亲核取代（S _N 1 /S _N 2）

亲核取代是电子对供体（亲核试剂，Nu）与电子对受体（亲电子试剂）的反应。sp ^{3 -}杂化的亲电子试剂必须具有离去基团（X）以便发生反应。

亲核取代的机制

术语S _N 2意味着两个分子参与实际的过渡态：

离去基团的离开与亲核试剂的背面攻击同时发生。因此，S _N 2反应导致立体中心的可预测配置 - 其进行反转（配置的反转）。

在S _N 1反应中，首先形成平面碳鎓离子，然后与亲核试剂进一步反应。由于亲核试剂可从任一侧自由攻击，因此该反应与外消旋化有关。

在两个反应中，亲核试剂与离去组竞争。因此，人们必须意识到离去群体应该拥有什么属性，以及什么构成了良好的亲核试剂。因此，值得知道哪些因子将决定反应是否遵循S _N 1或S _N 2途径。

非常好的离去基团，例如三氟甲磺酸酯，甲苯磺酸酯和甲磺酸酯，稳定初期的负电荷。该电荷的离域反映在这些离子不被认为是亲核的事实中。

氢氧化物和醇盐离子不是很好的离去基团; 但是，它们可以通过路易斯酸或布朗斯台德酸来活化。

环氧化物是一个例外，因为它们在进行亲核取代时会减轻它们的环应变，酸的活化是可选的：

三氟甲磺酸盐，甲苯磺酸盐和甲磺酸盐是强酸的阴离子。弱共轭碱是较差的亲核试剂。亲核性与基础强度平行增加。因此，胺，醇和醇盐是非常好的亲核试剂。基础强度是非键合电子对的反应性的粗略度量; 因此，亲核试剂不必是阴离子的。

在取代条件下，胺一直进行形成季盐，这使得难以控制反应的程度。

然而，随着亲核试剂的基础强度和空间位阻的增加，其碱性趋于突出。如果在亲电子试剂的β-位上存在可抽取的质子，则消除途径可以与亲核取代竞争。

另一个起作用的因素是溶剂的特性。通过溶剂增加亲核试剂的稳定性导致反应性降低。因此，极性质子溶剂将通过与这些较小阴离子形成氢键来稳定氯离子和溴离子。碘化物是这些溶剂中相对更好的亲核试剂。反向行为在非质子极性介质中占主导地位。

溶剂在确定反应将采取哪种途径中起重要作用，S _N 1对比S _N 2.可以安全地假设在任何情况下，初级取代的离去基团将遵循S _N 2途径，因为形成相应的不稳定的初级碳鎓离子不受欢迎。对于具有叔取代的化合物，S _N 1途径的反应很可能，因为相应的叔碳鎓离子通过超共轭来稳定：

溶剂稳定离子越好，反应越可能遵循S _N 1途径（例如，在极性质子溶剂如丙酮中的水中）。取代的碳鎓离子越高，反应越可能遵循S _N 1途径。亲核试剂越不反应，与二级和三级亲电子试剂反应的可能性越大，将遵循S _N 1途径。较弱的亲核试剂在背面攻击中不那么有效，因为该位置是空间屏蔽的，尤其是在三级底物的情况下。羰基离子是平面的，因此空间位阻较小，并且作为亲电试剂自然比不带电的母体化合物更具反应性。

叔丁基氯的水解是典型的S _N 1反应：