親核取代 (SN1/SN2)

親核性(nucleophilicity)

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兩個富電子物種都想進攻一個碳,但其中一個比另一個快得多。親核性衡量的就是一個物種進攻的本事有多強——它把電子對給缺電子碳、並形成鍵的意願有多高。強親核試劑下手快,弱的則慢吞吞。它是動力學性質:說的是反應速度。

微妙之處在這裡。親核性與鹼性有關(兩者都涉及給出電子對),但二者並不相同。鹼性說的是一個物種抓質子(H+)抓得多牢,是熱力學、平衡性質;親核性說的是一個物種進攻碳有多快,是動力學性質。它們常常同向——氫氧根既是比水更強的鹼,也是更強的親核試劑——但也會分道揚鑣。最明顯的分歧出現在沿週期表往下走:鹼性下降(F- > Cl- > Br- > I-),然而在常見的質子溶劑裡親核性卻反方向上升(I- > Br- > Cl- > F-),因為又大又軟、可極化的碘離子溶劑化鬆散,更容易甩開溶劑殼去進攻。

幾條規律支配著親核性。帶負電的勝過其中性共軛體(HO- > H2O;RO- > ROH)。沿同一週期,它跟隨鹼性(HO- > F-)。沿同一族則取決於溶劑:在極性質子溶劑中,大原子獲勝(I- > F-),因為小離子被氫鍵緊緊「關」住;而在極性非質子溶劑中,趨勢又翻回去跟隨鹼性(F- > I-),因為沒有溶劑籠束縛它們。由於親核試劑的強度與體積、再加上溶劑,會把反應推向 SN2 或 SN1,親核性是決定走哪條取代通道的四個關鍵槓桿之一。

在水(質子溶劑)中,I- 是比 F- 更強的親核試劑,但鹼性更弱;換成 DMSO(非質子溶劑)後,F- 反而成了更強的親核試劑,與其更高的鹼性一致了。

親核性說的是速度,鹼性說的是平衡——而溶劑能把趨勢翻過來。

親核性(動力學的、進攻碳的性質)與鹼性(熱力學的、抓質子的性質)常相關但確實不同——一個體積大的強鹼可能是糟糕的親核試劑。

又稱
nucleophilic strength亲核能力親核能力