sn1 和 sn2 都属于亲核取代反应,但是两者反应机理完全不一样,sn1 是单分子亲核取代,反应分两步进行,决速步是底物解离生成碳正离子中间体,反应速率只和底物浓度有关,sn2 是双分子亲核取代,反应一步完成,没有中间体,是协同反应,反应速率同时受底物和亲核试剂浓度影响,这是两者最核心的本质差别,考试里面经常要求区分两者特点,重点会考察底物偏好 立体构型变化 重排现象 溶剂影响 亲核试剂影响这几个维度,很多同学容易混淆立体化学结果,sn1 会发生外消旋化,sn2 会发生瓦尔登翻转,同时两者适合的底物类型刚好相反,sn1 偏爱叔碳底物,sn2 偏爱伯碳底物,仲碳底物两种反应都有可能发生,需要结合溶剂和亲核试剂综合判断。
sn1 核心特点
反应步数 两步反应,第一步离去基团脱离生成碳正离子,第二步亲核试剂进攻碳正离子完成取代
决速步 第一步碳正离子生成,只涉及底物单个分子,所以叫单分子
速率方程 v 等于 k 乘以底物浓度,和亲核试剂浓度无关
底物偏好 叔碳大于仲碳,苄基烯丙基底物也很容易发生 sn1,伯碳很难发生 sn1
立体化学 碳正离子是平面结构,亲核试剂可以从正反两面进攻,产物发生外消旋化
重排现象 碳正离子可以发生氢迁移或者烷基迁移,生成更稳定碳正离子,会出现重排产物
溶剂偏好 极性质子溶剂可以稳定碳正离子,促进 sn1
亲核试剂 亲核试剂强弱基本不影响 sn1 反应
sn2 核心特点
反应步数 一步协同反应,亲核试剂从离去基团背面进攻,旧键断裂和新键生成同时进行
决速步 这一步同时包含底物和亲核试剂两个分子,所以叫双分子
速率方程 v 等于 k 乘以底物浓度乘以亲核试剂浓度
底物偏好 伯碳大于仲碳,叔碳因为空间位阻太大,很难发生 sn2
立体化学 背面进攻,手性中心发生瓦尔登翻转,构型反转
重排现象 没有碳正离子中间体,所以不会发生重排
溶剂偏好 极性非质子溶剂有利于 sn2,极性质子溶剂会溶剂化亲核试剂,降低 sn2 速率
亲核试剂 亲核试剂越强,sn2 反应速率越快
sn1 和 sn2 特点对照表
| 对比项目 | sn1 | sn2 |
|---|---|---|
| 反应分子数 | 单分子 | 双分子 |
| 反应步骤 | 两步 | 一步协同 |
| 中间体 | 碳正离子 | 无中间体 |
| 速率影响因素 | 只和底物有关 | 底物和亲核试剂都影响 |
| 优选底物 | 叔碳 苄基 烯丙基 | 伯碳 |
| 立体结果 | 外消旋化 | 瓦尔登翻转 |
| 重排产物 | 可以出现 | 不会出现 |
| 优选溶剂 | 极性质子溶剂 | 极性非质子溶剂 |
| 亲核试剂影响 | 几乎无影响 | 亲核试剂越强越快 |
做题判断步骤
第一步 先看底物碳类型,叔碳优先倾向 sn1,伯碳优先倾向 sn2
第二步 看溶剂,极性质子溶剂偏向 sn1,极性非质子溶剂偏向 sn2
第三步 看亲核试剂,如果亲核试剂很强,会促进 sn2
第四步 看产物特征,如果题目给出外消旋产物或者重排产物,直接判定是 sn1,如果出现构型翻转,判定是 sn2
第五步 仲碳属于交界情况,不能单独依靠碳类型下结论,必须全部条件综合判断
补充要点
离去基团对 sn1 和 sn2 都是有利因素,不管哪一种机理,好的离去基团都会加快反应,这个是两者共同点,不要误以为离去基团只影响其中一种,另外如果是强位阻叔碳,就算亲核试剂很强,也很难走 sn2 机理,位阻是 sn2 很大的限制因素。
【常见问题】
问题 1 sn1 和 sn2 各自的特点里面立体化学有什么不同
回答 1 sn1 和 sn2 各自的特点里面,sn1 因为平面碳正离子会外消旋化,sn2 背面进攻会发生瓦尔登构型翻转,这是 sn1 和 sn2 各自的特点最常考区别。
问题 2 sn1 和 sn2 各自的特点里面会不会发生重排
回答 1 sn1 和 sn2 各自的特点里面,sn1 有碳正离子中间体可以发生重排,sn2 没有碳正离子中间体,sn1 和 sn2 各自的特点里面 sn2 不会产生重排产物。
问题 3 sn1 和 sn2 各自的特点里面速率方程差别是什么
回答 1 sn1 和 sn2 各自的特点里面,sn1 速率只和底物浓度有关,sn2 速率同时和底物浓度还有亲核试剂浓度有关,这是 sn1 和 sn2 各自的特点核心区别。
【免责申明】
本内容仅作为有机化学学习参考,部分特殊底物特殊条件会存在例外情况,正式考试请以教材和考纲规定为准。


