影響SN2反應速率的因素：親核性Nucleophilicity

有機化學的基礎236

1.      親核性試劑有高密度的電子，代表有2種方法可比較2個化合物的親核性。

2.      第一、「陰離子anion」親核劑比「中性neutral」親核劑更容易起反應，舉例來說，OH^－比H2O更像「親核劑」。

3.      第二、「電荷」一樣的「親核性試劑」化合物，帶有「未鍵結電子對的原子」如果「負電性」比較弱，是比較強的「親核劑」；帶有「未鍵結電子對的原子」如果「負電性」比較強，那就是比較弱的「親核劑」。

4.      因為「負電性」比較弱的原子，比較能夠提供它的「電子對」來形成「過渡狀態」，週期符號表同一列或同一行的原子，隨著「負電性」減少，「親核性」增加。

5.      因此，「OH^－」與「F^－」相比，「OH^－」是更好的「親核劑」，因為「氧O」的「負電性」比「氟F」小。

6.      同樣地，「I^－」與「F^－」相比，「I^－」是更好的「親核劑」，因為「碘I」的「負電性」低於「氟F」。「氨NH3」和「水H2O」相比，「氨NH3」是更好的「親核劑」（因為「氮N」的「負電性」比「氧O」低）。

7.      我們沒有辦直接比較不同列也不同行的化合物，舉例來說，「OH^－」和「Cl^－」是不能直接拿來比的，不過，實驗的資訊能提供我們知道誰是比較好的「親核劑」。

8.      某些常見的「親核劑」容易起反應的程度：

RS^－＞I^－＞^－CN＞^－OH＞^－N3＞Br^－＞Cl^－＞H2O

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

 

徐弘毅：

1.      親核性試劑有高密度的電子，這引發二個問題：

2.      第一、親核劑的電子的密度能不能比較呢？比較之後，能不能分成電子密度「比較高」和「比較低」的二種親核劑？

3.      第二、親核劑的原子會有高密度的電子，是因為原子具有「負電性」。原子的「負電性」強弱能不能比較呢？能不能分成「負電性比較強」的和「負電性比較弱」的原子呢？

4.      第一個問題的解答是，依據「親核劑」原子帶有的電子密度，確實可分為，1.電子密度比較強的「陰離子」，和2.電子密度比較弱的「中性」親核劑。

5.      因為「親核劑」攻擊的對象是帶有正電荷的「碳」原子，「親核劑」的電子密度愈高，跟「碳」愈容易正負相吸。所以，「陰離子anion」親核劑比「中性neutral」親核劑更容易起反應，舉例來說，OH^－比H2O更像「親核劑」。

6.      第二個問題的解答是，「親核劑」的「負電性」確實可以比較。「電荷」一樣的「親核性試劑」化合物，如果「負電性」比較弱，是比較強的「親核劑」；如果「負電性」比較強，那就是比較弱的「親核劑」。

7.      「鍵結」的意思是，二個原子彼此提供共享的「價電子」，來滿足原子追求價電殼層最穩定的目標。

8.      所以，愈有能力提供價電子的「親核劑」，愈容易與受攻擊的中心「碳」原子鍵結進入「過渡狀態」。所以，親核劑的「負電性」愈小，「親核性」愈強。

9.      週期符號表的元素的「負電性」強弱的趨勢：（一）同一列的元素，愈往右邊，負電性愈強。例如F的負電性比O強，O又比N強，N比C強。

10.  （二）同一行的元素，愈往下負電性愈弱。例如，Cl負電性比F弱，Br負電性比Cl弱，I的負電性比Br弱。