影響SN2反應速率的因素：離去基Leaving group與溶劑Solvent

有機化學的基礎237

1.      【離去基Leaving Group】 S_N2反應的「反應速率」也深受「離去基」特性的影響。最容易脫離的「離去基」，是那些與「碳」的之間鍵能很弱的「離去基」，與能夠吸附負電荷的「離去基」。

2.      「氯」、「溴」、「碘」都是很好的「離去基」。其中「氯化烷」是比較不會起S_N2反應的，「碘化烷」是最容易起反應的。不過，「碘化烷」是價格最貴，也最難製備。

3.      【溶劑Solvent】「溶劑」對「S_N2反應速率」的影響，隨著「親核劑」不同，而效果不同。

4.      如果「載體」（中心「碳」原子）跟「親核劑」都是無極性的，增加「溶劑」「極性」會增加「S_N2反應速率」，因為這樣可穩定「過渡狀態」。在「過渡狀態」的時候，化學鍵有極性。

5.      相反地，一個帶有「負電荷」的「親核性試劑」與「中性載體」，在「極性溶劑」中的反應進行的「速率」，比在「中性溶劑」中進行的「速率」緩慢，因為，因為溶劑對「初始物質『親核劑』的定域電荷」的穩定作用，大於對「過渡狀態散佈的電荷」的穩定。

6.      【應用S_N2反應來合成：Synthetic Utility of S_N2 Reaction】利用S_N2反應，就能夠把一個「鹵烷」轉換各種不同「取代基」的化合物。

7.      利用不同的「親核性試劑」，鹵烷可反應成「胺amine」、「烷基疊氮alkyl azides」、「醇alcohols」、「醚ethers」、「硫醚thioether」和其他鹵烷。這些產物，還可以繼續轉換成其他物質。

n   翻譯編寫 Marye Anne Fox, James K. Whitesell《Organic Chemistry》

 

徐弘毅：

1.      「親核劑」與受攻擊的「碳」結合成「過渡狀態」，要順利變成「產物」，「離去基」必須很容易脫離。

2.      最容易脫離的「離去基」，是那些與「碳」的之間鍵能很弱的「離去基」，與能夠吸附負電荷的「離去基」。

3.      如果「離去基」與「碳」之間的鍵能很弱，代表很容易斷裂，這使得「親核劑」很有機會利用「背側攻擊」的撞擊力道，撞斷「碳」與「離去基」的化學鍵。

4.      「過渡狀態」是「親核劑與碳」的化學鍵和「離去基與碳」的化學鍵，互相競爭的狀態。

5.      「過渡狀態」中，「親核劑」會大力推擠自己的「電子」給「碳」，這股推力會造成「碳」把一些「電子」推往「離去基」方向。

6.      如果「離去基」不太需要「電子」，那就會有一股力量把「電子」推回給「親核劑」，這樣一來就造成「親核劑」與「碳」脆弱的「化學鍵」斷裂，反應失敗。

7.      相反地，如果「離去基」非常需要電子，那就會順勢把「親核劑」推過來的電子奪走，造成「化學鍵」斷裂，「過渡狀態」順利成為「產物」。