化學(xué)名詞解釋：

取代反應(yīng) - 取代反應(yīng)在取代反應(yīng)中，化合物的一個(gè)官能團(tuán)被另一個(gè)官能團(tuán)所取代。在有機(jī)化學(xué)中，親電子和親核性取代反應(yīng)非常重要。

有機(jī)的取代反應(yīng)會依以下的特點(diǎn)，被歸類到若干個(gè)有機(jī)反應(yīng)類別中：

促使反應(yīng)的反應(yīng)物是親電子試劑還是親核試劑。

反應(yīng)中的中間物是一個(gè)陽離子、一個(gè)陰離子還是一個(gè)自由基。

反應(yīng)的基質(zhì)是脂肪族化合物還是芳香族化合物。

詳細(xì)了解反應(yīng)類別不但對預(yù)測反應(yīng)產(chǎn)物很有幫助，而且能幫助我們從諸如溫度、溶劑等變量上來優(yōu)化該反應(yīng)。

取代反應(yīng) - 正文

有機(jī)化合物受到某類試劑的進(jìn)攻，致使分子中一個(gè)基(或原子)被這個(gè)試劑所取代的反應(yīng)。取代反應(yīng)可分為親核取代、親電取代和均裂取代三類。這些反應(yīng)又可根據(jù)速率決定步驟涉及的分子數(shù)目而分為單分子反應(yīng)和雙分子反應(yīng)。如果取代反應(yīng)發(fā)生在分子內(nèi)各基團(tuán)之間，稱分子內(nèi)取代。有些取代反應(yīng)中又同時(shí)發(fā)生分子重排(見重排反應(yīng))。

親核取代反應(yīng) 　簡稱SN。飽和碳上的親核取代反應(yīng)很多。例如,鹵代烷能分別與氫氧化鈉、醇鈉或酚鈉、硫脲、硫醇鈉、羧酸鹽和氨或胺等發(fā)生親核取代反應(yīng)，生成醇、醚、硫醇、硫醚、羧酸酯和胺等：

醇可與氫鹵酸、鹵化磷或氯化亞砜作用，生成鹵代烴。鹵代烷被氫化鋁鋰還原為烷烴，也是負(fù)氫離子對反應(yīng)物中鹵素的取代。當(dāng)試劑的親核原子為碳時(shí)，取代結(jié)果形成碳-碳鍵，從而得到碳鏈增長產(chǎn)物，如鹵代烷與氰化鈉、炔化鈉或烯醇鹽的反應(yīng)。

由于反應(yīng)物結(jié)構(gòu)和反應(yīng)條件的差異，SN有兩種機(jī)理，即單分子親核取代反應(yīng)SN1和雙分子親核取代反應(yīng) SN2。SN1的過程分為兩步：第一步,反應(yīng)物發(fā)生鍵裂(電離)，生成活性中間體正碳離子和離去基團(tuán);第二步，正碳離子迅速與試劑結(jié)合成為產(chǎn)物?？偟姆磻?yīng)速率只與反應(yīng)物濃度成正比，而與試劑濃度無關(guān)。由于正碳離子呈平面結(jié)構(gòu)，反應(yīng)結(jié)果使中心碳原子的構(gòu)型發(fā)生外消旋化或差向異構(gòu)化。SN2為舊鍵斷裂和新鍵形成同時(shí)發(fā)生的協(xié)同過程，試劑從離去基團(tuán)的背面進(jìn)攻，反應(yīng)結(jié)果使中心碳原子的構(gòu)型發(fā)生轉(zhuǎn)化。反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度和試劑濃度都成正比。能生成相對穩(wěn)定的正碳離子和離去基團(tuán)的反應(yīng)物容易發(fā)生SN1,中心碳原子空間阻礙小的反應(yīng)物容易發(fā)生SN2。

如果親核試劑呈堿性，則親核取代反應(yīng)常伴有消除反應(yīng)，兩者的比例取決于反應(yīng)物結(jié)構(gòu)、試劑性質(zhì)和反應(yīng)條件。低溫和堿性弱對SN取代有利。

進(jìn)入的取代基團(tuán),可以占據(jù)原來離去基團(tuán)的位置,即構(gòu)型不變;如果進(jìn)入基團(tuán)是從離去基團(tuán)的背面進(jìn)入的,則發(fā)生構(gòu)型的翻轉(zhuǎn)。這種立體關(guān)系可用下式表示：

芳族取代反應(yīng) 　分芳族親電取代反應(yīng)SEAr和芳族親核取代反應(yīng)SNAr兩類，Ar表示芳基。

芳烴通過硝化、鹵化、磺化和弗里德-克雷夫茨反應(yīng)，可分別在芳環(huán)上引進(jìn)硝基、鹵原子、磺酸基和烷基或?；?這些都屬SEAr。芳環(huán)上已有取代基的化合物,取代基對試劑的進(jìn)攻有定位作用。苯環(huán)上的取代基為給電子基團(tuán)和鹵原子時(shí)，親電試劑較多地進(jìn)入其鄰位和對位;取代基為吸電子基團(tuán)時(shí)，則以得到間位產(chǎn)物為主。例如甲苯與混酸(硝酸和硫酸)作用，得到硝基甲苯各同分異構(gòu)體,其中鄰、對、間的比例為40:57:3;而硝基苯與混酸作用得到二硝基苯各異構(gòu)體，其中鄰、對、間的比例為6:1:93。除發(fā)生這些正常反應(yīng)外，有時(shí)試劑還可以進(jìn)攻原有取代基的位置并取而代之，這種情況稱為原位取代。

SNAr需要一定條件才能進(jìn)行。如鹵代芳烴一般不易發(fā)生SNAr，但當(dāng)鹵原子受到鄰或?qū)ξ幌趸幕罨瑒t易被取代，如2，4-二硝基氯苯容易水解為2，4-二硝基苯酚。這是由于鹵原子所在的碳原子上，受到鄰位或?qū)ξ幌趸奈娮幼饔玫挠绊?，使電子云密度降低，較易與OH-負(fù)離子結(jié)合，同時(shí)鹵素作為負(fù)離子離去：

鹵代芳烴在強(qiáng)堿條件下也可發(fā)生取代，其機(jī)理與前者不同，是經(jīng)活性中間體苯炔的消除-加成的過程。例如：

鄰甲苯胺為原位取代產(chǎn)物，間甲苯胺為移位取代產(chǎn)物。此外，芳香族重氮鹽由于離去基團(tuán)斷裂成為穩(wěn)定分子氮，有利于生成苯基正離子，從而發(fā)生類似SN1的反應(yīng)。

均裂取代反應(yīng) 　簡稱SH為自由基對反應(yīng)物分子中某原子的進(jìn)攻，生成產(chǎn)物和一個(gè)新的自由基的反應(yīng)。這種反應(yīng)通常是自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中的鏈轉(zhuǎn)移步驟。烷烴氯化生成氯代烷混合物是典型例子：

CH4+Cl·─→CH3·+HCl Cl2+CH3·─→Cl·+CH3Cl

一些有機(jī)物在空氣中會發(fā)生自動氧化，其過程也是均裂取代，如苯甲醛、異丙苯和四氫萘等與氧氣作用，可分別生成相應(yīng)的有機(jī)過氧化物。