6.13
在亲核取代反应中,产物的立体化学结果,即 若取代反应发生在手性底物中,则可研究其构型的翻转或保持。
SN2反应具有立体专一性,因为亲核试剂从底物的背面直接进攻, invariably 导致产物构型翻转。
相比之下,SN1 反应不具有立体专一性。这是因为底物首先发生离子化,生成一个sp2杂化的碳正离子中间体,其三个取代基位于同一平面上。
亲核试剂从两侧进攻碳正离子的可能性相等。从前侧进攻会导致产物构型保持不变,而从背面进攻则会引起构型的翻转。
当使用非手性底物时,无论亲核进攻的方式如何,产物的构型均保持不变。
当底物具有手性时,预期会发生完全的外消旋化,从而生成产物对映异构体的外消旋体。然而更常见的情况是仅发生部分外消旋化,导致生成构型翻转产物的对映异构体过量。
对此现象的一个合理解释在于底物的电离步骤,其中碳正离子与离去基团仍松散地结合在一起,在它们扩散开之前大约形成持续十纳秒的紧密离子对。
在此过程中,离去基团部分屏蔽了碳正离子的正面,从而使得亲核试剂从位阻较小的背面进攻碳中心,生成构型翻转的产物。
当离子对完全解离后,碳正离子两端发生取代反应的概率相等,生成外消旋产物。由于在取代过程中同时发生构型翻转和外消旋化,最终得到构型翻转产物的净过量。
本课程深入讨论 SN1 反应中的立体化学结果。
在 SN1 反应的第一步中,亲电子碳和离去基团之间的键离子化,生成碳阳离子中间体。 该机制的第二步是亲核攻击。
在形成的碳正离子中,带正电的碳与三角形平面几何形状进行 sp2 杂化。 由于所有三个取代基都位于同一平面上,因此形成了碳正离子的对称平面,使…