比较亲电取代反应与亲核取代反应异同点?

如题所述

1、反应性质不同

(1)亲电取代反应是化合物分子中的原子或原子团被亲电试剂取代的反应。

(2)亲核加成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。亲电加成反应,是不饱和键的加成反应。

2、代表性反应不同

(1)亲电取代反应主要发生在芳香体系或富电子的不饱和碳上,最重要的亲电取代反应是苯环上的亲电取代反应-芳香亲电取代反应。

亲电加成反应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。

(2)亲核加成反应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。

3、反应机理不同:

(1)在亲电取代反应中,亲电试剂在一定条件下离解为具有亲电性的正离子E+。接着E+进攻苯环,与苯环的π电子很快形成π络合物,π络合物仍然保持苯环的结构。π络合物中的亲电试剂E+进一步与苯环的一个碳原子直接连接,形成σ络合物。四个π电子分布在五个碳原子上形成p-π共轭体系。

(2)亲核加成反应过程中,一般是亲核试剂中带负电荷的部分(即亲核部分)先进攻底物中不饱和化学键带部分正电荷一端原子,并与之成键,π键断开形成另一端原子的负离子中间体,然后试剂中的亲电部分与负离子中间体结合,形成亲核加成产物。

扩展资料

亲电取代反应主要发生在芳香体系或富电子的不饱和碳上,就本质而言均是较强亲电基团对负电子体系进攻,取代较弱亲电基团。但对于芳香体系和脂肪体系,由于具体环境不同,其反应历程亦有所不同。

脂肪体系亲电取代反应与芳香体系有较大不同,其机理更类似于脂肪族的亲核取代反应,一般可分为SE1和SE2,这与脂肪族亲核取代机理中的SN1和SN2类似。而卡宾插入反应这样先插入,再消去的历程就称为SE2。

参考资料来源:百度百科-亲电取代反应

参考资料来源:百度百科-亲核加成反应

参考资料来源:百度百科-亲电加成反应

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第1个回答  推荐于2018-09-25

由于苯环上离域的π电子分布在分子平面的上下两侧,电子云暴露,受原子核约束力较σ电子小,比较容易受亲电试剂的进攻,发生亲电取代反应。

常见的能与苯发生反应的亲电试剂有:O2N+,R+,R-C+=o, SO3, X2等(一般情况下Lewis酸属于亲电试剂)。大量实验结果表明,苯与亲电试剂发生亲电取代反应的机理如下:

1、亲电试剂与苯环的π电子互相作用生成σ络合物,

2、σ络合物消去一个氢离子,又恢复苯环稳定的结构,得到亲电取代产物。

以下图片是以苯环与氯气在三氯化铁的作用下发生亲电取代的历程:




亲核取代反应简称SN。饱和碳上的亲核取代反应很多。例如,卤代烷能分别与氢氧化钠、醇钠或酚钠、硫脲、硫醇钠、羧酸盐和氨或胺等发生亲核取代反应,生成醇、醚、硫醇、硫醚、羧酸酯和胺等。醇可与氢卤酸、卤化磷或氯化亚砜作用,生成卤代烃。卤代烷被氢化铝锂还原为烷烃,也是负氢离子对反应物中卤素的取代。当试剂的亲核原子为碳时,取代结果形成碳-碳键 ,从而得到碳链增长产物,如卤代烷与氰化钠、炔化钠或烯醇盐的反应。

亲核取代反应。

由于反应物结构和反应条件的差异,SN有两种机理,即单分子亲核取代反应SN1和双分子亲核取代反应SN2。SN1的过程分为两步:第一步,反应物发生键裂(电离),生成活性中间体正碳离子和离去基团;第二步,正碳离子迅速与试剂结合成为产物。总的反应速率只与反应物浓度成正比,而与试剂浓度无关。S 

N2为旧键断裂和新键形成同时发生的协同过程。反应速率与反应物浓度和试剂浓度都成正比。能生成相对稳定的正碳离子和离去基团的反应物容易发生SN1,中心碳原子空间阻碍小的反应物容易发生SN2 

。如果亲核试剂呈碱性,则亲核取代反应常伴有消除反应,两者的比例取决于反应物结构、试剂性质和反应条件。低温和碱性弱对SN取代有利。 

在有机化学制备中,要把现有的试剂转化成自己所需要的物质,而该物质只是官能团上有些差别,这时候取代反应便能解决我们的问题,例如工业上制备氯仿,则需要用到甲烷和氯气,使甲烷上的氢原子被氯原子取代生成氯仿等等,在这里,氯气可以看做是亲核试剂,其实质就是氯原子取代了氢原子在碳上的位置。所以取代反应是有机化学上一个很重要的内容。下面我就来介绍一下取代反应。

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分正电荷的碳上,碳原子被带有负电或部分负电的亲核试剂(Nu:-)进攻而取代。

编辑本段常分为两种反应机构有2种: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。 常发生于:

碳上取代基较多(如:异丙基),使得相应碳正离子的能量更低,更加稳定。同时位阻效应也限制SN2机理中亲核试剂的进攻。 

对碳正离子生成有利条件:有许多推电子基帮助稳定碳阳离子(苄基型碳正离子、烯丙型碳正离子>三级碳正离子>二级碳正离子>一级碳正离子>甲基正离子),一级碳正离子几乎不能够单独存在,会立刻发生重排,转化为更稳定的内能更低的碳正离子。 碳正离子的稳定性越高,越有利于SN1反应。

SN1亲核取代反应特性:

反应速率决定步骤在于离解一步(第一步),所以根据动力学理论推断该反应为一级速率反应,r=K[反应物]。 

从立体化学观点来看,该反应的反应物若为光学异构物之一,则产物反转机率略大于50%。在碳阳离子形成时,整个分子略呈现平面三角形,亲核体可以由平面三角形上下两侧进行攻击,形成新分子。故理论上反转机率为50%,但因原先脱离的阴离子影响碳阳离子,故亲核剂倾向由反侧攻击形成反转的产物。 

该反应适合在高极性稍有质子性溶剂中进行,高极性有助于利用本身极性带有的部分负电稳定碳阳离子,稍有质子性溶剂提供质子与较强亲核剂(通常是被脱离的)化合有助于反应平衡往产物移动。

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反应中间体,随后离去基团离去,完成取代反应。

常发生于:

碳原子取代较少(如:-CH3),可较容易使SN2反应发生。 

对碳正离子生成有不利条件的环境下:有许多拉电子基或较少推电子基(甲基正离子>一级碳正离子>二级碳正离子>三级碳正离子>苄基型碳正离子、烯丙型碳正离子)。 

SN2亲核取代反应特性:

反应速率决定在两个因素上:强亲核剂的浓度高低与反应物的浓度高低,所以根据理论推断该反应为典型的二级速率反应,r=K[反应物][Nu:-]。 

从立体化学观点来看,该反应反应物若为光学异构物之一,则产物构型翻转机率为100%(完全反转),因为只能从反侧攻击,故产物必定反转。 

反应适合在非质子性溶剂中进行,因为非质子性溶剂不会与亲核试剂形成氢键使活化能增大而阻碍反应。

溶剂的极性对SN2的影响:因为反应物和中间体都是带负电荷的,体系的通常没有变化,只是电荷分散程度不同。但是溶剂极性太大,会使发生亲核试剂发生溶剂化作用而导致平衡反方向移动。

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第2个回答  2013-03-04
反应机理上,当缺电子基团(E+)进攻富电子基团(或化合物),会发生亲电取代,典型的是芳环上的亲电取代反应,芳环具有π体系,富电子基团。亲电取代一般按机理分为SN1与SN2两种,其中SN1反应历程可能会导致产物生成外消旋体,且有可能重排。SN2历程会发生瓦尔登反转,导致被进攻物中心碳原子构型反转。
而亲核取代是负电荷中心或电负性较高基团(Nu-)进攻正电荷中心或缺电子基团,典型的是齐齐巴宾反应,吡啶与氨基钠反应,氨基负离子NH2-进攻吡啶环上的2-位生成2-氨基吡啶,因为吡啶环上的氮原子电负性强于其余五个碳原子,在吡啶环上的2,4,6-位倾向于形成稳定的碳正离子中心,利于氨基负离子进攻。
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