S_N1 反应:机理

请记住，当叔卤代烃在水溶液中反应生成亲核取代产物时，只有底物参与决速步。这种单分子 S_N1 反应通过多步机理进行。

第一步中，卤代烷通过一个高能量的过渡态发生电离，生成叔碳正离子中间体和卤素离子。极性溶剂水的电离能力有助于卤素离子的离去。该异裂过程缓慢且高度吸热，活化能较高，因此为反应的速率决定步骤。

在没有溶剂的情况下，即在气相中，活化能几乎高出七倍。

第一步产生的离子通过水分子的溶剂化作用而得以稳定。所形成的碳正离子是一种强亲电试剂，能够很容易地与水等弱的中性亲核试剂——即该反应的溶剂——发生反应。

在第二步中，水作为路易斯碱，将其电子提供给碳正离子，生成质子化的物种——氧鎓离子。由于形成了新的化学键，该过程具有强烈的放热性，并伴随一个低能量的过渡态。

第三步中，氧鎓离子向水分子失去一个质子，此时水分子作为布朗斯特碱发挥作用。ønsted碱，生成两种产物： 叔丁基叔丁醇和水合氢离子。

总之，S_N1 机理包含两个核心取代步骤，当使用不带电荷的亲核试剂时，最后还需经历一个额外的质子转移步骤。

多步S_N1反应与单步S_N2反应不同，前者在亲核试剂进攻之前，碳原子与离去基团之间的化学键已经断裂。

此外，虽然 S_N1 反应包含两个过渡态和一个中间体，但 S_N2 反应只有一个过渡态，没有中间体。