單分子親核取代反應

單分子親核取代反應親核取代反應嘅其中一種,又可以叫做SN1反應,其中S代表Substitution (取代),N代表Nucleophilic (親核),而個1字講緊嘅係,渠嘅速率控制步驟只係關一種分子事。佢係由克里斯托夫·英果爾德等化學家於1940年第一次提出。

機理

渠嘅機理涉及到碳陽離子。用叔丁基溴同水嘅反應(水解反應)做例子:

離去基團嘅離開

 

可以見到一個叔丁基溴拆開變成一個碳陽離子同帶負電嘅溴離子。第一步需要更多能量,好慢,所以係速率控制步驟

親核體嘅進攻

 

之後,碳陽離子好快咁同親核體反應。由於碳陽離子係sp2雜化嘅,有個平面三角形嘅形狀,所以親核體有兩個地方可以進攻,即係平面嘅上面同下面。所以如果碳陽離子本身有手性,咁樣反應可以得到一個外消旋混合物,入面有兩種光學異構物,一個叫做構型轉化產物,另一個叫構型保持產物

去質子化

 

因爲我們嘅親核體(水)係中性嘅,所以需要經歷多一部去整走個正電荷。另一個水分子會將渠嘅質子搶走,生成產物(叔丁醇)同水合氫離子

條件

碳陽離子嘅穩定性

由上面可以見到,反應中會出一個碳陽離子,所以碳陽離子嘅穩定性好重要。

  • 碳陽離子嘅穩定性順序為:三級碳陽離子>二級碳陽離子>一級碳陽離子>甲基碳陽離子,碳陽離子越穩定,反應越容易發生。但因爲一級碳陽離子同甲基碳陽離子太唔穩定,所以基本上唔會發生單分子親核取代反應。
  • 烯丙基化合物:由於形成到共振雜化體,所以令相應嘅碳陽離子更穩定,有利於反應進行。

溶劑

以下條件有利於反應進行: