យន្តការមួយក្នុងចំណោមយន្តការសំខាន់ៗ និងទូទៅបំផុតនៃការផ្លាស់ប្តូរសរីរាង្គគឺការជំនួស nucleophilic នៅអាតូមកាបូនឆ្អែត។ ជាលទ្ធផលនៃដំណើរការនេះ $Z$ ដែលចាកចេញពីក្រុមនៅក្នុងស្រទាប់ខាងក្រោមសរីរាង្គ $RZ$ ដែលមានចំណង $C_sp3-Z$ ត្រូវបានជំនួសដោយសារធាតុនុយក្លេអ៊ែរ $Nu$៖ តាមរបៀបដែលគូ nucleophiles ដែលមិនចែករំលែកនៅក្នុង $RNu$ ផលិតផលប្រតិកម្មក្លាយជាគូអេឡិចត្រូនិចនៃ $\sigma$-bonds $C-Nu$ ហើយគូអេឡិចត្រុងនៃ $s$-bonds $C-Z$ ក្លាយជាគូឯកកោនៃក្រុមដែលបែកចេញពីក្រុម៖

ការចាកចេញពីក្រុម $Z$ ជារឿយៗត្រូវបានគេហៅថា nucleofuges ("ចល័តក្នុងទម្រង់ជា nucleophiles")។ ក្រុមចាកចេញដ៏ល្អមាន nucleofugity ខ្ពស់ ក្រុមចាកចេញក្រីក្រមាន nucleofugity ទាប។ ក្រុមដែលមាន nucleofugity ខ្ពស់រួមមានក្រុម triflate (OTf) ដែលទុកក្នុងទម្រង់ជា $Z^-=CF_3SO_3^-$ anions ក៏ដូចជា fluorosulfonate $FSO_3^-$, para-toluenesulfonate ឬ tosylate (OTs-), ល។ ក្រុម K low nucleofugity រួមមានក្រុម acetate $(RCOO^-)$ carboxylate ions និង $F^-$ ។

ប្រតិកម្មជំនួស Nucleophilic ត្រូវបានចាត់ថ្នាក់ដោយយោងទៅតាមការផ្លាស់ប្តូរបន្ទុកនៅក្នុងស្រទាប់ខាងក្រោម ឬ nucleophiles និងយោងទៅតាមប្រភេទនៃយន្តការជំនួស។

ការចាត់ថ្នាក់នៃប្រតិកម្មជំនួស nucleophilic យោងទៅតាមលក្ខណៈវិនិច្ឆ័យនៃការចោទប្រកាន់

យោងតាមលក្ខណៈនៃការសាកថ្មប្រតិកម្មបែបនេះត្រូវបានបែងចែកជា 4 ក្រុម។

អន្តរកម្មនៃស្រទាប់ខាងក្រោមអព្យាក្រឹតជាមួយ nucleophiles អព្យាក្រឹត

$Nu: + RZ \to Nu^+-R + Z^-$

ឧទាហរណ៍:

អន្តរកម្មនៃស្រទាប់ខាងក្រោមអព្យាក្រឹតជាមួយ nucleophiles anionic

$Nu:^- + RZ \to NuR + Z:^-$

ឧទាហរណ៍:

ការជំនួស halogen មួយជាមួយមួយផ្សេងទៀត

ការផ្លាស់ប្តូរ Isotopic និងក្រុម

1. ស្រទាប់ខាងក្រោម cationic - nucleophiles អព្យាក្រឹត

   $Nu: + RZ^+ \to Nu^+-R + Z:^-$

   ឧទាហរណ៍:

   ស្រទាប់ខាងក្រោម cationic - nucleophiles anionic

   $Nu:^- + RZ^+ \to NuR + Z:$

   ឧទាហរណ៍:

ចំណាំ ១

ពីបញ្ជីប្រតិកម្មខាងលើ វាធ្វើតាមថា ដោយមានជំនួយពីប្រតិកម្មផ្សេងៗនៃការជំនួស nucleophilic វាអាចធ្វើទៅបានដើម្បីសំយោគស្ទើរតែគ្រប់ថ្នាក់នៃសមាសធាតុនៃស៊េរី aliphatic ។

ការចាត់ថ្នាក់នៃប្រតិកម្មជំនួស nucleophilic យោងទៅតាមប្រភេទនៃយន្តការប្រតិកម្ម

អាស្រ័យលើប្រភេទនៃយន្តការនៃប្រតិកម្មជំនួស nucleophilic ពួកវាអាចបែងចែកទៅជា bimolecular ដែលត្រូវបានកំណត់ថា $S_N2$ ។ ក៏ដូចជា monomolecular ដែលត្រូវបានកំណត់ថា $S_N1$ ។

លើសពីនេះ ប្រតិកម្មសរីរាង្គអាចបែងចែកជាបីប្រភេទ៖

1. isomerization និងការរៀបចំឡើងវិញ,
2. ការបំបែកនិងការបញ្ចូលគ្នាឡើងវិញ,
3. ការជំនួស។

នៅក្នុងចំណាត់ថ្នាក់នេះ ប្រតិកម្មដែលដំណើរការដោយយន្តការ SN2 ជាកម្មសិទ្ធិរបស់ប្រភេទទីបី ហើយប្រតិកម្មដែលដំណើរការដោយយន្តការ SNl ជាកម្មសិទ្ធិរបស់ទីពីរ៖

សារៈសំខាន់នៃការជំនួស nucleophilic

ការសិក្សាអំពីយន្តការនៃការជំនួស nucleophilic ដើរតួនាទីពិសេសក្នុងការអភិវឌ្ឍគំនិតអំពីប្រតិកម្មនៃគីមីសរីរាង្គ ហើយនៅពេលជាមួយគ្នានោះពួកគេតំណាងឱ្យប្រភេទបំលែងលម្អិតបំផុតដែលបានសិក្សា។ ការស្រាវជ្រាវលើយន្តការនៃការជំនួស aliphatic nucleophilic បានចាប់ផ្តើមនៅពាក់កណ្តាលទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1930 ដោយអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រដ៏លេចធ្លោពីរនាក់គឺ K.K. Ingold និង E. D. Hughes ។ ពួកគេមានស្នាដៃជាមូលដ្ឋានដ៏អស្ចារ្យដែលបង្កើតបានជាមូលនិធិមាសនៃគីមីវិទ្យាសរីរាង្គ។ ក្រោយមក ការសិក្សារបស់ Ingold និង Hughes ត្រូវបានកែប្រែយ៉ាងខ្លាំង ហើយទ្រឹស្ដីរបស់ពួកគេបានទទួលការផ្លាស់ប្តូរមួយចំនួន។ ប៉ុន្តែសំណើរបស់អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រទាំងនេះដើម្បីចាត់ថ្នាក់យន្តការជំនួសទៅជាប្រភេទ $S_N2-$ និង $S_N1-$ នៅតែពាក់ព័ន្ធ និងយុត្តិធម៌។

សេចក្តីផ្តើម

ប្រតិកម្មនុយក្លេអ៊ែរ

ប្រតិកម្ម nucleophilic គឺជាប្រតិកម្មដែលម៉ូលេគុលនៃសារធាតុសរីរាង្គមួយត្រូវបានប៉ះពាល់ទៅនឹងសកម្មភាពរបស់សារធាតុ nucleophilic reagent ។

Nucleophilic ("ស្រឡាញ់ស្នូល") reagents ឬ nucleophiles គឺជាភាគល្អិត (anions ឬ molecules) ដែលមានគូអេឡិចត្រុងតែមួយនៅក្នុងកម្រិតអេឡិចត្រូនិចខាងក្រៅ។

ឧទាហរណ៍នៃភាគល្អិត nucleophilic៖

OH, Cl, Br, CN, H3O, CH3OH, NH3 ។

រចនាសម្ព័ន្ធនៃសារធាតុ nucleophilic មួយចំនួន

ដោយសារតែការចល័តនៃ π-អេឡិចត្រុង ម៉ូលេគុលដែលមាន π-bonds ក៏មានលក្ខណៈសម្បត្តិ nucleophilic៖

CH3=CH3, CH3=CH–CH=CH3, C6H6វា។ ទំ.

(ដោយវិធីនេះ វាពន្យល់ពីមូលហេតុដែលអេទីឡែន CH3=CH3 និង benzene C6H6 ដែលមានចំណងកាបូន-កាបូនដែលមិនមានប៉ូល ចូលទៅក្នុងប្រតិកម្មអ៊ីយ៉ុងជាមួយនឹងសារធាតុអេឡិចត្រូហ្វីលីក)។

1. ឧទាហរណ៍នៃប្រតិកម្ម nucleophilic

ការជំនួស Nucleophilic៖

យន្តការនៃការជំនួស nucleophilic ត្រូវបានចង្អុលបង្ហាញដោយនិមិត្តសញ្ញា SN (យោងទៅតាមអក្សរដំបូងនៃពាក្យអង់គ្លេស: S - ការជំនួស [ការជំនួស], N - nucleophile [nucleophile]) ។

ការបន្ថែមនុយក្លេអ៊ែរ៖

ការរចនានៃយន្តការគឺ AdN (Ad - បន្ថែម [ឯកសារភ្ជាប់]) ។

2. ការជំនួស nucleophilic monomolecular និងការលុបបំបាត់

ការជំនួស Nucleophilic នៅអាតូមកាបូនឆ្អែត គឺជាប្រភេទនៃប្រតិកម្មសរីរាង្គដែលយន្តការត្រូវបានសិក្សាយ៉ាងលម្អិតបំផុត។ លទ្ធភាពនៃការធំទូលាយ, ការផ្លាស់ប្តូររចនាសម្ព័ន្ធនៃ reagents, ការសិក្សាដំណាលគ្នានៃគំរូ kinetic និង stereochemical, ភាពងាយស្រួលនៃការពិសោធន៍នៃការវាស់វែងអត្រាថេរនៅក្នុងសារធាតុរំលាយជាច្រើន - ទាំងអស់នេះបានធ្វើឱ្យប្រតិកម្មជំនួស nucleophilic ដំណើរការគំរូងាយស្រួលសម្រាប់ការបង្កើតគំរូទូទៅដែលទាក់ទងនឹងរចនាសម្ព័ន្ធ។ នៃសមាសធាតុសរីរាង្គទៅនឹងប្រតិកម្មរបស់ពួកគេ។ វាមិនមែនជារឿងចៃដន្យទេដែលវាគឺជាអំឡុងពេលនៃការសិក្សាអំពីប្រតិកម្មទាំងនេះ ដែលគំនិតទូទៅជាច្រើនត្រូវបានបង្កើតឡើង ដែលបានក្លាយជាមូលដ្ឋាននៃទ្រឹស្តីគីមីសរីរាង្គ។ វាគួរតែត្រូវបានចងចាំក្នុងចិត្តថា គោលគំនិតដែលនឹងត្រូវបានបង្កើត និងវិភាគនៅក្នុងជំពូកពីរបន្ទាប់មានអត្ថន័យទូទៅ និងអាចត្រូវបានប្រើដើម្បីពិពណ៌នាអំពីប្រតិកម្មនៃសមាសធាតុសរីរាង្គ និងនៅក្នុងប្រភេទផ្សេងទៀតនៃដំណើរការសរីរាង្គ។ លក្ខណៈនៃលំនាំ; ប្រតិកម្មជំនួស nucleophilic អាចត្រូវបានផ្ទេរយ៉ាងទូលំទូលាយទៅកាន់ដំណើរការ nucleophilic ផ្សេងទៀត៖ ប្រតិកម្មការលុបបំបាត់ ការជំនួសនៅក្នុងស៊េរី aromatic ការបន្ថែមទៅលើចំណងច្រើន និងផ្សេងៗទៀត។

ការផ្តោតអារម្មណ៍របស់យើងនឹងផ្តោតលើបញ្ហាសំខាន់ពីរ។ ដំបូងយើងនឹងព្យាយាមស្វែងយល់ពីរបៀបដែលយន្តការប្រតិកម្មអាស្រ័យលើរចនាសម្ព័ន្ធនៃសមាសធាតុប្រតិកម្មនិងលក្ខខណ្ឌសម្រាប់ការអនុវត្តរបស់វា។ ទីពីរ យើងត្រូវរៀនទាយពីរបៀបដែលប្រតិកម្មផ្លាស់ប្តូរជាមួយនឹងការផ្លាស់ប្តូររចនាសម្ព័ន្ធនៃសារធាតុប្រតិកម្ម និងលក្ខខណ្ឌប្រតិកម្ម! ដូចដែលយើងនឹងឃើញ ការពឹងផ្អែកទាំងនេះអាចខុសគ្នាទាំងស្រុងចំពោះប្រតិកម្មដែលដំណើរការដោយយន្តការផ្សេងៗ។ នេះអាចនាំឱ្យមិនត្រឹមតែឥទ្ធិពលខុសគ្នាក្នុងលក្ខណៈគុណភាពនៃការផ្លាស់ប្តូរកត្តារចនាសម្ព័ន្ធលើអត្រានៃដំណើរការប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែថែមទាំងឈានទៅដល់ការផ្លាស់ប្តូរទាំងស្រុងក្នុងទិសដៅរបស់វា។ បន្ទាប់ យើងនឹងបង្ហាញពីរបៀបដែលគំរូដែលបានពិភាក្សានៅក្នុងនេះ ហើយជំពូកបន្ទាប់អាចត្រូវបានប្រើដើម្បីពិពណ៌នាអំពីដំណើរការផ្សេងទៀត។

3. គំនិតទូទៅលើយន្តការនៃប្រតិកម្មជំនួស NUCLEOPHILIC

ជាទូទៅប្រតិកម្មនៃការជំនួស nucleophilic អាចត្រូវបានតំណាងដោយគ្រោងការណ៍ខាងក្រោម: R -Xm + Yn → R -Yn +1 + Xm -1

ទាំង anion និងម៉ូលេគុលអព្យាក្រឹតដែលមានអេឡិចត្រុងយ៉ាងតិចមួយគូ (ឧ. មូលដ្ឋាន Lewis) អាចដើរតួជាភ្នាក់ងារ nucleophilic Y ជាឧទាហរណ៍៖

Y = H3O, ROH, H3S, RSH, NH3, NR., OH", OR", SH~, SIT, Hal", CN~, SCN-, NO2, RCOCT ។ RC=-CHR ជាដើម។

ក្រុម X ដែលអាចជំនួសបាន (ហៅថាក្រុមចាកចេញ) ជាធម្មតាមាន electronegativity ខ្ពស់ ហើយអាចទុកចោលទាំងជា anion និងជាម៉ូលេគុលដែលមិនមានបន្ទុក ដោយបំបែកចេញជាមួយនឹងអេឡិចត្រុងនៃចំណងដែលខូច៖

X=Ha1, អូ, ឬ,

OSO2R, OCOR, NR3, SR2 ជាដើម។

វាគួរតែត្រូវបានចងចាំក្នុងចិត្តថា ក្នុងករណីភាគច្រើន ប្រតិកម្មជំនួស nucleophilic ត្រូវបានអមដោយប្រតិកម្មលុបបំបាត់ nucleophilic ដែលប្រកួតប្រជែងជាមួយពួកគេ ដោយសារសារធាតុ nucleophilic reagent អាចធ្វើអន្តរកម្មមិនត្រឹមតែជាមួយអាតូមកាបូនដែលមានបន្ទុកវិជ្ជមានប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែក៏មានអាតូមអ៊ីដ្រូសែនដែលមានទីតាំងនៅទីតាំងផងដែរ បំបែក។ វាបិទក្នុងទម្រង់ប្រូតុង។ ក្នុងន័យនេះ ទិដ្ឋភាពជាច្រើននៃការជំនួស និងការលុបបំបាត់ប្រតិកម្មនឹងត្រូវបានពិចារណាស្របគ្នា។

ប្រតិកម្មជំនួស Nucleophilic ត្រូវបានកំណត់ថាជា Sn ហើយការលុបបំបាត់ជា En ។

ដូចដែលយើងនឹងឃើញ ប្រតិកម្មជំនួសនៅ C អាចដំណើរការជា dissociative ឬជាដំណើរការ synchronous ។ ក្នុងករណីទី 1 ប្រតិកម្មចាប់ផ្តើមជាមួយនឹងការបំបែកម៉ូលេគុលនៅចំណង C-X ជាមួយនឹងការបង្កើត carbocation ដែលធ្វើអន្តរកម្មជាមួយសារធាតុ nucleophilic ក្នុងដំណាក់កាលទីពីរ។

ក្នុងករណីទី 2 ការបង្កើតចំណងជាមួយនឹងសារធាតុ nucleophilic reagent និងការបំបែកចំណងជាមួយក្រុមចាកចេញត្រូវបានអនុវត្តក្នុងពេលដំណាលគ្នា ហើយដំណើរការដំណើរការក្នុងដំណាក់កាលមួយ៖

RX + Y- គឺជារចនាសម្ព័ន្ធ ហើយការជំនួសឆ្លងកាត់ស្ថានភាពផ្លាស់ប្តូរស្រដៀងទៅនឹងអ្វីដែលកើតឡើងនៅក្នុងករណីនៃដំណើរការសមកាលកម្មមួយ។ នៅក្នុងប្រតិកម្មនៅក្នុងដំណោះស្រាយយន្តការ acccocative ពីរដំណាក់កាលមិនកើតឡើងទេ។ ការពិតដែលថាប្រតិកម្មជំនួស nucleophilic ពិតជាអាចកើតឡើងតាមរយៈយន្តការពីរផ្សេងគ្នាត្រូវបានបង្ហាញដោយទិន្នន័យទាំង stereochemical និង kinetic ។

4. វគ្គសិក្សាស្តេរ៉េអូគីមីនៃប្រតិកម្មជំនួស nucleophilic ។

នៅពេលសិក្សាពីប្រតិកម្មនៃការជំនួស nucleophilic នៃអាតូមកាបូន asymmetric វាត្រូវបានបង្ហាញថា អាស្រ័យលើរចនាសម្ព័ន្ធនៃ reagents ដំបូង និងលក្ខខណ្ឌប្រតិកម្ម វគ្គសិក្សា stereochemical នៃប្រតិកម្មអាចខុសគ្នា។ ដូច្នេះក្នុងអំឡុងពេលនៃវដ្តបន្ទាប់នៃប្រតិកម្មសកម្មភាពអុបទិកត្រូវបានបម្រុងទុកស្ទើរតែទាំងស្រុងប៉ុន្តែសញ្ញានៃការបង្វិលគឺបញ្ច្រាស។

នៅក្នុងដំណាក់កាលទី 1 និងទី 3 នៃប្រតិកម្ម ចំណងនៃអាតូមកាបូន asymmetric មិនត្រូវបានប៉ះពាល់ទេ ហើយដូច្នេះ ការកំណត់របស់វានៅតែមិនផ្លាស់ប្តូរ។ ដូច្នេះវាកើតឡើងថាដំណាក់កាលទី 2 ការជំនួសក្រុម p-toluenesulfonate ដោយ acetate anion កើតឡើងជាមួយនឹងការបញ្ច្រាសទាំងស្រុងនៃការកំណត់នៅមជ្ឈមណ្ឌលសកម្មភាព (ការបញ្ច្រាស Walden) ។

ការសន្និដ្ឋានស្រដៀងគ្នានេះត្រូវបានគេទាញនៅពេលប្រៀបធៀបអត្រានៃការប្រណាំង និងការផ្លាស់ប្តូរ halogen នៅក្នុងដេរីវេនៃ halogen សកម្មអុបទិក (ចាប់តាំងពីសមាសធាតុដំបូង និងចុងក្រោយគឺដូចគ្នាបេះបិទ អ៊ីយ៉ុង halogen វិទ្យុសកម្មត្រូវបានប្រើដើម្បីសិក្សាអត្រានៃដំណើរការនេះ)។

នេះត្រូវបានបង្ហាញដោយវិធីសាស្ត្រអាតូមដែលមានស្លាក។

ប្រសិនបើយើងសន្មត់ថាព្រឹត្តិការណ៍ប្តូរប្រាក់នីមួយៗត្រូវបានអមដោយការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធបញ្ច្រាស នោះនៅពេលដែលប្រតិកម្មកើតឡើង 50% ផលិតផលដែលផ្លាស់ប្តូរទាំងស្រុងគួរតែត្រូវបានបង្កើតឡើង ពោលគឺ អត្រាប្តូរប្រាក់គួរតែតិចជាងអត្រាការប្រណាំងពីរដង។ ទិន្នន័យពិសោធន៍គឺស្ថិតនៅក្នុងការព្រមព្រៀងទាំងស្រុងជាមួយនឹងការសន្មត់នេះ។ ដូច្នេះការផ្លាស់ប្តូរអ៊ីយ៉ូតក្នុង 2-iodoctane ដំណើរការជាមួយនឹងការបញ្ច្រាសទាំងស្រុងនៃការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធ។

ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ ប្រតិកម្មជំនួស nucleophilic ជាច្រើនដំណើរការជាមួយនឹងការបាត់បង់ពេញលេញនៃសកម្មភាពអុបទិកក្នុងអំឡុងពេលប្រតិកម្មនីមួយៗ។ ដូច្នេះប្រតិកម្មនៃ solvolysis នៃ a-chlorobenzene សកម្មអុបទិកនៅក្នុងដំណោះស្រាយ 80% aqueous acetone ត្រូវបានអមដោយ 97% racemization:

ធម្មជាតិ Kinetic នៃប្រតិកម្មជំនួស nucleophilic

ភាគច្រើនជាញឹកញាប់ ប្រតិកម្មជំនួស nucleophilic ត្រូវបានពិពណ៌នាដោយសមីការ kinetic មួយក្នុងចំណោមពីរ។

ប្រតិកម្មអាចត្រូវបានពិពណ៌នាដោយសមីការលំដាប់ទីមួយ។ ក្នុងករណីនេះអត្រានៃដំណើរការមិនអាស្រ័យលើការផ្តោតអារម្មណ៍ឬធម្មជាតិនៃ nucleophile នោះទេ។

សមីការ kinetic បែបនេះបង្ហាញថា nucleophile មិនបានចូលរួមក្នុងដំណាក់កាលកំណត់អត្រានៃដំណើរការ និងដំណាក់កាលមុនលំនឹងមុននោះទេ។

ក្នុងករណីទី 2 ប្រតិកម្មមានលំដាប់ទីពីរសរុបនិងលំដាប់ទីមួយនៅក្នុងលក្ខខណ្ឌនៃស្រទាប់ខាងក្រោមនិង nucleophile ។

ប្រតិកម្មទាំងនេះត្រូវបានកំណត់លក្ខណៈដោយការពឹងផ្អែកខ្ពស់នៃអត្រានៃដំណើរការលើធម្មជាតិនៃ nucleophile ។

5. ស ន 1 និងស ន 2 ប្រតិកម្ម។

ការរួមចំណែកជាមូលដ្ឋានក្នុងការសិក្សាអំពីប្រតិកម្មជំនួសនៅអាតូមកាបូន 3-hybridized ត្រូវបានធ្វើឡើងដោយ Ingold ។ ឧទាហរណ៍បុរាណនៃប្រតិកម្មជំនួស nucleophilic គឺការបំប្លែងអាល់កុល halide ទៅជាអាល់កុល៖

R-Cl + HO- --> R-OH + Cl-

នៅពេលសិក្សាអំពី kinetics នៃប្រតិកម្មនៃប្រភេទនេះ គេបានរកឃើញថា ពួកគេអាចដំណើរការបានតាមយន្តការពីរ (ការជំនួស monomolecular និង bimolecular) ដែលត្រូវគ្នាទៅនឹងការពឹងផ្អែក kinetic:

V1=k' (S N 1)

V2=k (S N 2)

ការរចនានៃប្រតិកម្ម (S N 1) និង (S N 2) ក៏ត្រូវបានស្នើឡើងដោយ Ingold និងតំណាងឱ្យរៀងគ្នាថាជាការជំនួស nucleophilic monomolecular និង bimolecular (មកពីភាសាអង់គ្លេស។ ការជំនួស nucleophilic) ។

ការជំនួសនុយក្លេអូហ្វីលម៉ូណូម៉ូលេគុល (S N 1)

ការជំនួសនុយក្លេអូហ្វីលប៊ីម៉ូលេគុល (S N 2)

វាត្រូវបានសន្មត់ថាប្រតិកម្មកើតឡើងតាមគ្រោងការណ៍ខាងក្រោម:

ប្រសិនបើការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធអុបទិកណាមួយ (D -, L -) មាននៅក្នុងសមាសធាតុដើមបន្ទាប់មកជាលទ្ធផលនៃប្រតិកម្មវាត្រូវបានបញ្ច្រាស (L -, D -) ។

ប្រតិកម្ម​នៃ​ប្រភេទ​នេះ​ភាគច្រើន​ជាប់​ពាក់ព័ន្ធ​នឹង​សារធាតុ alkyl halides បឋម​ដែល​គ្មាន​ការ​រារាំង​ដោយ​មិន​មាន​ការ​រារាំង​ដែល​មិន​បង្កើត​ជា carbocation ដែល​មាន​ស្ថិរភាព​នៅ​ពេល​ក្រុម​ដែល​ចាកចេញ​ត្រូវ​បាន​បំបែក​ចេញ។

6. ឥទ្ធិពលនៃកត្តាផ្សេងៗលើការជំនួសនុយក្លេអូហ្វីលីកនៅអាតូមកាបូនឆ្អែត

	(S N 1)	(S N 2)
រចនាសម្ព័ន្ធនៃស្រទាប់ខាងក្រោម	ប្រតិកម្មធ្លាក់ក្នុងស៊េរី៖ benzyl, allyl> ឧត្តមសិក្សា> អនុវិទ្យាល័យ> បឋម	ប្រតិកម្មកើនឡើងនៅក្នុងស៊េរី៖ benzyl, allyl< третичный < вторичный < первичный
ចូលក្រុម	ស្ទើរតែគ្មានប្រសិទ្ធភាព	ភាពខ្លាំងនៃ nucleophilicity កាន់តែច្រើន ប្រតិកម្មនឹងដំណើរការកាន់តែច្រើន។
ការចាកចេញពីក្រុម	ថាមពលចងកាន់តែទាប ប្រតិកម្មកាន់តែងាយស្រួល។	ការជំនួសកាន់តែពិបាកនៅពេលដែល nucleophilicity (មូលដ្ឋាន) នៃក្រុមចាកចេញកើនឡើង
កត្តាស្តេរិច	ការកើនឡើងនៃចំនួនសារធាតុជំនួសអាល់គីល និងក្រុមដែលបរិច្ចាគអេឡិចត្រុងនៅមជ្ឈមណ្ឌល nucleophilic ជំរុញឱ្យមានប្រតិកម្ម។	រំខានដល់ការវាយប្រហារនៃមជ្ឈមណ្ឌល nucleophilic និងរារាំងប្រតិកម្ម
ឥទ្ធិពលសារធាតុរំលាយ	ប្រតិកម្មត្រូវបានសម្របសម្រួលដោយសារធាតុរំលាយប៉ូលប្រូទីក	ឥទ្ធិពលនៃសារធាតុរំលាយគឺមិនសូវច្បាស់ទេ ប៉ុន្តែប្រតិកម្មត្រូវបានរារាំងដោយសារធាតុរំលាយដែលរំលាយ nucleophile ។ ជាទូទៅ បន្តដំណើរការល្អជាមួយសារធាតុរំលាយប៉ូលអាប្រូទីក។
ការផ្តោតអារម្មណ៍ Nucleophile	មិនប៉ះពាល់ដល់អត្រាប្រតិកម្ម	អត្រាប្រតិកម្មគឺសមាមាត្រទៅនឹងកំហាប់ nucleophile

7. ការអនុវត្តប្រតិកម្មជំនួស nucleophilic

មួយចំនួនធំនៃក្រុមផ្សេងគ្នាអាចត្រូវបានជំនួសដោយប្រតិកម្មជំនួស nucleophilic ទាំងនេះ។ Bannett និង Zeiler បានផ្តល់លំដាប់ប្រហាក់ប្រហែលខាងក្រោមនៃភាពងាយស្រួលនៃការជំនួសក្រុម៖ _ F > -N02 > -Cl, -Br, - J > -OS02R > - NRt > - OAr > -- OR > - SR, SAR > - S02 R > - NR2 ។

ទីតាំងមិនសូវពេញចិត្តគួរឱ្យកត់សម្គាល់ទាក់ទងនឹងការជំនួសរ៉ាឌីកាល់សេរី និងនុយក្លេអូហ្វីលីក។ នៅក្នុងករណីនៃការជំនួសរ៉ាឌីកាល់សេរី អត្ថិភាពនៃ n- និង s-complexes ត្រូវបានគេបង្ហាញឱ្យឃើញ ហើយជាក់ស្តែងពួកគេចូលរួមក្នុងយន្តការជំនួសនៅក្នុងសមាសធាតុក្រអូប។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ មិនទាន់មានទិន្នន័យច្បាស់លាស់អំពីអត្ថិភាព និងស្ថេរភាពនៃអន្តរការីទាំងនេះទេ ហើយអាចនិយាយបានតិចតួចអំពីព័ត៌មានលម្អិតនៃយន្តការជិតស្និទ្ធនៃការជំនួសរ៉ាឌីកាល់សេរី។ នៅក្នុងករណីនៃការជំនួស nucleophilic ស្ថានភាពគឺសូម្បីតែមិនសូវពេញចិត្ត, ដូចជានៅឆ្ងាយដូចជាការជំនួសនៃសារធាតុក្រអូប "មិនធ្វើឱ្យសកម្ម" មានការព្រួយបារម្ភ។ នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ វាមិនអាចទៅរួចទេក្នុងការផ្តល់ការពន្យល់ដែលអាចបញ្ជាក់បានគ្រប់គ្រាន់សម្រាប់ការជំនួសប្រភេទនេះ។

នៅក្នុងវត្តមាននៃ halides ឬសារធាតុជំនួសអេឡិចត្រូនិស្រដៀងគ្នានៅក្នុងសង្វៀន ជួរទាំងមូលនៃប្រតិកម្មជំនួស nucleophilic អាចធ្វើទៅបាន ដែលមិនទៅជាមួយអ៊ីដ្រូកាបូនដើមដោយខ្លួនឯង។ ប្រតិកម្មជំនួសទាំងនេះជាធម្មតាធ្លាក់ចូលទៅក្នុងថ្នាក់ពីរផ្សេងគ្នា: 1) ថ្នាក់ដែលពាក់ព័ន្ធនឹងការជំនួសនៃ "មិនធ្វើឱ្យសកម្ម" និង 2) ថ្នាក់នៃប្រតិកម្មដែលសារធាតុជំនួស "បានធ្វើឱ្យសកម្ម" ត្រូវបានជំនួស។

ប្រតិកម្មជំនួសនៃអ៊ីដ្រូកាបូនក្រអូបត្រូវបានចាត់ថ្នាក់យ៉ាងងាយស្រួលនៅក្នុងលក្ខខណ្ឌនៃតំណាងអេឡិចត្រូនិកនៃប្រភេទនៃការជំនួស។ ដូច្នេះ ជាឧទាហរណ៍ សមាសធាតុកម្រិតមធ្យមនៃប្រភេទ R+ ដែលមានកង្វះអេឡិចត្រុងមានទំនោរទៅកណ្តាលដែលមានដង់ស៊ីតេអេឡិចត្រុងខ្ពស់ គ។ ម៉ូលេគុលដែលពួកវាមានប្រតិកម្ម។ អន្តរការីបែបនេះត្រូវបានគេហៅថា electrophilic (electron-acceptor) ហើយប្រតិកម្មជំនួសដែលពាក់ព័ន្ធនឹងអន្តរការីបែបនេះត្រូវបានគេហៅថាជាប្រតិកម្មការពារ electrophilic http://www.anchemistry.ru/ref/8lektrofil5nogo_zame4eni9.html ។ ដូចគ្នានេះដែរ អន្តរការីដូចជា R~: មានទំនោរទៅរកមជ្ឈមណ្ឌលប្រតិកម្មនៃម៉ូលេគុលដែលមានដង់ស៊ីតេអេឡិចត្រុងទាប ហើយត្រូវបានគេហៅថា nucleophilic ។ ប្រតិកម្មជំនួសដែលពាក់ព័ន្ធនឹងអន្តរការីបែបនេះត្រូវបានគេស្គាល់ថាជាប្រតិកម្មជំនួស nucleophilic ។ សមាសធាតុកម្រិតមធ្យមក្នុងទម្រង់ជារ៉ាឌីកាល់សេរី ដោយសារអព្យាក្រឹតអគ្គិសនី រងផលប៉ះពាល់តិចតួចដោយមជ្ឈមណ្ឌលនៃដង់ស៊ីតេអេឡិចត្រុងខ្ពស់ និងទាប។ ការជំនួសដែលពាក់ព័ន្ធនឹងការចូលរួមនៃសមាសធាតុកម្រិតមធ្យមក្នុងទម្រង់នៃរ៉ាឌីកាល់សេរីត្រូវបានគេហៅថាប្រតិកម្មជំនួសរ៉ាឌីកាល់សេរី។

នៃប្រតិកម្មនៃការជំនួស nucleophilic មនុស្សម្នាក់អាចកត់សម្គាល់ប្រតិកម្មនៃ pyridine ជាមួយ sodium amide និងជាមួយ KOH ស្ងួតនៅ 250-300 ° C (ប្រតិកម្មរបស់ A.E. Chichibabin):

ប្រតិកម្មជំនួសនៅក្នុងអ៊ីដ្រូកាបូនក្រអូបដោយក្រុម eloctropphilic និងរ៉ាឌីកាល់សេរីត្រូវបានពិចារណានៅក្នុងផ្នែកមុន។ ផ្នែកនេះត្រូវបានឧទ្ទិសដល់ទិដ្ឋភាពទូទៅនៃការជំនួស nucleophilic ។

ភាពពាក់ព័ន្ធនៃការស្រាវជ្រាវលើការសិក្សាអំពី thiaindans ដែលធ្វើឡើងយ៉ាងទូលំទូលាយនៅវិទ្យាស្ថានគីមីវិទ្យានៃបណ្ឌិត្យសភាវិទ្យាសាស្ត្រនៃ Tadya SSR គឺដោយសារតែវត្តមានរបស់ប្រេងចុងក្រោយនៃទំនាញតាជីគី - ប្រេងស៊ុលហ្វួរី និងជ័រច្រើនបំផុត។ នៅក្នុង​ប្រទេស។ លទ្ធផលចម្បងនៃការងារទាំងនេះមាននៅក្នុងរបាយការណ៍របស់ Ph.D. I.I. Nasyrov និងសមាជិកដែលត្រូវគ្នានៃបណ្ឌិត្យសភាវិទ្យាសាស្ត្រនៃ TadkhSSR I. Nuaanov ។ ពួកគេមិនត្រឹមតែសិក្សាលម្អិតអំពីការបំប្លែងជាច្រើននៃ I-thiaindanes និងនិស្សន្ទវត្ថុរបស់វា ប្រតិកម្មនៃការជំនួសអេឡិចត្រូហ្វីលីក រ៉ាឌីកាល់ និងនុយក្លេអូហ្វីលីកប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែថែមទាំងសំយោគសារធាតុដែលមានលក្ខណៈសម្បត្តិថ្នាំសំលាប់សត្វល្អិត សារធាតុពណ៌ ម៉ូណូមឺរ ស្ថេរភាពនៃសរសៃសំយោគ។ល។

ន័រតុនចាត់ថ្នាក់ការជំនួសអ៊ីដ្រូសែនដោយលោហៈជាប្រតិកម្មជំនួសអេឡិចត្រូហ្វីលីក ដោយផ្អែកលើជំនឿ (ឥឡូវត្រូវបានទទួលស្គាល់ថាមិនត្រឹមត្រូវ) ថាប្រតិកម្មវាយប្រហារគឺជាជាតិដែកអាល់កាឡាំង ខណៈដែល carbanion ដើរតួនាទីតិចតួចជាអ្នកទទួលប្រូតុង។ ម្យ៉ាងវិញទៀត ដោយផ្អែកលើការរៀបចំគូអេឡិចត្រុងនៃចំណងកាបូន-អ៊ីដ្រូសែនដែលខូច និងចំណងកាបូន-ដែក (អ៊ីយ៉ុង) ដែលត្រូវបានបង្កើតឡើង ប្រតិកម្មនៃការជំនួសអ៊ីដ្រូសែនដោយលោហៈអាចត្រូវបានកំណត់ថាជាការជំនួសអេឡិចត្រូហ្វីលីក។ សម្រាប់ហេតុផលដូចគ្នា អ៊ីដ្រូលីស្ទីលនៃក្លរីតរហែក/n-butyl ត្រូវបានកំណត់ថាជាប្រតិកម្មជំនួសនុយក្លេអូហ្វីលនៃអ៊ីដ្រូកាបូនអ៊ីដ្រូកាបូនអ៊ីដ្រូកាបូន។ ភាពទៀងទាត់មួយចំនួនធំត្រូវបានបង្ហាញដែលទាក់ទងនឹងលក្ខណៈពិសេសនៃប្រតិកម្មជំនួស nucleophilic នៅអាតូមកាបូនឆ្អែត។ ដូច្នេះក្នុងអត្រាប្រតិកម្មខ្ពស់ ភាពជាក់លាក់ និងទិសដៅចំបងនៃការរៀបចំឡើងវិញត្រូវបានអង្កេតឃើញ ដែលបង្ហាញពីយន្តការជំនួស pseudo-Sn2 ដែលបង្កប់ន័យការអភិរក្សរចនាសម្ព័ន្ធ tetrahedral នៃអ៊ីយ៉ុងកាបូន ជាមួយនឹងការវាយប្រហារនៃក្រុមធ្វើចំណាកស្រុកពីចំហៀងទល់មុខ។ ក្រុមចាកចេញ (អ៊ីយ៉ុងអ៊ីដ្រូសែន) ។

សេចក្តីសន្និដ្ឋាន

ដូច្នេះ យើងបានពិនិត្យមើលប្រតិកម្មនៃការជំនួស nucleophilic នៅក្នុងអាតូមកាបូន tetrahedral ដែលចាត់ទុកថាជាយន្តការដែលអាចកើតមាននៃដំណើរការនេះ បង្ហាញពីកត្តាអ្វីខ្លះដែលជះឥទ្ធិពលលើវា ពោលគឺ៖ រចនាសម្ព័ន្ធនៃស្រទាប់ខាងក្រោម លក្ខណៈរចនាសម្ព័ន្ធនៃក្រុមចូល និងចាកចេញ ធម្មជាតិនៃស្រទាប់ខាងក្រោម។ សារធាតុរំលាយ កត្តាស្តេរិចផ្សេងៗ។ ហើយនៅទីបំផុត កម្មវិធីដែលអាចកើតមាននៃប្រតិកម្មនៃប្រភេទនេះត្រូវបានចង្អុលបង្ហាញ។

គន្ថនិទ្ទេស

1. T. Becker ។ យន្តការនៃដំណើរការអេឡិចត្រូនិកនៅក្នុងសមាសធាតុសរីរាង្គ។-M, 1969.-687 ទំ។

2. Neyland O. គីមីវិទ្យាសរីរាង្គ៖ សៀវភៅសិក្សា។ សម្រាប់គីមី។ សាកលវិទ្យាល័យពិសេស។ - , M. : ខ្ពស់ជាង។ សាលាឆ្នាំ ១៩៩០-៧៥១ ទំ។

3. R. Morrison, R. Boyd ។ គីមីវិទ្យាសរីរាង្គ។-M.: Mir, 1974.- 1132 ទំ។

ប្រតិកម្ម nucleophilic គឺជាប្រតិកម្ម heterolytic នៃសមាសធាតុសរីរាង្គជាមួយនឹងសារធាតុ nucleophilic ។ នុយក្លេអូហ្វីលរួមមាន អ៊ីយ៉ុង និងម៉ូលេគុល (សរីរាង្គ និងអសរីរាង្គ) ដែលចំណាយអេឡិចត្រុងពីរគូរបស់ពួកគេកំឡុងពេលប្រតិកម្មដើម្បីបង្កើតចំណងថ្មី។

អត្រា និងយន្តការនៃប្រតិកម្ម S N ត្រូវបានកំណត់ដោយ៖

សមត្ថភាពនុយក្លេអ៊ែរ (nucleophilicity) នៃសារធាតុប្រតិកម្ម Y

ធម្មជាតិនៃស្រទាប់ខាងក្រោម

សមត្ថភាព Nucleofuge នៃក្រុមចាកចេញ

លក្ខខណ្ឌប្រតិកម្ម

Nucleophilicity មិនដូចមូលដ្ឋានទេ គឺជាតម្លៃ kinetic មិនមែនជាទែម៉ូឌីណាមិកទេ ពោលគឺឧ។ រង្វាស់បរិមាណនៃ nucleophilicity គឺជាអត្រាប្រតិកម្មថេរ មិនមែនថេរលំនឹងទេ។

មានករណីកំណត់ចំនួន 2 S N:

sn តំណាងគីមី Quantum

S N អាចត្រូវបានតំណាងថាជាអន្តរកម្មនៃ HOMO នៃ nucleophile និង LUMO នៃស្រទាប់ខាងក្រោម។ ថាមពលអន្តរកម្ម៖

គឺជាការចោទប្រកាន់លើមជ្ឈមណ្ឌលប្រតិកម្មនៃ nucleophile Y និងនៅលើអាតូមកាបូននៃស្រទាប់ខាងក្រោមដែលការវាយប្រហារកើតឡើង។

គឺជាចំងាយរវាងមជ្ឈមណ្ឌលប្រតិកម្ម។

គឺជាមេគុណនៃគន្លងអាតូមិកនៃអាតូមដែលជាកម្មសិទ្ធិរបស់ nucleophile ដែលជាមជ្ឈមណ្ឌល nucleophilic i.e. កំណត់លក្ខណៈនៃការរួមចំណែកនៃអាតូម nucleophile ទៅ HOMO Y ។

- កំណត់លក្ខណៈនៃការរួមចំណែកនៃអាតូមកាបូន (មជ្ឈមណ្ឌលអេឡិចត្រូហ្វីលីក) ទៅនឹង LUMO នៃស្រទាប់ខាងក្រោម។

គឺជាការផ្លាស់ប្តូរនៅក្នុងអាំងតេក្រាល resonance ដែលកំណត់លក្ខណៈប្រសិទ្ធភាពនៃការត្រួតស៊ីគ្នានៃ HOMO Y និង LUMO នៃស្រទាប់ខាងក្រោម។

គឺជាថាមពលនៃ HOMO Y និង LUMO នៃស្រទាប់ខាងក្រោម។

ក្នុងករណី S N 1 នៅពេលដែលអន្តរកម្មនៃ cation និង anion កើតឡើង ហើយមជ្ឈមណ្ឌលប្រតិកម្មមានបន្ទុកវិជ្ជមាន កត្តាកំណត់គឺសមាសធាតុ Coulomb ហើយប្រតិកម្មទាក់ទងនៃ nucleophiles កើនឡើងជានិមិត្តរូបជាមួយនឹងមូលដ្ឋានរបស់វា។ ក្នុង​ករណី​នេះ ប្រតិកម្ម​ត្រូវ​បាន​គេ​និយាយ​ថា​នឹង​បន្ត​ស្ថិត​ក្រោម​ការ​គ្រប់គ្រង​បន្ទុក។

ស្ថានភាពកាន់តែស្មុគស្មាញនៅក្នុង S N 2 ។ ក្នុងដំណាក់កាលឧស្ម័ន និងសារធាតុរំលាយអាប្រូទីក ដែលការរលាយនៃអ៊ីយ៉ុងមានកម្រិតទាប ហើយបន្ទុកលើនុយក្លេអូហ្វីលត្រូវបានធ្វើមូលដ្ឋានីយកម្មកាន់តែច្រើន ការគ្រប់គ្រងបន្ទុកក៏ត្រូវបានគេសង្កេតឃើញផងដែរ។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយនៅក្នុងសារធាតុរំលាយ protic (អាល់កុល) ការចោទប្រកាន់នៅលើ nucleophile ត្រូវបាន delocalized ជាលទ្ធផលនៃការដោះស្រាយ។ ការចោទប្រកាន់នៅលើមជ្ឈមណ្ឌលប្រតិកម្មក៏តូចផងដែរ។ ក្នុងករណីនេះតួនាទីនៃអន្តរកម្ម Coulomb គឺទាបជាងហើយការរួមចំណែកសំខាន់ចំពោះថាមពលអន្តរកម្មត្រូវបានធ្វើឡើងដោយសមាសធាតុគន្លង។ ប្រតិកម្ម​ត្រូវ​បាន​គេ​និយាយ​ថា​នឹង​បន្ត​ស្ថិត​ក្រោម​ការ​គ្រប់​គ្រង​គន្លង។ វត្តមានរបស់ម្ចាស់ជំនួយក្នុង nucleophile បង្កើនបន្ទុកលើមជ្ឈមណ្ឌលប្រតិកម្ម ដោយហេតុនេះការបង្កើនការរួមចំណែកនៃសមាសធាតុបន្ទុក លើសពីនេះ ការណែនាំជំនួសអ្នកផ្តល់ជំនួយនាំឱ្យមានការបង្កើនថាមពល HOMO នៃ nucleophile ហើយជាលទ្ធផលទៅ ការកើនឡើងនៃសមាសធាតុគន្លង។ នោះ។ ការណែនាំនៃ ED ចូលទៅក្នុងម៉ូលេគុល nucleophile នាំឱ្យមានការកើនឡើងនៃអត្រាប្រតិកម្ម។ នៅក្នុងស៊េរីនៃ halogens ជា nucleophiles អន្តរកម្ម Coulomb ថយចុះពី fluorine ទៅ iodine ដែលជាផលវិបាកនៃការថយចុះនៃការធ្វើមូលដ្ឋានីយកម្មនៃបន្ទុកអវិជ្ជមាន និងការកើនឡើងនៃចម្ងាយរវាងអាតូម។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានោះអន្តរកម្មនៃគន្លងកើនឡើងដោយសារតែ ថាមពលនៃ LUMO នៃ halogens (HOMO) កើនឡើង។

មិនដូច S E ដែលជាធម្មតាត្រូវបានជំនួសអាតូមអ៊ីដ្រូសែន ក្រុមមុខងារ (halogens, sulfo-, nitro- ជាដើម) ត្រូវបានជំនួសដោយ S N ។

សកម្មបំផុតនៅក្នុងប្រតិកម្មជំនួស nucleophilic គួរតែជា haloalkanes RF, RCL, RBrនិង R.I.ចាប់តាំងពីនៅក្នុងម៉ូលេគុលរបស់ពួកគេនៅពេលជំនួស។ ស្ថិរភាពការចាកចេញពី anion ក្រុម X¯ ដែលជាអ៊ីយ៉ុង halide មួយ ពោលគឺ អ៊ីយ៉ុងនៃអាស៊ីតខ្លាំង។ នេះត្រូវបានបញ្ជាក់ដោយឧទាហរណ៍ជាច្រើននៃការជំនួសអាតូម halogen នៅក្នុង haloalkanes ឧទាហរណ៍ដោយក្រុម hydroxy, alkoxy, amino, cyano និង nitro ។ ផ្ទុយទៅវិញ អាមីនគួរតែមានប្រតិកម្មតិចបំផុត ព្រោះអាម៉ូញាក់ និងអាមីនគឺជាអាស៊ីតខ្សោយខ្លាំង ហើយអាស្រ័យហេតុនេះ មូលដ្ឋានរួមរបស់ពួកគេ ពោលគឺអ៊ីយ៉ុង ¯ NH2,¯ NHR,¯ NR ២ប្រតិកម្មខ្លាំង ហើយដូច្នេះមិនមានស្ថេរភាព (ងាយស្រួលភ្ជាប់ប្រូតុង)។ ក្រុម hydroxyl នៅក្នុងជាតិអាល់កុលក៏អាចត្រូវបានជំនួសដោយប្រតិកម្មជាមួយនឹង nucleophiles ជាច្រើន ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយនៅក្រោមលក្ខខណ្ឌធ្ងន់ធ្ងរជាង។ ក្រុម alkoxy គឺកាន់តែពិបាកក្នុងការជំនួស។ ក្រុម Hydroxyl និង alkoxy ត្រូវបានជំនួសតែនៅក្នុងឧបករណ៍ផ្ទុកអាស៊ីត ដែលក្នុងនោះភាគល្អិតដែលបន្សល់ទុកមិនមែនជា anion ទេ ប៉ុន្តែជាម៉ូលេគុល (រៀងគ្នា ទឹក ឬអាល់កុល)។ ក្រុមអាមីណូមានភាពធន់ទ្រាំគ្រប់គ្រាន់ក្នុងការជំនួស ករណីនៃការជំនួសនុយក្លេអូហ្វីលរបស់វាគឺកម្រណាស់ ប្រតិកម្មកើតឡើងក្រោមលក្ខខណ្ឌដ៏អាក្រក់បំផុត និងសម្រាប់តែអំបិលអាម៉ូញ៉ូមប៉ុណ្ណោះ។ សម្រាប់ហេតុផលនេះជួរធំទូលាយបំផុត។ អេស អិន- ប្រតិកម្មនៃ haloalkanes (ch. 3.2) ។

ប្រតិកម្មជំនួស Nucleophilic នៅ spអាតូមកាបូន 3-hybridized គឺត្រូវបានសិក្សាច្រើនបំផុតនៅក្នុងគីមីវិទ្យាសរីរាង្គ។ ដូចនៅក្នុងករណីនៃការជំនួសរ៉ាឌីកាល់ នៅទីនេះវាត្រូវបានសន្មត់ថាបំបែក -bond នៅក្នុងម៉ូលេគុលនៃសារធាតុដើមដែលត្រូវបានគេហៅថាស្រទាប់ខាងក្រោមនិងការបង្កើត -bond ថ្មីនៅក្នុងផលិតផលប្រតិកម្ម។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ ការជំនួស nucleophilic សំដៅទៅលើប្រតិកម្មនៃប្រភេទអ៊ីយ៉ុង ដូច្នេះម៉ូលេគុលនៃសម្ភារៈចាប់ផ្តើម ( RX) ត្រូវ​តែ​មាន​បន្ទាត់​រាង​ប៉ូល និង​ធាតុ​ជំនួស Xត្រូវតែមាន electronegativity មានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់គ្រប់គ្រាន់។ គ្រោងការណ៍ទូទៅនៃប្រតិកម្មអាចត្រូវបានតំណាងដូចខាងក្រោម:

ភ្នាក់ងារវាយប្រហារ យដែលហៅថា nucleophile ដោយសារតែអេឡិចត្រុងគូឯក វាយប្រហារមជ្ឈមណ្ឌលបន្ទុកវិជ្ជមាននៅក្នុងម៉ូលេគុលស្រទាប់ខាងក្រោម។ ប្រតិកម្មត្រូវបានអមដោយការបំបែក heterolytic នៃ -bond នៅក្នុងម៉ូលេគុលស្រទាប់ខាងក្រោមដែលជាសារធាតុជំនួស Xស្លឹកជាមួយអេឡិចត្រុងមួយគូ។ ចំណង covalent ថ្មីមួយត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយគូនៃសារធាតុ nucleophilic reagent នៅក្នុងវិធីសំរបសំរួលមួយ។

ភាគល្អិតជាច្រើនប្រភេទអាចជាសារធាតុ nucleophilic reagents ប៉ុន្តែវាត្រូវតែមានគូអេឡិចត្រុងដែលមិនអាចចែករំលែកបាន។ ទាំងនេះគឺជាឧទាហរណ៍ anions ហូ¯ , រ៉ូ¯ , ¯ NH2, F¯ , Cl¯ , Br¯ , ខ្ញុំ¯ , CN¯ , ហ¯ , ¯ CH2-Rនិងម៉ូលេគុលអព្យាក្រឹត H 2 O, ROH, NH 3, RNH 2, RR'NH, H 2 S, RSH ។លក្ខណៈសម្បត្តិ Nucleophilic ក៏ត្រូវបានកាន់កាប់ដោយសមាសធាតុដូចជាអ៊ីដ្រូកាបូនដែលមិនឆ្អែត និងក្រអូប។

ស្រទាប់ខាងក្រោមអាចជាម៉ូលេគុលប៉ូលដែលមានអាតូមកាបូន ជាមួយនឹងបន្ទុកវិជ្ជមានដ៏មានប្រសិទ្ធភាព និងក្រុមដែលអាចជំនួសបាន។ X. អាតូមកាបូននៅទីនេះត្រូវបានគេហៅថាមជ្ឈមណ្ឌលអេឡិចត្រូហ្វីលីក។ ក្រុម Xបានហៅផងដែរ។ ចាកចេញពីក្រុមឬ nucleofugeមាន electronegativity ខ្ពស់ ហើយអាចទុកទាំង anion និងជាម៉ូលេគុលដែលមិនមានបន្ទុក។

នៅក្នុងប្រតិកម្មជំនួស nucleophilic អាស្រ័យលើធម្មជាតិនៃស្រទាប់ខាងក្រោម nucleophile ការចាកចេញពីក្រុម និងលក្ខខណ្ឌប្រតិកម្ម យន្តការផ្សេងគ្នាជាច្រើនអាចត្រូវបានដឹង។ ចំពោះប្រតិកម្មបែបនេះ យន្តការទូទៅបំផុតគឺការជំនួស nucleophilic bimolecular ដែលតំណាងឱ្យ អេស អិន 2, និងការជំនួស nucleophilic monomolecular, តំណាង អេស អិន 1.

យន្តការនៃការជំនួស nucleophilic bimolecular

ប្រតិកម្មគឺ bimolecular ព្រោះវាកើតឡើងនៅពេលដែលភាគល្អិតពីរប៉ះគ្នា៖ nucleophile និង substrate molecule។ អត្រាប្រតិកម្មក្នុងករណីនេះអាស្រ័យទៅលើកំហាប់នៃស្រទាប់ខាងក្រោម និងលើកំហាប់នៃភាគល្អិត nucleophilic ដែលវាយប្រហារ។ នុយក្លេអូហ្វីលវាយលុកកណ្តាលដែលមានបន្ទុកវិជ្ជមាននៃម៉ូលេគុលស្រទាប់ខាងក្រោមពីផ្នែក "ខាងក្រោយ" ដែលអំណោយផលជាងអេឡិចត្រូស្តាត ដោយសារក្នុងករណីនេះវាមិនត្រូវបានប៉ះពាល់ដោយការចោទប្រកាន់ដូចគ្នានៃ nucleofuge នោះទេ។ ប្រតិកម្មគឺជាដំណើរការមួយជំហាន។ ការតភ្ជាប់ C-Yបង្កើតឡើងក្នុងពេលដំណាលគ្នានឹងការបែកបាក់ គ-Xការតភ្ជាប់។

ថាមពលដែលត្រូវការដើម្បីបំបែក គ-Xការ​តភ្ជាប់​ត្រូវ​បាន​បញ្ជូន​ដោយ​សារ​តែ​ដំណើរ​ការ​សមកាលកម្ម​នៃ​ការ​បង្កើត​ការ​តភ្ជាប់​ C-Y. ដរាបណាក្រុម យត្រូវបានរួមបញ្ចូលនៅក្នុងស្ថានភាពផ្លាស់ប្តូរ, ក្រុម Xត្រូវតែទៅ ព្រោះអាតូមកាបូនមិនអាចមានអេឡិចត្រុងលើសពីប្រាំបីនៅកម្រិតខាងក្រៅរបស់វា។ នៅក្នុងស្ថានភាពផ្លាស់ប្តូរ, ដើម sp 3-hybridization នៃអាតូមកាបូនផ្លាស់ប្តូរទៅ sp 2 - បង្កាត់​ដោយ​ប្រមាណ​កាត់​កែង R-គន្លង។ នៅក្នុងស្ថានភាពផ្លាស់ប្តូរ សារធាតុ nucleophilic reagent អាតូមកាបូនកណ្តាល និង nucleofuge គឺស្ថិតនៅក្នុងបន្ទាត់ត្រង់មួយ ដូច្នេះប្រសិនបើការខិតជិតនៃ nucleophile ពីចំហៀងទល់មុខក្រុមចាកចេញគឺមិនអាចទៅរួចទេ ជាឧទាហរណ៍ ដោយសារលក្ខណៈរចនាសម្ព័ន្ធនៃ ស្រទាប់ខាងក្រោម ប្រតិកម្ម bimolecular ក៏មិនអាចទៅរួចដែរ។ ក្រុមស្រទាប់ខាងក្រោមមិនប្រតិកម្មបី និងអាតូមកាបូនកណ្តាលគឺប្រហែល coplanar ពោលគឺពួកវាស្ថិតនៅក្នុងយន្តហោះតែមួយ។ ពួកគេនឹងត្រូវបាន coplanar យ៉ាងតឹងរ៉ឹងប្រសិនបើក្រុមចូលនិងចេញគឺដូចគ្នា។ ក្នុងករណីផ្សេងទៀត វាអាចទៅរួចដូចជាស្ថានភាពផ្លាស់ប្តូរមុន (ចំណងនៃអាតូមកាបូនកណ្តាលមិនទាន់បានអនុម័តការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធត្រីកោណទេ លំដាប់នៃចំណង ស...Xលំដាប់ទំនាក់ទំនងបន្ថែមទៀត គ... យ) ហើយក្រោយមក។

ស្តេរ៉េអូគីមីវិទ្យានៃដំណើរការនៃការជំនួស nucleophilic bimolecular អាចត្រូវបានគេសង្កេតឃើញយ៉ាងងាយស្រួលដោយប្រើ hydrolysis នៃស្រទាប់ខាងក្រោមសកម្មអុបទិកជាឧទាហរណ៍។ ក្រុម​មិន​មាន​ប្រតិកម្ម​ចំនួន​បី​ដែល​នៅ​ពេល​ត្រូវ​បាន​វាយ​ប្រហារ​ហាក់​ដូច​ជា​«​ងាក​ចេញ​»។ ដូច្នេះហើយ ពេលខ្លះពួកគេនិយាយអំពីអាតូមកាបូនដែលវា "ប្រែចេញ" ប៉ុន្តែភាគច្រើនពួកគេប្រើពាក្យ "ការបញ្ច្រាសនៃការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធ" នៃអាតូមកាបូន មានន័យថាការផ្លាស់ប្តូរនៅក្នុងការរៀបចំលំហនៃក្រុមដែលភ្ជាប់ជាមួយវា។ ជាការពិតប្រសិនបើក្រុម Xនិង យមានលក្ខណៈគីមីដូចគ្នា (ឧទាហរណ៍នៅក្នុងប្រតិកម្មផ្លាស់ប្តូរអ៊ីសូតូបនៅពេលជំនួស 35 Clនៅ​លើ ៣៧ គ) បន្ទាប់មកវានឹងបង្ហាញថាផលិតផលប្រតិកម្មបង្វិលធ្នឹមនៃពន្លឺរាងប៉ូលរបស់យន្តហោះក្នុងទិសដៅផ្ទុយធៀបនឹងសារធាតុដើម ហើយជារូបភាពកញ្ចក់របស់វា។ ដំណើរការនេះត្រូវបានប្រៀបធៀបទៅនឹងការបង្វែរឆ័ត្រខាងក្នុងចេញតាមខ្យល់។ ការផ្លាស់ប្តូរនៅក្នុងការកំណត់នេះត្រូវបានគេស្គាល់ផងដែរថាជា "Walden inversion" ។ ប្រតិកម្មទាំងអស់នៃការជំនួស nucleophilic bimolecular ត្រូវបានអមដោយការបញ្ច្រាស Walden ដោយមិនគិតពីរចនាសម្ព័ន្ធនៃស្រទាប់ខាងក្រោម។

យន្តការនៃការជំនួសម៉ូលេគុល

យន្តការដ៏ល្អ អេស អិន 1 រួមមានពីរដំណាក់កាល៖

ដំណាក់កាលដំបូងគឺអ៊ីយ៉ូដយឺតនៃស្រទាប់ខាងក្រោម ហើយវាគឺជាដំណាក់កាលនេះដែលកំណត់អត្រានៃប្រតិកម្ម។ ការបំបែកម៉ូលេគុលទៅជាអ៊ីយ៉ុងសេរីគឺមុនដោយស្ថានភាពផ្លាស់ប្តូរដែលប្រវែងចំណងកើនឡើង អេស-Xនិងចលនាបន្តិចម្តង ៗ នៃគូអេឡិចត្រុងទៅក្រុមចាកចេញ។ បន្ទាប់មកគូអ៊ីយ៉ុងមួយត្រូវបានបង្កើតឡើង។ ការរលួយរបស់វាទៅជាអ៊ីយ៉ុងកើតឡើងស្ទើរតែគ្រប់ពេល ដោយមានការចូលរួមពីម៉ូលេគុលសារធាតុរំលាយប៉ូល យន្តការជាក់ស្តែង អេស អិន 1 ត្រូវបានអនុវត្តយ៉ាងងាយស្រួលតែនៅក្នុងសារធាតុរំលាយប៉ូលប៉ុណ្ណោះ។ ដំណាក់កាលទីពីរគឺអន្តរកម្មយ៉ាងឆាប់រហ័សនៃ carbocation កម្រិតមធ្យមជាមួយ nucleophile ។

ដូច្នេះអត្រានៃប្រតិកម្មទាំងមូលគឺអាស្រ័យតែលើអត្រានៃដំណាក់កាលដំបូងដែលយឺតបំផុត ដែលក្នុងនោះមានតែម៉ូលេគុលស្រទាប់ខាងក្រោមប៉ុណ្ណោះដែលចូលរួម។ ដូច្នេះប្រតិកម្មគឺ monomolecular ហើយអត្រារបស់វាអាស្រ័យតែលើកំហាប់នៃស្រទាប់ខាងក្រោមដំបូងប៉ុណ្ណោះ។

ភាគល្អិតដែលបានបង្កើតឡើងជាលទ្ធផលនៃដំណើរការជំនួស X¯ អាចពន្យឺតអត្រាប្រតិកម្មដោយសារភាពច្រាសមកវិញរបស់វា។ ដូច្នេះក្នុងករណីជាច្រើនវាអាចធ្វើទៅបានដើម្បីបន្ថែមអំបិលដែលមានជាតិអ៊ីយ៉ុង X¯ បន្ថយប្រតិកម្ម។ ការថយចុះនៃអត្រាប្រតិកម្មនេះបណ្តាលមកពីការបន្ថែម X¯ , បានហៅ ឥទ្ធិពលអ៊ីយ៉ុងធម្មតា។.

ជាទូទៅសម្រាប់ អេស អិន 1- អត្រាប្រតិកម្មមិនគួរអាស្រ័យលើធម្មជាតិនៃ nucleophile និងការប្រមូលផ្តុំរបស់វា។

ស្តេរ៉េអូគីមីវិទ្យានៃការជំនួស nucleophilic monomolecular គឺមិនសូវច្បាស់ជាងការជំនួស អេស អិន 2- ប្រភេទ។ តាមឧត្ដមគតិ ប្រសិនបើដំណើរការពាក់ព័ន្ធនឹងការបង្កើត carbocation ដោយឥតគិតថ្លៃនោះ ក្រោយមកទៀតគួរតែជា planar ពោលគឺមានការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធផ្ទះល្វែងដែលត្រូវគ្នានឹង sp 2 ការបង្កាត់នៃគន្លង។ nucleophile ត្រូវតែវាយប្រហារ carbocation ក្នុងអត្រាដូចគ្នាពីភាគីទាំងពីរនៃយន្តហោះ ដែលនឹងនាំឱ្យមានការបង្កើតម៉ូលេគុលស្រទាប់ខាងក្រោមថ្មីពីរដែលជា enantiomers ដោយគោរពគ្នាទៅវិញទៅមក។ លទ្ធផលគឺល្បាយជាតិសាសន៍។

សម្រាប់ប្រតិកម្មជាច្រើន វាងាយស្រួលណាស់ក្នុងការអះអាងថា នៅក្រោមលក្ខខណ្ឌដែលបានផ្តល់ឱ្យ ពួកគេធ្វើតាមយន្តការទាំងពីរ អេស អិន 1 ឬ អេស អិន 2. ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ ក្នុងករណីខ្លះយន្តការប្រតិកម្មគឺពិបាកកំណត់លក្ខណៈ។ មានករណីកម្រិតមធ្យម ដែលគេហៅថា "ព្រំដែន" តំបន់នៃយន្តការ ពោលគឺយន្តការប្រតិកម្មមិនមែនជា "បរិសុទ្ធ" ទេ។ អេស អិន 1 ឬ "ស្អាត" អេស អិន 2 ប៉ុន្តែជាកម្មសិទ្ធិរបស់ប្រភេទកម្រិតមធ្យម។ នេះអាចត្រូវបានតំណាងដោយដ្យាក្រាមខាងក្រោម:

ដែលជាកន្លែងដែល II គឺជាគូអ៊ីយ៉ុងតឹង III គឺជាគូអ៊ីយ៉ុងរលុង IV និង V ត្រូវបានបំបែកដោយអ៊ីយ៉ុងដែលនីមួយៗត្រូវបានហ៊ុំព័ទ្ធដោយម៉ូលេគុលសារធាតុរំលាយ។

ដោយវិធីនេះ អេស អិន 1 និង អេស អិន 2- ប្រតិកម្មអាចត្រូវបានពន្យល់ដោយយន្តការ ion-pair ។ ស្រទាប់ខាងក្រោម dissociates ជាមួយនឹងការបង្កើតគូអ៊ីយ៉ុងកម្រិតមធ្យមដែលបន្ទាប់មកប្រែទៅជាផលិតផល។ ភាពខុសគ្នារវាងយន្តការ អេស អិន 1 និង អេស អិន 2 គឺថានៅក្នុងករណីទីមួយ អ៊ីយ៉ុងដែលបែកគ្នា (IV និង V) ត្រូវបានទទួលរងការវាយប្រហារនុយក្លេអូហ្វីល ហើយនៅក្នុងករណីទីពីរ នុយក្លេអូហ្វីលវាយប្រហារប្រព័ន្ធ I, II, និង ប្រហែលជា III ។ ដោយសារក្នុងករណីទូទៅ ស្រទាប់ខាងក្រោមអាចទទួលរងការវាយប្រហារនុយក្លេអូហ្វីលនៅដំណាក់កាលណាមួយនៃការផ្លាស់ប្តូរដោយយោងទៅតាមគ្រោងការណ៍ខាងលើ វាអាចត្រូវបានគេប្រកែកជាញឹកញាប់បំផុតថាយន្តការមួយ ឬមួយផ្សេងទៀតគឺនៅជិត។ អេស អិន 1 ឬ អេស អិន 2.

កត្តាដែលប៉ះពាល់ដល់យន្តការ និងអត្រានៃការជំនួស nucleophilic

កត្តាដូចគ្នាអាចប៉ះពាល់ដល់អត្រានៃប្រតិកម្មដែលកំពុងដំណើរការនៅក្នុងបរិយាកាស "បរិសុទ្ធ" ក្នុងវិធីផ្សេងគ្នាទាំងស្រុង។ អេស អិន 1 ឬ អេស អិន២- យន្តការ។ ដូច្នេះពួកវាខ្លះរួមចំណែកដល់លំហូរនៃប្រតិកម្មយោងទៅតាមយន្តការ monomolecular និងខ្លះទៀត - នេះបើយោងតាម ​​bimolecular មួយ។

1. ឥទ្ធិពលនៃរចនាសម្ព័ន្ធស្រទាប់ខាងក្រោម. ការកើនឡើងនៃបរិមាណ spatial នៃសារធាតុជំនួសនៅកណ្តាលប្រតិកម្មនៃស្រទាប់ខាងក្រោមកាត់បន្ថយអត្រានៃការជំនួស bimolecular ចាប់តាំងពីមជ្ឈមណ្ឌលប្រតិកម្មក្លាយជាតិចអាចចូលដំណើរការបានដើម្បីវាយប្រហារដោយ nucleophile ។ ក្នុងករណីនេះក្នុងអំឡុងពេលនៃការផ្លាស់ប្តូរពី bromomethane ទៅ bromoethane អត្រា អេស អិន 2- ប្រតិកម្មថយចុះ 145 ដង និង 2-bromopropane - ដោយ 18,000 ដង។

bromomethane bromoethane 2-bromopropane

ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយល្បឿន អេស អិន 1- ប្រតិកម្មនៅក្នុងស៊េរីនេះនឹងកើនឡើង ចាប់តាំងពីឥទ្ធិពលនៃឥទ្ធិពលអេឡិចត្រូនិចនៃសារធាតុជំនួសនៅក្នុងស្រទាប់ខាងក្រោមនៅក្នុងករណីភាគច្រើនគឺខ្លាំងជាងនៅក្នុងប្រតិកម្មជំនួសម៉ូលេគុល។ ដូច្នេះវាច្បាស់ណាស់ថាក្នុងអំឡុងពេលនៃការផ្លាស់ប្តូរពីប្រព័ន្ធបឋមទៅប្រព័ន្ធទីពីរនិងទីបីអត្រាដោយយន្តការនេះគួរតែកើនឡើង។ នេះអាចត្រូវបានពន្យល់ដោយការកើនឡើងនៃស្ថេរភាពនៃ alkyl cations:

,

ជាពិសេស អាស្រ័យលើចំនួននៃក្រុមមេទីលជុំវិញអាតូមកាបូនដែលត្រូវបានចោទប្រកាន់ជាវិជ្ជមាន ដែលមានឥទ្ធិពល inductive ផ្តល់អេឡិចត្រុង ហើយដូច្នេះទូទាត់សងសម្រាប់ការចោទប្រកាន់នៃមជ្ឈមណ្ឌលប្រតិកម្ម។ នៅក្នុងស៊េរីដូចគ្នានេះ ទំហំនៃឥទ្ធិពល superconjugation ក៏កើនឡើងផងដែរ។ R-គន្លងនៃអាតូមកាបូន carbocationic ជាមួយអេឡិចត្រុង ស-នការតភ្ជាប់។ ដូច្នេះ អត្រាខ្ពស់នៃប្រតិកម្មជំនួស nucleophilic អាចជាលក្ខណៈនៃអាល់កុលបឋម និងទីបី។ ក្នុងករណីដំបូងដោយសារតែភាពងាយស្រួលនៃអន្តរកម្មនៅលើ អេស អិន 2- យន្តការ (ការចូលដំណើរការដោយឥតគិតថ្លៃនៃមជ្ឈមណ្ឌលប្រតិកម្មមិនមានឧបសគ្គស្តេរ៉េអូ) នៅក្នុងទីពីរ - នេះបើយោងតាម អេស អិន 1- យន្តការ (ភាពងាយស្រួលនៃការបំបែកស្រទាប់ខាងក្រោម, ស្ថេរភាពនៃ carbocation លទ្ធផល) ។ អាល់គីល halides អនុវិទ្យាល័យនៅក្នុងករណីភាគច្រើនគួរមានប្រតិកម្មយោងទៅតាមយន្តការចម្រុះ ហើយអត្រាប្រតិកម្មរបស់ពួកវានឹងមានកម្រិតទាប ដោយសារវាមានឧបសគ្គចំពោះលំហូរនៃការជំនួសម៉ូលេគុល និង bimolecular ។

ការដាក់បញ្ចូលសារធាតុជំនួសទៅក្នុងម៉ូលេគុលស្រទាប់ខាងក្រោមនឹងមានឥទ្ធិពលខុសគ្នាទៅលើអត្រានៃប្រតិកម្ម monomolecular និង bimolecular ។ សារធាតុជំនួសម្ចាស់ជំនួយអេឡិចត្រុងគួរតែធ្វើឱ្យមានស្ថេរភាពបន្ថែមទៀតនៃ cation ដែលជាលទ្ធផល ហើយជាលទ្ធផល បង្កើនអត្រានៃការជំនួស monomolecular ។

ឥទ្ធិពលនៃឥទ្ធិពលអេឡិចត្រូនិចនៃសារធាតុជំនួសលើអត្រានៃប្រតិកម្ម bimolecular គឺមិនមានភាពច្បាស់លាស់នោះទេ។ ប៉ុន្តែភាគច្រើន អេស អិន 2- ប្រតិកម្មត្រូវបានពន្លឿនដោយសារធាតុជំនួសដកអេឡិចត្រុង - នៅក្នុងករណីទាំងនេះ អត្រាប្រតិកម្មត្រូវបានកំណត់ដោយភាពងាយស្រួលនៃអន្តរកម្មនៃភាគល្អិត nucleophilic ជាមួយមជ្ឈមណ្ឌលប្រតិកម្មដែលមានបន្ទុកវិជ្ជមាននៃស្រទាប់ខាងក្រោម។ ក្នុងករណីផ្សេងទៀត អត្រានៃប្រតិកម្ម bimolecular អាស្រ័យលើសមត្ថភាពនៃក្រុម nucleofuge ដើម្បីបំបែកចេញពីមជ្ឈមណ្ឌលប្រតិកម្ម ហើយឥទ្ធិពលនៃធម្មជាតិនៃសារធាតុជំនួសនឹងផ្ទុយគ្នា - ដូចគ្នាទៅនឹងប្រតិកម្ម monomolecular ។

2. ឥទ្ធិពលនៃធម្មជាតិនៃ nucleophile នេះ។នៅក្នុងប្រតិកម្មជំនួស nucleophilic ស្ទើរតែគ្រប់ប្រភេទអព្យាក្រឹត ឬអវិជ្ជមានដែលមានអេឡិចត្រុងពីរគូអាចជា nucleophile ។ អត្រានៃប្រតិកម្ម unimolecular មិនអាស្រ័យលើធម្មជាតិនៃ nucleophile ទេព្រោះវាមិនចូលរួមក្នុងជំហានកំណត់ ដូច្នេះ nucleophilicity នៃ reagent នោះគឺជាសមត្ថភាពក្នុងការផ្តល់គូអេឡិចត្រុងសម្រាប់ការបង្កើត covalent មួយ។ ចំណងនៅពេលធ្វើអន្តរកម្មជាមួយមជ្ឈមណ្ឌលគិតថ្លៃវិជ្ជមាននៅក្នុងស្រទាប់ខាងក្រោម ប៉ះពាល់តែអត្រាប៉ុណ្ណោះ។ អេស អិន 2 ប្រតិកម្ម។ ចំពោះប្រតិកម្មទាំងនេះដែលកើតឡើងនៅក្នុងដំណោះស្រាយ គោលការណ៍ជាមូលដ្ឋានមួយចំនួនអាចត្រូវបានកត់សម្គាល់ដែលកំណត់ឥទ្ធិពលនៃ nucleophile លើអត្រា។

ទីមួយ nucleophilicity នៃ anion តែងតែខ្ពស់ជាងម៉ូលេគុលអព្យាក្រឹតដែលត្រូវគ្នា។ ដូច្នេះ អូខ្លាំងជាង H2O; ¯ NH2ខ្លាំងជាង NH3ល។

ទីពីរ នៅពេលប្រៀបធៀបនុយក្លេអូហ្វីលដែលអាតូមវាយប្រហារគឺស្ថិតនៅក្នុងរយៈពេលដូចគ្នានៃតារាងតាមកាលកំណត់ លំដាប់នៃនុយក្លេអូហ្វីលគឺប្រហាក់ប្រហែលនឹងលំដាប់នៃមូលដ្ឋាន។ នោះ​ហើយ​ជា​មូល​ហេតុ​ដែល

R 3 គ¯> R2N¯> រ៉ូ¯> ច¯.

សារធាតុជំនួសម្ចាស់ជំនួយអេឡិចត្រុងបង្កើន nucleophilicity នៃ reagent ដូច្នេះ រ៉ូ nucleophilicity គឺខ្ពស់ជាង ហូ¯; នៅ RSH-ជាង ហ 2 សល។ anions មិនស្ថិតស្ថេរ ជាពិសេស carbanion មាន nucleophilicity ខ្ពស់ ចាប់តាំងពីការបង្កើត anions សម្រាប់អាតូមកាបូនគឺមិនអំណោយផលខ្លាំង (ដោយសារតែ electronegativity ទាបរបស់វា) ហើយដូច្នេះភាគល្អិតបែបនេះមានថាមពលសក្តានុពលខ្ពស់។

ទីបី ភាពស៊ីសង្វាក់នៃនុយក្លេអ៊ែរកើនឡើងពីកំពូលទៅបាតក្នុងក្រុមនៃប្រព័ន្ធតាមកាលកំណត់ (ជាមួយនឹងការកើនឡើងកាំអាតូម) ទោះបីជាមូលដ្ឋានមានការថយចុះនៅក្នុងស៊េរីនេះក៏ដោយ។ ដូច្នេះលំដាប់ធម្មតានៃ nucleophilicity នៃ halides មានដូចខាងក្រោម: ខ្ញុំ¯ > Br¯ > Cl¯ > ច¯. ដូចគ្នានេះដែរ nucleophile ដែលមានស្ពាន់ធ័រណាមួយគឺខ្លាំងជាង analogue ដែលមានអុកស៊ីហ៊្សែនដែលត្រូវគ្នា ហើយដូចគ្នាទៅនឹងសមាសធាតុដែលមានផូស្វ័រ និងអាសូត។ នេះគឺដោយសារតែភាពងាយស្រួលនៃប៉ូលនៃអាតូម និងអ៊ីយ៉ុងធំជាង និងថាមពលរលាយទាបនៃអ៊ីយ៉ុងទាំងនេះ។

ទីបួន នុយក្លេអូហ្វីលកាន់តែសេរី អត្រាកាន់តែធំ។ ដំណោះស្រាយបន្ថយអត្រាប្រតិកម្ម។ ដូច្នេះ សារធាតុរំលាយ protic (សូមមើលខាងក្រោម) កាត់បន្ថយកម្លាំង nucleophilic នៃ reagent ដោយសារតែការបង្កើតចំណងអ៊ីដ្រូសែន ប្រសិនបើមជ្ឈមណ្ឌល nucleophilic គឺជាធាតុ electronegative ខ្លាំង ( F, O, N).

ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ច្បាប់ទាំងនេះមិនអាចគិតគូរពីកត្តាទាំងអស់ដែលប៉ះពាល់ដល់ nucleophilicity នៃ reagent នោះទេ។ ដូច្នេះ ឧបសគ្គស្តេរិចតែងតែដើរតួនាទីជាក់លាក់។ ឧទាហរណ៍, tertអ៊ីយ៉ុង butylate (CH 3) 3 CO¯ គឺជាមូលដ្ឋានរឹងមាំជាង ហូឬ C2H5O¯ ប៉ុន្តែ nucleophile មិនសូវខ្លាំងទេ ដោយសារទំហំធំរបស់វាធ្វើឱ្យពិបាកក្នុងការចូលទៅជិតស្រទាប់ខាងក្រោម។

ដូច្នេះសកម្មភាពនៃ nucleophiles ទូទៅបំផុតមានការថយចុះនៅក្នុងស៊េរី (សម្រាប់ អេស អិន 2- ប្រតិកម្មនៅក្នុងសារធាតុរំលាយ protic)៖

RS¯ > C2H5S¯ > ខ្ញុំ¯ > CN¯ > ហូ¯ > Br¯ > C2H5O¯ > Cl¯ > CH3COO¯ > H2O ។

3. ឥទ្ធិពលនៃសារធាតុរំលាយ និងកាតាលីករ។នៅក្នុងការជំនួសម៉ូលេគុលនៅដំណាក់កាលដំបូង អ៊ីយ៉ុងត្រូវបានបង្កើតឡើងពីម៉ូលេគុលស្រទាប់ខាងក្រោមអព្យាក្រឹត ពួកគេត្រូវបានរំលាយយ៉ាងងាយស្រួលដោយម៉ូលេគុលនៃសារធាតុរំលាយប៉ូល ជាពិសេសសារធាតុប្រូទីក។ ដូច្នេះ សារធាតុរំលាយប៉ូលខ្ពស់ protic នឹងជំរុញឱ្យមានប្រតិកម្មទៅតាមយន្តការ អេស អិន 1.

ភាគល្អិត nucleophilic ចូលរួមក្នុងជំហានកំណត់អត្រានៃការជំនួស bimolecular ។ ដូច្នេះការប្រើប្រាស់សារធាតុរំលាយ protic នឹងនាំទៅរកការអសកម្មរបស់វាដោយសារតែការបង្កើតចំណងអ៊ីដ្រូសែនជាមួយនឹងអាតូមអ៊ីដ្រូសែននៃសារធាតុរំលាយ និងបន្ថយប្រតិកម្ម។ នៅក្នុងសារធាតុរំលាយ aprotic សារធាតុ nucleophilic reagents រក្សាបាននូវប្រតិកម្មខ្ពស់។ លើសពីនេះទៀតដោយការរំលាយ cations សារធាតុរំលាយ aprotic ជំរុញការបំបែកនៃម៉ូលេគុល reagent ទៅជា ions ហើយដូច្នេះបង្កើនកម្លាំង nucleophilic នៃ reagent ។ ដូច្នេះសារធាតុរំលាយប៉ូឡូញ aprotic រួមចំណែកដល់ អេស អិន 2 ប្រតិកម្ម។ ដូច្នេះ បរិស្ថានអាសុីត ជាក្បួនមិនអនុគ្រោះដល់ការកើតឡើងនៃប្រតិកម្ម bimolecular ហើយបរិស្ថានអព្យាក្រឹត ឬអាល់កាឡាំងត្រូវបានគេពេញចិត្តសម្រាប់ប្រតិកម្មទាំងនេះ ដោយសារ nucleophiles ខ្លាំងជាធម្មតាមានមូលដ្ឋានរឹងមាំ។

អាស៊ីត Lewis, ពោលគឺ boron, អាលុយមីញ៉ូម, ជាតិដែក, ស័ង្កសី, cadmium, បារត, ទង់ដែងនិង halides ផ្សេងទៀតត្រូវបានគេប្រើជាកាតាលីករក្នុងប្រតិកម្មជំនួស nucleophilic ។ សារធាតុទាំងនេះមានសមត្ថភាពទទួលយក anions ពីដំណោះស្រាយដោយសារតែ valence orbitals នៃលោហៈ ហើយការប្រើប្រាស់របស់វាអាចបន្ថយដំណើរការនៃការជំនួស bimolecular ប៉ុន្តែជំរុញ អេស អិន 1- ដំណើរការ ព្រោះវាជួយសម្រួលដល់ការបំបែកស្រទាប់ខាងក្រោម ខណៈពេលដែលកាតាលីករមិនមានអន្តរកម្មជាមួយ carbocations នៃស្រទាប់ខាងក្រោម។

4. ឥទ្ធិពលនៃធម្មជាតិនៃក្រុមចាកចេញ។កំឡុងពេលប្រតិកម្ម ក្រុមដែលចាកចេញត្រូវបានបំបែកចេញ រួមជាមួយនឹងអេឡិចត្រុងមួយគូ។

នៅក្នុងប្រតិកម្មដែលធ្វើឡើងដោយយន្តការនៃការជំនួសម៉ូណូម៉ូលេគុល វាកាន់តែងាយស្រួលសម្រាប់ក្រុមចាកចេញដើម្បីបំបែកចេញ ប្រតិកម្មនឹងលឿនជាងមុន ព្រោះវាគឺជាការបំបែកចំណង។ អេស-Xនិងជាជំហានកំណត់អត្រានៃប្រតិកម្មដែលធ្វើឡើងដោយយោងតាមយន្តការ អេស អិន 1. ភាពងាយស្រួលនៃការបំបែកត្រូវបានប៉ះពាល់មិនត្រឹមតែដោយថាមពល dissociation ចំណង, ប៉ុន្តែក៏ដោយស្ថេរភាពនៃក្រុម nucleofuge ដែលជាភាគល្អិតដោយឥតគិតថ្លៃ។ ជាឧទាហរណ៍ នៅពេលផ្តាច់អ៊ីយ៉ុង halide ស្ថេរភាពនៃអ៊ីយ៉ុងទាំងនេះថយចុះនៅក្នុងស៊េរី ខ្ញុំ¯ > Br¯ > Cl¯ > ច¯. ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ ការបញ្ជាទិញនេះត្រូវបានគេសង្កេតឃើញនៅក្នុងឧបករណ៍ផ្ទុក aprotic ។ ផ្ទុយទៅវិញ នៅក្នុងសារធាតុរំលាយ protic ឬនៅក្នុងវត្តមាននៃកាតាលីករអាស៊ីត anions នៃអាស៊ីតខ្សោយត្រូវបានលុបចោលយ៉ាងងាយស្រួលបំផុត ដូច្នេះ លំដាប់បំបែកនឹងត្រូវបានបញ្ច្រាស (អេហ្វអេហ្វអាស៊ីតខ្សោយបំផុតនៃអាស៊ីត halogenated ទាំងអស់) ។ ប្រតិកម្មទាំងនេះមិនតម្រូវឱ្យមាន nucleophiles ខ្លាំងនោះទេ ប៉ុន្តែតម្រូវឱ្យស្រទាប់ខាងក្រោមមានក្រុមចាកចេញដ៏ល្អ ដូច្នេះប្រតិកម្ម monomolecular ភាគច្រើនដំណើរការនៅក្នុងបរិយាកាសអាស៊ីត។

សម្រាប់ អេស អិន 2- ប្រតិកម្ម ធម្មជាតិនៃក្រុមចាកចេញមិនមានឥទ្ធិពលគួរឱ្យកត់សម្គាល់លើអត្រានោះទេ ចាប់តាំងពីដំណាក់កាលកំណត់នៅទីនេះគឺជាការបង្កើតរដ្ឋអន្តរកាល ហើយការលុបបំបាត់ក្រុមជំនួសកើតឡើងជាក្បួនយ៉ាងឆាប់រហ័ស។ ប៉ុន្តែក្រុមដូចជា អូ,ឬ,NH2ពិបាកដកចេញ ចាប់តាំងពីចំណងកាបូន-អុកស៊ីហ្សែន ឬកាបូន-អាសូត គឺរឹងមាំណាស់។

ដូច្នេះឥទ្ធិពលនៃកត្តាផ្សេងៗលើទិសដៅ និងអត្រានៃប្រតិកម្មជំនួស nucleophilic អាចត្រូវបានកាត់បន្ថយទៅជាបទប្បញ្ញត្តិសំខាន់ៗដូចខាងក្រោម។

កត្តាដែលរួមចំណែកដល់ការលេចធ្លាយអេស អិន ១- ប្រតិកម្ម៖

1) ការបង្កើត carbocation ស្ថិរភាព;

2) ការប្រើប្រាស់សារធាតុរំលាយសារធាតុប៉ូឡូញប្រូទីក និងកាតាលីករអាស៊ីតខ្ពស់

3) ស្ថេរភាពនៃក្រុមចាកចេញ។

nucleophilicity នៃភាគល្អិតវាយប្រហារគឺមិនសំខាន់ទេ។

កត្តាដែលរួមចំណែកដល់ការលេចធ្លាយ ស ន 2 ប្រតិកម្ម៖

1) ភាពអាចរកបាននៃមជ្ឈមណ្ឌល electrophilic នៃស្រទាប់ខាងក្រោម,

2) ការប្រើប្រាស់សារធាតុរំលាយ aprotic,

3) nucleophilicity ខ្ពស់នៃ reagent ។

ធម្មជាតិនៃក្រុមចាកចេញគឺមិនសំខាន់ទេ។

នៅក្នុងការជំនួស nucleophilic, nucleophile វាយប្រហារម៉ូលេគុលស្រទាប់ខាងក្រោមដោយផ្តល់ឱ្យវាជាមួយនឹងអេឡិចត្រុងរបស់ខ្លួនដើម្បីបង្កើតចំណងថ្មីមួយ។ អេឡិចត្រុងនៃចំណងបំបែកចេញរួមគ្នាជាមួយអ៊ីយ៉ុងដែលបានបញ្ចេញ។ ប្រតិកម្មអ៊ីយ៉ុងបែបនេះដំណើរការលើសលប់ក្នុងដំណាក់កាលរាវ ចាប់តាំងពីសារធាតុរំលាយធ្វើឱ្យអ៊ីយ៉ុងលទ្ធផលមានស្ថេរភាពតាមរយៈការរំលាយ ដែលមិនអាចទៅរួចទេក្នុងដំណាក់កាលឧស្ម័ន។

ការជំនួស nucleophilic ធ្វើឱ្យវាអាចធ្វើទៅបានដើម្បីបញ្ចូលទៅក្នុងម៉ូលេគុលនៃសមាសធាតុសរីរាង្គមួយមួយចំនួនធំនៃក្រុមមុខងារដែលមានសមត្ថភាពដើរតួជា nucleophiles ។ ឧទាហរណ៍:

ម៉ូលេគុលអព្យាក្រឹតក៏អាចដើរតួជា nucleophiles ឧទាហរណ៍៖

ឧទាហរណ៍នៃប្រតិកម្មដែលពាក់ព័ន្ធនឹង ethyl bromide ជាស្រទាប់ខាងក្រោមត្រូវបានផ្តល់ឱ្យដូចខាងក្រោម:

លក្ខណៈពិសេសនៃប្រតិកម្មជំនួស nucleophilic គឺថាពួកវាគឺជារឿងធម្មតាបំផុតមួយនៅក្នុងគីមីវិទ្យាសរីរាង្គ ហើយយោងទៅតាមការសិក្សាមួយក្នុងចំណោមភាគច្រើនបំផុត។ ជាពិសេសការសិក្សាអំពី kinetics នៃប្រតិកម្មជំនួស nucleophilic ។ kinetics គីមី គឺជាការសិក្សាអំពីការផ្លាស់ប្តូរកំហាប់នៃ reactants ឬផលិតផលតាមពេលវេលា។ ការផ្លាស់ប្តូរត្រូវបានកំណត់លក្ខណៈដោយដេរីវេនៃពេលវេលានៃការផ្តោតអារម្មណ៍ dc/dt ។ បង្កើតទំនាក់ទំនងនៃដេរីវេជាមួយកំហាប់នៃ reactants ឬប្រសិនបើចាំបាច់ជាមួយនឹងការប្រមូលផ្តុំនៃផលិតផល។

ការសិក្សាអំពីការផ្លាស់ប្តូរកំហាប់នៃសារធាតុប្រតិកម្មតាមពេលវេលាក្រោមលក្ខខណ្ឌនៃប្រតិកម្មនៃការជំនួស nucleophilic បានបង្ហាញថាករណីពីរគឺអាចធ្វើទៅបាន:

ក្នុងករណីដំបូង ការផ្លាស់ប្តូរកំហាប់គឺសមាមាត្រទៅនឹងកំហាប់នៃស្រទាប់ខាងក្រោម dc/dt = K[alkyl halide]

ក្នុងករណីទី 2 ការផ្លាស់ប្តូរការផ្តោតអារម្មណ៍គឺសមាមាត្រទៅនឹងកំហាប់នៃស្រទាប់ខាងក្រោមនិងការប្រមូលផ្តុំនៃភាគល្អិត nucleophilic - dc/dt = K[alkyl halide] × [nucleophile]

យន្តការដែលត្រូវគ្នានឹងករណីទីមួយត្រូវបានគេហៅថា ការជំនួស nucleophilic monomolecular ហើយត្រូវបានតំណាង S N ១ .

យន្តការដែលត្រូវគ្នានឹងករណីទីពីរត្រូវបានគេហៅថា ការជំនួស nucleophilic bimolecular ហើយត្រូវបានតំណាង S N ២

១.៤.២. យន្តការ S N ១. ការជំនួសម៉ូលេគុល

ដោយយន្តការ S N ១ ឧ. hydrolysis tert- butyl bromide៖

នៅក្នុងយន្តការ S N ១ បែងចែកដំណាក់កាលដូចខាងក្រោមៈ

នៅដំណាក់កាលដំបូង ដេរីវេនៃ halogen ត្រូវបាន ionized ជាមួយនឹងការបង្កើត carbocation និង bromide ion។ ដំណាក់កាលនេះគឺកំណត់អត្រា និងត្រូវបានកំណត់ដោយថាមពលសកម្មខ្ពស់បំផុត៖

អ៊ីយ៉ុង bromide បង្កើត​ចំណង​អ៊ីដ្រូសែន​ជាមួយ​ម៉ូលេគុល​ទឹក ហើយ​ដោយ​ហេតុនេះ​មាន​ស្ថិរភាព។ carbocation លទ្ធផលត្រូវបានរក្សាស្ថេរភាពដោយការរំលាយសារធាតុរំលាយ។ ប៉ុន្តែសំខាន់ជាងនេះគឺស្ថេរភាពនៃ carbocation ខ្លួនវាផ្ទាល់។ វាត្រូវតែមានស្ថេរភាពដោយឥទ្ធិពលអេឡិចត្រូនិច intramolecular ដែលហៅថា។ ត្រូវ​ជា​ថ្នាក់​ឧត្តមសិក្សា ឬ​នៅ​ក្នុង​ការ​ភ្ជាប់​ជាមួយ​នឹង​ប្រព័ន្ធ π-អេឡិចត្រុង (ត្រូវ​បាន​រក្សា​លំនឹង​ដោយ​សំឡេង)។

នៅដំណាក់កាលទីពីរ carbocation ធ្វើអន្តរកម្មយ៉ាងឆាប់រហ័សជាមួយ nucleophile ជាពិសេសជាមួយទឹក។