原子的取代机制。第三部分。磺胺类化合物降解动力学研究
   约翰·l·格利夫，爱德华·d·休斯，克里斯托弗·k·英戈尔德
   j .化学。Soc。1935, 234 - 244
   DOI:10.1039 / JR9350000236
   这是一篇有用的论文——开头的术语“S”_N1”和“S”_N图1和图2描述了这两种机制如何根据衬底的结构进行竞争。
4. 脂肪族取代和瓦尔登反转。第一部分
   E. D. Hughes, F. Juliusburger, S. Masterman, B. Topley和J. Weiss
   j .化学。Soc。1935, 1525 - 1529
   DOI:10.1039 / JR9350001525
   将外消旋化速率与放射性碘离子摄取速率相关联的经典研究。因为这个实验是在20世纪初进行的^th在核化学刚刚起步的一个世纪里，碘离子暴露在中子源(Ra/Be)下就具有了放射性，而确切的同位素还没有确定。
5. 饱和碳原子的取代机制。四十二章部分。引言，并简单介绍了氯离子相互作用动力学烷基氯化物在丙酮
   B. D. de la Mare
   j .化学。Soc。1955, 3169 - 3173
   DOI:10.1039 / JR9550003169
   本文的表2展示了简单S的速率下降_N2 .反应(芬克尔斯坦位移Cl与³⁶Cl^{- - - - - -}在这种情况下)从甲基-> -乙基->异丙基。从甲基->乙基或乙基->，速率降低50-80倍异丙基。
6. 饱和碳原子的取代机制。第二十六章部分。空间位阻的rôle。(A节)引言，以及甲基、乙基、正丙基反应的动力学研究异丁基和新戊基溴与乙基钠在干乙基中酒精
   I.陀思妥夫斯基和E. D.休斯
   j .化学。Soc。1946, 157 - 161
   DOI:10.1039 / JR9460000157
   本文表一显示了S的反应速率的降低_N2 R- br与OEt-的反应，当R从甲基-> -乙基->n丙基- >异丁基->t戊。这可以归因于立体力学，因为取代碳的背面攻击变得越来越具有挑战性。
7. 禁止瓦尔登反转的双环结构。三泰烯及其衍生物的进一步研究，包括1-溴三泰烯
   保罗·d·巴特利特和爱德华·s·刘易斯
   美国化学学会杂志1950年,72(2), 1005 - 1009
   DOI:1021 / ja01158a094
   1-溴三烯在各种各样的条件下都是惰性的，这是由于它的结构——背面接近C-Br键基本上是不可能的，而且由于桥头堡的几何结构，形成sp²这个位置的碳是非常不受欢迎的，阻碍了阳离子或自由基的形成。在第一段，Bartlett教授提到:当时正在进行的将这项研究扩展到碳离子和自由基的工作因第二次世界大战而中断，在此报告。”
8. 反应动力学和瓦尔登反演。第六部分空间取向与卤素原子和取代羟基取代机理的关系
   W. A.考德里，E. D.休斯，C. K.英戈尔德，S.马斯特曼和A. D.斯科特
   j .化学。Soc。1937, 1252 - 1271
   DOI:10.1039 / JR9370001252
   摘要中列出的要点值得一读，以了解影响S的因素_N1和S_N2通道。
9. 构象分析。四、环己基对甲苯磺酸酯的双分子位移速率及对甲苯磺酸酯基团的构象平衡常数
   欧内斯特·埃利尔和罗兰·s·罗
   美国化学学会杂志1957年,7i9 (22)， 5995-6000
   DOI:1021 / ja01579a040
   本文描述了一个经典的S_N2 .实验独联体-和反式-4 -t-butylcyclohexyltosylate。的反式酯反应快19倍独联体因为椅子的翻转。由于t-丁基，反环势垒极高(t丁基基本上是“锁定”在赤道位置)，这将在一个值。
10. 亲核取代(S_N2):依赖亲核试剂，离去基团、中心原子、取代基和溶剂
    Trevor A. Hamlin, Marcel Swart, F. Matthias Bickelhaupt
    ChemPhysChem2018，19(11), 1315 - 1330
    DOI:1002 / cphc.201701363
    最近的一篇论文通过计算检验了各种变量对S的影响_N反应能量学。
11. 饱和碳原子的溶解力位移反应
    Andrew Streitwieser, Jr.
    化学评论195656(4), 571 - 75
    DOI：10.1021 / cr50010a001
    Streitwieser教授(加州大学伯克利分校)的早期综述是对早期文献的全面综述SN1和SN2反应。