亲核反应与亲电反应

亲核反应（合成醇、胺、酯、腈等化合物）

定义与核心特征

• 定义‌：亲核反应是由‌亲核试剂‌（富电子或带负电荷的分子/离子）攻击缺电子中心（亲电中心）引发的有机反应‌。
• ‌核心特征‌：
  • 亲核试剂提供电子对，与缺电子的亲电中心形成新键‌。
  • 反应方向由电子密度差异驱动，亲核试剂进攻正电性区域（如羰基碳、卤代烃中的碳）‌

亲核试剂与亲电中心

• ‌亲核试剂‌：
  • 类型：负离子（如OH⁻、CN⁻）、中性分子（如NH₃、H₂O）、含孤对电子的化合物（如RO⁻）‌。
  • 强度影响因素：电荷密度越高、体积越小、溶剂化作用越弱的试剂亲核性越强‌。
• ‌亲电中心‌：
  • 常见位点：带正电荷的碳（如羰基碳）、与强电负性原子相连的碳（如C-X中的X为卤素）‌。

‌主要反应类型

• 亲核取代反应‌：
  • ‌SN2‌：单步协同反应，试剂从背面进攻导致构型翻转（如CH₃Br与OH⁻反应生成CH₃OH）‌。
  • ‌SN1‌：分步反应，首先生成碳正离子中间体（如叔卤代烃的水解）‌。
• ‌亲核加成反应‌：
  • 发生于不饱和键（如羰基、氰基），亲核试剂进攻带正电的碳（如醛/酮与格氏试剂生成醇）‌。

反应机理关键点‌

• SN2机理‌：
  • 试剂与底物同时参与过渡态，空间位阻越小反应越快（如伯卤代烃反应活性高）‌。
• ‌SN1机理‌：
  • 通过碳正离子中间体进行，反应速率与底物稳定性相关（如三级碳正离子更稳定）‌。
• ‌加成机理‌：
  • 亲核试剂进攻不饱和键的正电端，形成负离子中间体后结合亲电基团（如HCN与羰基反应）‌

1. ‌亲核取代反应（SN1 和 SN2）‌

• ‌SN2 反应（双分子亲核取代）‌
  • ‌实例‌：溴甲烷与氢氧化钠反应生成甲醇CH3​Br+OH⁻→CH3​OH+Br⁻
  • ‌机理‌：
    • 单步协同反应，亲核试剂（OH⁻）从背面进攻α-碳，导致‌构型翻转‌（瓦尔登翻转）。
    • 适合‌伯卤代烃‌（空间位阻小），溶剂为‌极性非质子溶剂‌（如DMF）以加速反应。
• ‌SN1 反应（单分子亲核取代）‌
  • ‌实例‌：叔丁基氯水解生成叔丁醇(CH3​)3​C-Cl+H2​O→(CH3​)3​C-OH+HCl
  • ‌机理‌：
    • 分两步进行：先离解生成‌碳正离子中间体‌，再与亲核试剂结合。
    • 适合‌叔卤代烃‌（碳正离子稳定），溶剂为‌质子性溶剂‌（如水或醇）以稳定中间体。

2. ‌亲核加成反应‌

• ‌醛/酮与氰化氢（HCN）生成腈醇