SN2 反应（SN2 reaction）

想象亲核试剂从“后门”悄悄逼近碳原子,正好在离去基团的对面。它一边挤进来,离去基团就一边被从“前门”顶出去——整个过程一气呵成、连续不断,中间没有停顿。这种一步完成、协同进行的“舞步”就是 SN2 反应。“2”表示在缓慢的决速步里有两个分子(底物和亲核试剂)同时参与。

用平实的步骤说明机理:亲核试剂从离去基团的对侧逼近碳(背面进攻)。在反应的最高点——过渡态——碳同时与五个东西相连:进来的亲核试剂、要走的离去基团,以及另外三个基团摊平在一个平面上。随后,离去基团断开,新键完全形成。由于进攻来自背后,剩下的三个基团会里外翻转,就像伞被一阵风吹翻一样——这就是构型的瓦尔登翻转(Walden inversion)。由于两个搭档在这一步里同时相遇,反应速率取决于两者的浓度:速率 = k[底物][亲核试剂],即二级动力学。

SN2 通道对碳周围的拥挤极其敏感。甲基或伯碳几乎没什么阻挡,反应快;仲碳就慢吞吞;而叔碳——被三个大基团围着——实际上被堵死,因为亲核试剂根本够不着后门。所以 SN2 的速率顺序是甲基 > 伯 > 仲 >> 叔。SN2 偏爱好的(强的、常带负电的)亲核试剂和极性非质子溶剂,它是化学家成键时干净、可预测地翻转立体化学的可靠工具。