SN1 和 SN2 都属于饱和碳原子上的亲核取代反应,反应结果都是亲核试剂进攻底物,离去基团脱离,生成取代产物,二者核心相同点是反应类型归类一致,都是亲核取代,但是反应机理完全不一样,SN1 是单分子亲核取代,反应第一步先解离生成碳正离子中间体,整个反应速率只和底物浓度有关,SN2 是双分子亲核取代,亲核试剂和底物同时参与决速步,反应速率同时受底物和亲核试剂浓度影响,这也是两种反应最根本的差别,高中和大学有机化学考试里面,这个知识点是高频考点,经常要求对比异同,判断某一个卤代烷优先发生 SN1 还是 SN2,SN1 容易出现外消旋化,SN2 会发生瓦尔登构型翻转,这两个特征是做题最关键的识别标志,很多学生容易混淆,把构型翻转当成 SN1 的特点,属于经典易错点,理解两种反应异同,需要从反应级数 中间体 立体化学 底物结构 溶剂效应 亲核试剂影响多个维度综合对比,不能只记住名称。
相同点
两类反应的反应本质一致,都是饱和碳上的亲核取代,进攻物种是带负电或者带有孤对电子的亲核试剂,底物上都存在可以脱离的离去基团,比如卤素 磺酸根,最终产物是离去基团被亲核基团替换。
反应都属于卤代烷最典型的反应,很多时候同一个底物在不同条件下,SN1 和 SN2 会发生竞争,并不是只能单独发生其中一种,两种反应可以同时存在,只是哪一种占主导由条件决定。
不同点原理
SN1 单分子亲核取代,决速步骤是 C 和离去基团之间的键断裂,生成碳正离子,这一步只涉及底物单个分子,所以叫单分子,碳正离子是平面结构,亲核试剂可以从平面两侧进攻,所以产物经常外消旋。
SN2 双分子亲核取代,旧键断裂和新键生成是同步完成,没有独立碳正离子中间体,亲核试剂必须从离去基团背面进攻中心碳原子,中心碳构型发生翻转,也就是瓦尔登翻转,因为决速步同时有底物和亲核试剂两个分子参与,所以叫双分子。
判断区分步骤
第一步 看底物碳类型,叔碳底物容易稳定碳正离子,优先 SN1,伯碳位阻小,背面进攻容易,优先 SN2,仲碳两种反应都可以竞争。
第二步 看亲核试剂,强亲核试剂有利于 SN2,亲核试剂强弱对 SN1 速率几乎没有影响。
第三步 看溶剂,极性质子溶剂可以稳定碳正离子,促进 SN1,极性非质子溶剂有利于 SN2。
第四步 看离去基团,好的离去基团对 SN1 和 SN2 都有促进作用。
第五步 观察立体化学结果,出现外消旋判断 SN1,出现构型翻转判断 SN2。
异同对照表
| 对比项目 | SN1 | SN2 |
|---|---|---|
| 反应级数 | 一级反应 | 二级反应 |
| 决速步分子数 | 单分子 | 双分子 |
| 中间体 | 碳正离子 | 无中间体,协同反应 |
| 立体化学 | 外消旋化 | 瓦尔登构型翻转 |
| 底物倾向 | 叔卤代烷优先 | 伯卤代烷优先 |
| 亲核试剂影响 | 影响很小 | 强亲核试剂加速反应 |
| 溶剂效应 | 极性质子溶剂有利 | 极性非质子溶剂有利 |
| 重排现象 | 容易发生碳正离子重排 | 不会发生重排 |
拓展知识点
SN1 因为存在碳正离子,很容易伴随重排,比如氢迁移或者甲基迁移,生成更稳定碳正离子,这个特征 SN2 不存在,SN2 是协同一步反应,没有碳正离子,所以不会重排。
仲卤代烷是最特殊的,它既可以走 SN1 也可以走 SN2,做题的时候一定要结合题目给的溶剂和亲核试剂综合判断,不能只凭仲碳就直接下定论,这是考试最容易丢分的地方。
【常见问题】
问题 1 SN1 和 SN2 反应为什么 SN1 会外消旋
回答 1 SN1 和 SN2 反应对比里面,SN1 第一步生成平面碳正离子,亲核试剂可以从平面正反两面进攻,所以产物外消旋,SN2 是背面进攻,只会发生构型翻转,不会外消旋。
问题 2 SN1 和 SN2 反应哪一种会出现碳正离子重排
回答 2 SN1 和 SN2 反应当中,只有 SN1 存在碳正离子中间体,所以 SN1 容易发生重排,SN2 是协同一步反应,没有碳正离子,SN2 不会发生重排。
问题 3 SN1 和 SN2 反应,叔卤代烷更倾向哪一种
回答 3 SN1 和 SN2 反应对比,叔卤代烷位阻很大,亲核试剂很难背面进攻,但是可以稳定碳正离子,所以叔卤代烷优先发生 SN1,伯卤代烷优先 SN2。
问题 4 SN1 和 SN2 反应,强亲核试剂对哪一个影响更大
回答 4 SN1 和 SN2 反应里面,强亲核试剂会明显加快 SN2 反应,SN1 决速步只和底物解离有关,亲核试剂强弱基本不影响 SN1 反应速率。
【免责申明】
本文内容为有机化学知识点科普学习资料,仅作为考试复习参考,特殊底物特殊条件下会存在例外情况,答题请以教材和考试大纲要求为准。


