亲核反应是有机反应的一类，富电性的或者电子云密度较大的亲核基团向反应底物中的带正电的或者电子云密度较低的部分进攻而使反应发生。与之相对的为亲电反应。即在相互作用的两个体系之间，由于一个体系对另一个体系的原子核的吸引所引起的化学反应。这些反应属于离子反应。反应试剂在反应过程中，对与之相互作用的原子或体系给予或共享其电子对者，称为亲核试剂 (Nucleophile,简称Nu)。

中文名

亲核反应

外文名

Nucleophilic Reaction

应用学科

化学

适用领域

有机化学反应

属于

有机反应

亲核反应定义

由亲核试剂进攻反应物而引起的反应称为亲核反应。亲核反应又可以进一步分为亲核加成反应，亲核取代反应。亲核取代反应又包括单分子亲核取代和双分子亲核取代。

亲核加成反应

定义

亲核加成反应是由亲核试剂与底物发生的加成反应。反应发生在碳氧双键、碳氮叁键、碳碳叁键等等不饱和的化学键上。反应过程中，一般是亲核试剂中带负电荷的部分（即亲核部分）先进攻底物中不饱和化学键带部分正电荷一端原子，并与之成键，π键断开形成另一端原子的负离子中间体，然后试剂中的亲电部分与负离子中间体结合，形成亲核加成产物。

代表反应

最有代表性的反应是醛或酮的羰基与格氏试剂加成的反应。

RC=O + R'MgCl → RR'C-OMgCl

再水解得醇，这是合成醇的良好办法。在羰基中，O稍显电负性；在格氏试剂中，C-Mg相连，Mg稍显电正性，C是亲核部位。于是格式试剂的亲核碳进攻亲电的羰基碳，双键打开，新的C-C键形成。

水、醇、胺类以及含有氰离子的物质都可以与羰基加成。碳氮叁键(氰基)的亲核加成主要表现为水解生成羧基。此外，端炔的碳碳叁键也可以与HCN等亲核试剂发生亲核加成，如乙炔和氢氰酸反应生成丙烯腈。

判断标准

亲核反应

羰基碳正电性强的活性强，空间阻碍小的活性强，连有吸电子基可使正电性加强，推电子基减弱，这部分不会考活性比较的，重点是亲核取代，即先加成再消除的机理 还要有负碳离子反应。亲核加成反应活性最强的化合物是: 。

单分子

定义

单分子亲核取代反应（unimolecular nucleophilic substitution,SN1）是只有一种分子参与了决定反应速率关键步骤的亲核取代反应，简写为SN1，其中S表示取代反应，角标N表示亲核，1表示只有一种分子参与速控步骤。

反应机理

SN1反应的反应机理可概述为：反应物首先解离为碳正离子与带负电荷的离去基团，这个过程需要能量，是控制反应速率的一步。分子解离后，碳正离子立即与亲核试剂结合，是快的一步。以叔丁基溴在碱性溶液中的水解反应为例，其反应步骤如下：

反应的第一步是叔丁基溴缓慢解离形成叔丁基正碳离子和溴负离子，这一过程需要的能量大，是控制反应速率的一步，也是慢的一步。第一步生成的正碳离子性质活泼，称为活性中间体。而正碳离子的稳定性是影响SN1速率的主要因素，越稳定的正碳离子越容易形成，形成的速度也越快，所以SN1反应中，卤代烷的反应活性与正碳离子的稳定性次序相同。正碳离子一旦形成，立即与亲核试剂OH-结合生成产物，并释放能量，这就是反应的第二步，是快的一步。第二步反应较慢，是决定整个反应速率的步骤。由于整个反应仅与叔丁基溴的浓度有关，而且发生共价键变化的也只有叔丁基溴一种分子，而与亲核试剂的浓度无关，所以称为单分子亲核取代反应(SN1)。

特点

①SN1反应为一级反应。

②反应分步进行，有碳正离子中间体生成，常发生重排。

③反应物中心碳原子是手性碳原子时，产物外消旋化(旋光性部分或全部消失)。

双分子

定义

双分子亲核取代反应反应（SN2）是亲核取代反应的一类，其中S代表取代（Substitution），N代表亲核（Nucleophilic），2代表反应的决速步涉及两种分子。与SN1反应相对应，SN2反应中，亲核试剂带着一对孤对电子进攻具亲电性的缺电子中心原子，形成过渡态的同时，离去基团离去。反应中不生成碳正离子，速率控制步骤是上述的协同步骤，反应速率与两种物质的浓度成正比，因此称为双分子亲核取代反应。无机化学中，常称双分子亲核取代反应类型的反应机理为“交换机理”。

机理

SN2反应最常发生在脂肪族sp3杂化的碳原子上，碳原子与一个电负性强、稳定的离去基团（-X）相连，一般为卤素阴离子。亲核试剂（Nu）从离去基团的正后方进攻碳原子，Nu-C-X角度为180°，以使其孤对电子与C-X键的σ反键轨道可以达到最大重叠。然后形成一个五配位的反应过渡态，碳约为sp2杂化，用两个垂直于平面的p轨道分别与离去基团和亲核试剂成键。C-X的断裂与新的C-Nu键的形成是同时的，-X很快离去，形成含C-Nu键的新化合物。

SN2反应也可以在分子内发生，合成的环系一般为五元环、六元环和三元环。分子内的Williamson合成得到环氧化合物，即是这类反应的一个例子。

相比下，四元环张力太大，空间上也不利，很难生成；七元、八元之类的大环可以生成，但分子间反应处于优势，需要将反应物以高稀溶液的形式反应，以增大分子内产物的比例。

SN2反应一般发生在伯碳原子上，很难成为有位阻分子的反应机理，并且取代基越多，按SN2机理反应的可能性越小。基团在空间上比较拥挤的分子一般采用SN1机理，可以缓解一部分的位阻，也可生成较稳定的碳正离子（通常为三级碳正离子）。

由于亲核试剂是从离去基团的背面进攻，故如果受进攻的原子具有手性，则反应后手性原子的立体化学发生构型翻转，也称“瓦尔登翻转”。这也是SN2反应在立体化学上的重要特征。反应过程类似于大风将雨伞由里向外翻转。

影响因素

1）离去基团的碱性越强，其离去能力越弱，反之亦然。离子的碱性随着所在周期的增加而降低。对于卤素离子而言，碘离子的碱性最弱，因此碘离子是一个很好的离去基团；氟离子则相反，氟代烃也因此很难发生SN2反应。碱性 F-> Cl-> Br-> I-，离去能力与上述顺序相反。

2）亲核性需要与上面的碱性相区别。碱性是试剂对质子的亲和能力，而亲核性是试剂形成过渡态时，对碳原子的亲和能力。一般来讲，试剂的负电性、碱性和可极化性越强，其亲核性也越强。实际上通常需要综合考虑这几个因素以及溶剂的影响。

3）SN2反应在质子溶剂中进行时，一方面，溶剂化作用有利于离去集团的离去；另一方面，溶剂也会与亲核试剂发生作用，使亲核试剂与底物的接触变得困难。最后的影响是这两种因素的综合结果。相对而言，非极性溶剂分子很少包围负离子，因此对SN2反应是有利的。

4）位阻（含体积大的取代基）会使亲核试剂的亲核性下降。虽然乙醇的酸性比叔丁醇强，但叔丁氧基负离子的亲核性弱于乙氧基负离子，就是因为这个缘故。