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[科普中国]-离核体

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离核体nucleofuge) 是指会从原键结中带走孤对电子的离去基团。例如,在SN2反应中,亲核体攻击一个含有离核体(溴官能基)的有机化合物,同时打破离核体和有机化合物的键结。

简介双分子亲核取代反应反应(SN2)是亲核取代反应的一类,其中S代表取代(Substitution),N代表亲核(Nucleophilic),2代表反应的决速步涉及两种分子。与SN1反应相对应,SN2反应中,亲核试剂带着一对孤对电子进攻具亲电性的缺电子中心原子,形成过渡态的同时,离去基团离去。反应中不生成碳正离子,速率控制步骤是上述的协同步骤,反应速率与两种物质的浓度成正比,因此称为双分子亲核取代反应。无机化学中,常称双分子亲核取代反应类型的反应机理为“交换机理”。1

离核体在SN2中离去机理SN2反应最常发生在脂肪族sp3杂化的碳原子上,碳原子与一个电负性强、稳定的离去基团(-X)相连,一般为卤素阴离子。亲核试剂(Nu)从离去基团的正后方进攻碳原子,Nu-C-X角度为180°,以使其孤对电子与C-X键的σ反键轨道可以达到最大重叠。然后形成一个五配位的反应过渡态,碳约为sp2杂化,用两个垂直于平面的p轨道分别与离去基团和亲核试剂成键。C-X的断裂与新的C-Nu键的形成是同时的,-X很快离去,形成含C-Nu键的新化合物。

2-溴丁烷与氢氧根离子发生SN2生成2-丁醇和溴离子。

上例中,OH-(亲核试剂)进攻2-溴丁烷(底物)发生SN2反应,经过不稳定的过渡态,最终Br-离去,得到2-丁醇。Br-就是离核体。1

离核体的碱性与反应速率离去基团的碱性越强,其离去能力越弱,反之亦然。离子的碱性随着所在周期的增加而降低。对于卤素离子而言,碘离子的碱性最弱,因此碘离子是一个很好的离去基团;氟离子则相反,氟代烃也因此很难发生SN2反应。碱性 F-> Cl-> Br-> I-,离去能力与上述顺序相反。1

本词条内容贡献者为:

李航 - 副教授 - 西南大学