親核取代反應歷程 滷代烷的親核取代反應是一類重要反應。親核取代歷程可以用一滷代烷的水解為例來說明。在研究水解速度與反應物濃度的關係時，發現有些滷代烷的水解僅與滷代烷的濃度有關。而另一些滷代烷的水解速度則與滷代烷和鹼的濃度都有關係。例如：（在鹼性條件下水解） υ=κ[CH3Br][OH-]在動力學研究中，把反應速率式子裡各濃度項的指數叫做級數，把所有濃度項指數的總和稱為該反應的反應級數。對上述反應來說，反應速率相對於[CH3Br]和[OH-]分別是一級，而整個水解反應則是二級反應。υ=κ[（CH3）3CBr]反應速率只與滷代烷的濃度成正比，而與鹼的濃度無關。反應速率對[（CH3）3CBr]是一級反應。對鹼則是零級，整個水解反應是一級反應。從上述實驗現象和大量的事實說明：滷代烷的親核取代反應是按照不同的歷程進行的。一、兩種歷程：SN2與SN1 1．雙分子歷程（SN2）對溴甲烷等這類水解反應，認為決定反應速率的一步是由兩種分子參與的。反應過程可以描述如下：認為整個反應是一步完成的，親核試劑是從反應物離去基團的背面向碳進攻。這類反應程序中的能量變化可用反應程序一位能曲線表示。由於在反應過程中，其決定反應速度的一步發生共價健變化的有兩種分子，或者說有兩種分子參與了過渡態的形成，因此，這類反應歷程稱為雙分子親核取代反應歷程，簡稱為雙分子歷程，用SN2表示（SN代表親核取代反應，Substitution,Nucleophilic,bimolecular,"2"代表雙分子）。從軌道理論來看，在SN2在反應的過渡態中，中心碳原子從原來的sp3雜化軌道變為sp2雜化軌道，三個C-H鍵排列在一平面上，互成1200：另外還有一個p軌道與OH-和Br部分鍵合。如果OH-從溴的同側進攻，則形成的過渡態C-OH和C-Br勢必處在同一側，它們之間斥力較大，內能高，不穩定，難生成。因此，在反應中親核試劑只能從背面進攻碳原子。2.單分子歷程（SN1）溴代叔丁烷的水解分兩步：⑴．(2)．對於多步反應來說，生成最後產物的速率由速率最慢的一步來控制。叔丁基溴的水解反應中，C-Br鍵的離解需要較大的能量，反應速度比較慢，而生成的碳正離子只有高度的活潑性，它生成後立即與OH-作用，因為第一步反應所需活化能較大，是決定整個反應速率的步驟，所以整個反應速率僅與滷代烷的濃度有關。這類反應歷程進行過程的能量變化可用位能曲線圖表示。SN1反應的特徵是分步進行的單分子反應，並有活潑中間體碳正離子的生成。二、SN1和SN2的立體化學 1.SN2的立體化學。 親核取代反應按雙分子歷程進行時，被認為親核試劑是從離去基團的背面進攻中心碳原子的。 在反應中手性碳原子的構型發生了翻轉，即產物的構型與原來化合物的相反。這種反應過程稱為構型的翻轉或叫做瓦爾登（Wslden）轉化。大量立體化學的實驗事實已經證明了SN2反應過程往往伴隨著構型轉化。如：已知（一）-2-溴辛烷和（一）-2-辛醇屬同一構型，其比旋光度分別為-34.90，-9.90 將（一）-2-溴辛烷與NaOH進行水解反應而製得2-辛醇比旋光度為＋9.90 。這說明，透過水解反應，手性中心碳原子的構型已翻轉。根據大量立體化學和動力學研究材料，可以得下面結論：按雙分子歷程進行親核取代反應政治，總伴隨著構型的翻轉，也可以這樣說，完全的構型轉化可作為雙分子親核取代反應的標誌。1.SN1的立體化學。 在SN1的反應中，決定反應速率的一步中形成的碳正離子具有平面構型（sp2雜化）親核試劑向平面的任一面進攻的機率是相等的，因此生成的產物按理是外消旋化合物，是非光學活性物。這個過程稱為外消旋化。在有些SN1反應情況下，實驗結果確實如此，但在多數情況下，結果並不那麼簡單，往往是在外消旋化的同時，構型轉化部分和構型保持部分不相等，從而使產物具有不同程度的旋光性。2-溴代辛烷水解後，生成34%外消旋物質和66%構型轉化的旋光物質。（即構型保持佔17%，構型轉化佔83%）所以，從立體化學觀點看，SN1歷程透過生成碳正離子進行取代反應時，在發生消旋作用的同時，通常還伴隨著部分構型的轉化。溫思坦（Winstein,S.）離子對理論對上述SN1出現的部分構型轉化的現象進行了說明。離子對歷程：離子對歷程認為，反應物在溶液中的離解是分階段的。首先是分子離解生成碳正離子和負離子，但這兩個帶相反電荷的離子仍緊靠在一起形成離子對，稱為緊密離子對；接著是少數溶劑分子摻入到離子對中間而把兩個離子對分隔開來，但仍然是一個離子對，通常稱為溶劑分隔離子對；最後被離解成離子，每個離子被溶劑的分子所包圍。在緊密離子對中R+和X-之間尚有一定鍵連，因此仍能保持原來的構型。溶劑分子（S）或親核試劑是從背面進攻，導致構型翻轉。在溶劑分隔的離子對中不及緊密離子對那麼緊密，如果親核試劑在這時取代介入溶劑的位置進攻碳中心，產物將保持原有構型。如果試劑從介入溶劑的背面進攻，就發生構型的翻轉。因此，在這個階段進行的取代反應，隨著親核試劑的強弱，溶劑極性的大小和反應物結構的不同，除得到外消旋產物外，有時還會生成相當數量構型轉化的旋光性物質（即從離去基團背後進攻的機率較大）。如果反應物全部解離成離子後，由於生成碳正離子的平面構型，就只能得到外消旋產物，這就是典型的SN1歷程。因為傳統的SN2歷程中的過渡態並未得到直接的實驗證明，所以有人建議：所有親核取代反應都是透過離子對歷程進行的，而SN2、SN1歷程只是親核取代歷程的兩種極限情況。離子對理論提出了一個連續一體的概念，即在化學反應程序中反應物是在不斷變化的。至於在這一反應的連續程序中，反應物的空間結構究竟是如何隨著時間、條件的不同而變化的，尚有待進一步提索、論證。 典型的SN1反應基本得到外消旋產物，因此，比較產物與反應物之間旋光性的變化，可有助於初步鑑別反應是SN1還是SN2。SN1反應，常伴隨著部分構型轉化，還有重排產物。最後我們還得指出，這是所講的一個反應完全按SN1或SN2歷程進行是比較少見的，對於一般滷代物的親核取代反應來講，這兩種歷程是並存的。3.鄰近基因的參與。 α-溴代烷丙酸負離子按SN1歷程進行水解，醇解反應時，其構型完全保持不變。這種異常現象的產生可能是α-溴代丙酸負離子按SN1歷程電離產生碳正離子時，分子內中心碳原子鄰近帶負電荷的羧基離子，象親核試劑一樣，從連線溴離子的背面向中心碳原子進攻，進行了分子內的類似於SN2反應，生成不穩定的內酯。在此同時，產生碳原子的構型發生了轉化。這時，羧基負離子好象在背面固定了碳正離子的構型。因此，當親核試劑（HO-)進攻時，就只能從原來溴離子脫離的方向引入，手性碳原子的構型再發生一次轉化。經過兩次轉化，使保持原來的構型不變。在有機化學反應中，有很多與此類似的有鄰近基因參與的親核取代反應。若反應物分子內中心碳原子鄰近有：等基因存在，則空間距離適當時，這些基因就可以借它們的負電荷或未共用電子對參與分子內的親核取代反應。如：三、影響親核取代反應活性的因素飽和碳原子上的親核取代反應可按兩種不同歷程進行。但對一種反應物來說，在一定條件下究竟按什麼歷程進行，反應活性如何，這與反應物的結構，親核試劑的性質和溶劑的性質等因素都有密切的關係。1.烷基結構。 滷代烷烷基的電子效應和空間效應對取代反應活性都有明顯的影響。（1）對SN2歷程的影響。 甲基溴、乙基溴、已丙基溴和叔丁基溴在極性較小的無水丙酮中與碘化鉀作用是按SN2歷程進行的，生成相應的碘化烷。在SN2反應中，決定反應速率的關鍵是其過渡態是否容易形成。從電子效應來看：α-碳上電子雲密度低，有利於親核試劑進攻。從空間效應看：當α-碳原子周圍取代數目越多，擁擠程度也將越大，對反應所表現的立體障礙也將加大，進攻試劑必須克服空間阻力，才能接近中心碳原子而達到過渡態。所以，從空間效應來說，隨著α-碳原子上烷基的增加，SN2反應速率將依次下降。空間效應是最重要的因素。（2）對SN1歷程的影響。當反應按SN1歷程進行時，α-碳原子上的烷基取代基增多，使其反應速率增加。滷代烷起SN1反應的速率與碳正離子穩定性的次序是一致的。中間體越穩定反應速率越大，SN1電子效應是主要影響因素。綜上所述：（反應速度）在伯碳原子上的親核取代反應主要按SN2歷程進行，在叔碳原子的親核取代反應主要按SN1歷程進行，在仲碳原子的親核取代反應則根據具體反應條件而定。空間阻力較大，又不易形成碳正離子的滷代物不易發生SN1、SN2親核取代反應。如果被取代的基團連線在橋環化合物的橋頭碳原子上進行親核取代反應時，不論是SN1或SN2歷程都是顯得十分困難。如：若親核試劑按SN2歷程，從背面進攻中心碳原子，位阻大，可能性幾乎完全被排除。（氯的背面是一個環，親核試劑不能從背面進攻，所以SN2反應也很難進行）若按SN1歷程進行，氯化物首先要離解為碳正離子，但橋環系統牽制著橋頭碳正離子伸展為平面構型，不穩定。因此阻礙了氯化物的解離，取代反應很難進行。2.離去基團的性質。 親核取代反應無論按那種歷程進行，離去基團總是帶著電子對離開中心碳原子的。因此，無論是SN1或SN2反應，離去基團的鹼性越弱，在決定速率步驟中愈容易帶著電子對離開中心碳原子，即反應物愈容易被取代。假使離去基團特別容易離去，那麼反應中有較多的碳正離子中間體生成，反應就按SN1，假使離去基團不容易離去，反應就按SN2。如：鹼性次序 I- Br- > Cl-滷代烷的親核取代反應活性是：RI > RBr > RCl也可以從C-X鍵的鍵能和可極性化來解釋。一些離去基團的離去次序為：至於鹼性很強的基團如：R3C-、R2N-、RO-、HO-等則不能作為離去基團進行親核取代反應，它們只是在酸性（包括路易斯酸）條件下形成如：R-OH+2、R-OH+-R，使離去基團的鹼性相應減弱後，才有可能進行親核取代反應。如：3.試劑的親核性。（指試劑與碳原子的結合能力） 在親核取代反應中，親核試劑的作用是提供一對電子與RX的中心碳原子成鍵，若試劑給電子的能力強，則成鍵快，親核性就強。按SN1進行是時，反應速率只決定於RX的解離，而與親核試劑無關，因此試劑親核性的強弱，對反應速率不產生顯著影響。按SN2進行時，親核試劑參與過渡態的形成，其親核效能的大小對反應速度將產生一定的影響。一般說，進攻的試劑親核能力越強，反應經過SN2過渡態所需的活化能就越低，SN2反應越易進行。試劑親核性與以下因素有關：（1）一個帶負電荷的親核試劑要比相應呈中性的試劑更為活潑。 如：HO- > H2O , RO- > ROH（2）試劑的鹼性。 親核試劑都是帶有負電荷或未共用電子對的，所以它們都是路易斯鹼，一般說，試劑的鹼性愈強，親核能力也愈強。親核試劑的親核能力大致與其鹼性強弱次序相對應。如：EtO- > HO- > C6H5O- > CH3COO- (相同原子負離子越穩定，鹼性越弱)同週期的：R3C- > R2N- > RO- > F- （電負性越大，鹼性越弱，越不易提供電子對）（3）試劑的可極化性。 親核試劑的可極化性越大，它進攻中心碳原子時，其外層電子就越易變形而伸向中心碳原子，從而降低了形成過渡態時所需的活化能，因此其親核效能也越強。（碳原子在正電荷的吸引下，親核試劑負電荷伸向碳正離子） 對碘負離子來說，無論作為親核試劑還是作為離去基團都表現出很高的活性。因碘負離子可極化性大。親核性強，鹼性弱，易離去。當伯氯代烷進行SN2水解反應時，常可在溶液中加入少量I-，使反應大為加快，而I-自身卻未耗損。（4）溶劑化作用滷代烷不溶於水，而親核試劑往往是無機鹽，溶於水而不溶或幾乎不溶於非極性有機溶劑中，要使親核取代反應在溶液中進行，常用醇或其他溶液如丙酮中加水，使兩者都能溶解。①．在醇和水這樣的質子溶劑中，親核試劑與溶劑之間可以形成氫鍵，即能發生溶劑化作用。帶相同電荷的原子，體積小的親核試劑，形成氫鍵的能力強，溶劑化作用大，這樣，削弱了親核試劑與中心碳原子之間的作用，其親核性受到溶劑的抑制最為顯著，而象I-這樣體積較大的試劑，被溶劑化較小，故表現出強的親核效能。②．在非質子溶劑（DMSO,DMF)中,親核性為： F- > Cl- > Br- > I-.這是因為負電荷裸露在外，正電荷被掩蔽，它易溶劑化正離子，而不易溶劑化親核試劑負離子。這樣的負離子是"赤裸裸"的，有較大的親核性。親核性即親核試劑與碳原子 結合的能力。F-與碳為同週期，軌道大小相近、重疊好，F-C鍵能大，故在非質子溶劑中F-的親核性最大。4.溶劑的影響。溶劑和分子或離子透過靜電的作用稱為溶劑化效應。對SN1歷程：過渡態的極性大於反應物，因此，極性大的溶劑對過渡態溶劑化的力量也大於反應物，這樣溶劑化釋放的能量也大，所以離解就能很快地進行。增加溶劑的極性能夠加速滷代烷的離解，對SN1歷程有利。SN2歷程：親核試劑電荷比較集中，而過渡態的電荷比較分散，也就是過渡態的極性不及親核試劑，因此，增加溶劑的極性，反而使極性化大的親核試劑溶劑化，而對SN2過渡態的形成不利。因此，在SN2歷程中增加溶劑的極性一般對反應不利。極性小的溶劑對SN2有利。如：C6H5CH2Cl水解的反應，在水中按SN1歷程，在極性較小的丙酮中則按SN2歷程進行。一般來說，在極性不太弱的溶劑（如含水乙醇）中，叔鹵代烴的取代反應是按SN1歷程進行。在極性不太強的溶劑（乙醇）中，伯鹵代烴的取代反應是按SN2進行。仲鹵代烴的取代反應則按兩種歷程進行,通常是以SN2為主。改變溶劑的極性和溶劑化的能力，常可改變反應歷程。在極性很大的溶劑（甲酸）中，伯滷代烷也按SN1。在極性小的非質子性溶劑中（無水丙酮，介電常數21）中，叔鹵代烴也可按SN2進行。
親核取代反應歷程 滷代烷的親核取代反應是一類重要反應。親核取代歷程可以用一滷代烷的水解為例來說明。在研究水解速度與反應物濃度的關係時，發現有些滷代烷的水解僅與滷代烷的濃度有關。而另一些滷代烷的水解速度則與滷代烷和鹼的濃度都有關係。例如：（在鹼性條件下水解） υ=κ[CH3Br][OH-]在動力學研究中，把反應速率式子裡各濃度項的指數叫做級數，把所有濃度項指數的總和稱為該反應的反應級數。對上述反應來說，反應速率相對於[CH3Br]和[OH-]分別是一級，而整個水解反應則是二級反應。υ=κ[（CH3）3CBr]反應速率只與滷代烷的濃度成正比，而與鹼的濃度無關。反應速率對[（CH3）3CBr]是一級反應。對鹼則是零級，整個水解反應是一級反應。從上述實驗現象和大量的事實說明：滷代烷的親核取代反應是按照不同的歷程進行的。一、兩種歷程：SN2與SN1 1．雙分子歷程（SN2）對溴甲烷等這類水解反應，認為決定反應速率的一步是由兩種分子參與的。反應過程可以描述如下：認為整個反應是一步完成的，親核試劑是從反應物離去基團的背面向碳進攻。這類反應程序中的能量變化可用反應程序一位能曲線表示。由於在反應過程中，其決定反應速度的一步發生共價健變化的有兩種分子，或者說有兩種分子參與了過渡態的形成，因此，這類反應歷程稱為雙分子親核取代反應歷程，簡稱為雙分子歷程，用SN2表示（SN代表親核取代反應，Substitution,Nucleophilic,bimolecular,"2"代表雙分子）。從軌道理論來看，在SN2在反應的過渡態中，中心碳原子從原來的sp3雜化軌道變為sp2雜化軌道，三個C-H鍵排列在一平面上，互成1200：另外還有一個p軌道與OH-和Br部分鍵合。如果OH-從溴的同側進攻，則形成的過渡態C-OH和C-Br勢必處在同一側，它們之間斥力較大，內能高，不穩定，難生成。因此，在反應中親核試劑只能從背面進攻碳原子。2.單分子歷程（SN1）溴代叔丁烷的水解分兩步：⑴．(2)．對於多步反應來說，生成最後產物的速率由速率最慢的一步來控制。叔丁基溴的水解反應中，C-Br鍵的離解需要較大的能量，反應速度比較慢，而生成的碳正離子只有高度的活潑性，它生成後立即與OH-作用，因為第一步反應所需活化能較大，是決定整個反應速率的步驟，所以整個反應速率僅與滷代烷的濃度有關。這類反應歷程進行過程的能量變化可用位能曲線圖表示。SN1反應的特徵是分步進行的單分子反應，並有活潑中間體碳正離子的生成。二、SN1和SN2的立體化學 1.SN2的立體化學。 親核取代反應按雙分子歷程進行時，被認為親核試劑是從離去基團的背面進攻中心碳原子的。 在反應中手性碳原子的構型發生了翻轉，即產物的構型與原來化合物的相反。這種反應過程稱為構型的翻轉或叫做瓦爾登（Wslden）轉化。大量立體化學的實驗事實已經證明了SN2反應過程往往伴隨著構型轉化。如：已知（一）-2-溴辛烷和（一）-2-辛醇屬同一構型，其比旋光度分別為-34.90，-9.90 將（一）-2-溴辛烷與NaOH進行水解反應而製得2-辛醇比旋光度為＋9.90 。這說明，透過水解反應，手性中心碳原子的構型已翻轉。根據大量立體化學和動力學研究材料，可以得下面結論：按雙分子歷程進行親核取代反應政治，總伴隨著構型的翻轉，也可以這樣說，完全的構型轉化可作為雙分子親核取代反應的標誌。1.SN1的立體化學。 在SN1的反應中，決定反應速率的一步中形成的碳正離子具有平面構型（sp2雜化）親核試劑向平面的任一面進攻的機率是相等的，因此生成的產物按理是外消旋化合物，是非光學活性物。這個過程稱為外消旋化。在有些SN1反應情況下，實驗結果確實如此，但在多數情況下，結果並不那麼簡單，往往是在外消旋化的同時，構型轉化部分和構型保持部分不相等，從而使產物具有不同程度的旋光性。2-溴代辛烷水解後，生成34%外消旋物質和66%構型轉化的旋光物質。（即構型保持佔17%，構型轉化佔83%）所以，從立體化學觀點看，SN1歷程透過生成碳正離子進行取代反應時，在發生消旋作用的同時，通常還伴隨著部分構型的轉化。溫思坦（Winstein,S.）離子對理論對上述SN1出現的部分構型轉化的現象進行了說明。離子對歷程：離子對歷程認為，反應物在溶液中的離解是分階段的。首先是分子離解生成碳正離子和負離子，但這兩個帶相反電荷的離子仍緊靠在一起形成離子對，稱為緊密離子對；接著是少數溶劑分子摻入到離子對中間而把兩個離子對分隔開來，但仍然是一個離子對，通常稱為溶劑分隔離子對；最後被離解成離子，每個離子被溶劑的分子所包圍。在緊密離子對中R+和X-之間尚有一定鍵連，因此仍能保持原來的構型。溶劑分子（S）或親核試劑是從背面進攻，導致構型翻轉。在溶劑分隔的離子對中不及緊密離子對那麼緊密，如果親核試劑在這時取代介入溶劑的位置進攻碳中心，產物將保持原有構型。如果試劑從介入溶劑的背面進攻，就發生構型的翻轉。因此，在這個階段進行的取代反應，隨著親核試劑的強弱，溶劑極性的大小和反應物結構的不同，除得到外消旋產物外，有時還會生成相當數量構型轉化的旋光性物質（即從離去基團背後進攻的機率較大）。如果反應物全部解離成離子後，由於生成碳正離子的平面構型，就只能得到外消旋產物，這就是典型的SN1歷程。因為傳統的SN2歷程中的過渡態並未得到直接的實驗證明，所以有人建議：所有親核取代反應都是透過離子對歷程進行的，而SN2、SN1歷程只是親核取代歷程的兩種極限情況。離子對理論提出了一個連續一體的概念，即在化學反應程序中反應物是在不斷變化的。至於在這一反應的連續程序中，反應物的空間結構究竟是如何隨著時間、條件的不同而變化的，尚有待進一步提索、論證。 典型的SN1反應基本得到外消旋產物，因此，比較產物與反應物之間旋光性的變化，可有助於初步鑑別反應是SN1還是SN2。SN1反應，常伴隨著部分構型轉化，還有重排產物。最後我們還得指出，這是所講的一個反應完全按SN1或SN2歷程進行是比較少見的，對於一般滷代物的親核取代反應來講，這兩種歷程是並存的。3.鄰近基因的參與。 α-溴代烷丙酸負離子按SN1歷程進行水解，醇解反應時，其構型完全保持不變。這種異常現象的產生可能是α-溴代丙酸負離子按SN1歷程電離產生碳正離子時，分子內中心碳原子鄰近帶負電荷的羧基離子，象親核試劑一樣，從連線溴離子的背面向中心碳原子進攻，進行了分子內的類似於SN2反應，生成不穩定的內酯。在此同時，產生碳原子的構型發生了轉化。這時，羧基負離子好象在背面固定了碳正離子的構型。因此，當親核試劑（HO-)進攻時，就只能從原來溴離子脫離的方向引入，手性碳原子的構型再發生一次轉化。經過兩次轉化，使保持原來的構型不變。在有機化學反應中，有很多與此類似的有鄰近基因參與的親核取代反應。若反應物分子內中心碳原子鄰近有：等基因存在，則空間距離適當時，這些基因就可以借它們的負電荷或未共用電子對參與分子內的親核取代反應。如：三、影響親核取代反應活性的因素飽和碳原子上的親核取代反應可按兩種不同歷程進行。但對一種反應物來說，在一定條件下究竟按什麼歷程進行，反應活性如何，這與反應物的結構，親核試劑的性質和溶劑的性質等因素都有密切的關係。1.烷基結構。 滷代烷烷基的電子效應和空間效應對取代反應活性都有明顯的影響。（1）對SN2歷程的影響。 甲基溴、乙基溴、已丙基溴和叔丁基溴在極性較小的無水丙酮中與碘化鉀作用是按SN2歷程進行的，生成相應的碘化烷。在SN2反應中，決定反應速率的關鍵是其過渡態是否容易形成。從電子效應來看：α-碳上電子雲密度低，有利於親核試劑進攻。從空間效應看：當α-碳原子周圍取代數目越多，擁擠程度也將越大，對反應所表現的立體障礙也將加大，進攻試劑必須克服空間阻力，才能接近中心碳原子而達到過渡態。所以，從空間效應來說，隨著α-碳原子上烷基的增加，SN2反應速率將依次下降。空間效應是最重要的因素。（2）對SN1歷程的影響。當反應按SN1歷程進行時，α-碳原子上的烷基取代基增多，使其反應速率增加。滷代烷起SN1反應的速率與碳正離子穩定性的次序是一致的。中間體越穩定反應速率越大，SN1電子效應是主要影響因素。綜上所述：（反應速度）在伯碳原子上的親核取代反應主要按SN2歷程進行，在叔碳原子的親核取代反應主要按SN1歷程進行，在仲碳原子的親核取代反應則根據具體反應條件而定。空間阻力較大，又不易形成碳正離子的滷代物不易發生SN1、SN2親核取代反應。如果被取代的基團連線在橋環化合物的橋頭碳原子上進行親核取代反應時，不論是SN1或SN2歷程都是顯得十分困難。如：若親核試劑按SN2歷程，從背面進攻中心碳原子，位阻大，可能性幾乎完全被排除。（氯的背面是一個環，親核試劑不能從背面進攻，所以SN2反應也很難進行）若按SN1歷程進行，氯化物首先要離解為碳正離子，但橋環系統牽制著橋頭碳正離子伸展為平面構型，不穩定。因此阻礙了氯化物的解離，取代反應很難進行。2.離去基團的性質。 親核取代反應無論按那種歷程進行，離去基團總是帶著電子對離開中心碳原子的。因此，無論是SN1或SN2反應，離去基團的鹼性越弱，在決定速率步驟中愈容易帶著電子對離開中心碳原子，即反應物愈容易被取代。假使離去基團特別容易離去，那麼反應中有較多的碳正離子中間體生成，反應就按SN1，假使離去基團不容易離去，反應就按SN2。如：鹼性次序 I- Br- > Cl-滷代烷的親核取代反應活性是：RI > RBr > RCl也可以從C-X鍵的鍵能和可極性化來解釋。一些離去基團的離去次序為：至於鹼性很強的基團如：R3C-、R2N-、RO-、HO-等則不能作為離去基團進行親核取代反應，它們只是在酸性（包括路易斯酸）條件下形成如：R-OH+2、R-OH+-R，使離去基團的鹼性相應減弱後，才有可能進行親核取代反應。如：3.試劑的親核性。（指試劑與碳原子的結合能力） 在親核取代反應中，親核試劑的作用是提供一對電子與RX的中心碳原子成鍵，若試劑給電子的能力強，則成鍵快，親核性就強。按SN1進行是時，反應速率只決定於RX的解離，而與親核試劑無關，因此試劑親核性的強弱，對反應速率不產生顯著影響。按SN2進行時，親核試劑參與過渡態的形成，其親核效能的大小對反應速度將產生一定的影響。一般說，進攻的試劑親核能力越強，反應經過SN2過渡態所需的活化能就越低，SN2反應越易進行。試劑親核性與以下因素有關：（1）一個帶負電荷的親核試劑要比相應呈中性的試劑更為活潑。 如：HO- > H2O , RO- > ROH（2）試劑的鹼性。 親核試劑都是帶有負電荷或未共用電子對的，所以它們都是路易斯鹼，一般說，試劑的鹼性愈強，親核能力也愈強。親核試劑的親核能力大致與其鹼性強弱次序相對應。如：EtO- > HO- > C6H5O- > CH3COO- (相同原子負離子越穩定，鹼性越弱)同週期的：R3C- > R2N- > RO- > F- （電負性越大，鹼性越弱，越不易提供電子對）（3）試劑的可極化性。 親核試劑的可極化性越大，它進攻中心碳原子時，其外層電子就越易變形而伸向中心碳原子，從而降低了形成過渡態時所需的活化能，因此其親核效能也越強。（碳原子在正電荷的吸引下，親核試劑負電荷伸向碳正離子） 對碘負離子來說，無論作為親核試劑還是作為離去基團都表現出很高的活性。因碘負離子可極化性大。親核性強，鹼性弱，易離去。當伯氯代烷進行SN2水解反應時，常可在溶液中加入少量I-，使反應大為加快，而I-自身卻未耗損。（4）溶劑化作用滷代烷不溶於水，而親核試劑往往是無機鹽，溶於水而不溶或幾乎不溶於非極性有機溶劑中，要使親核取代反應在溶液中進行，常用醇或其他溶液如丙酮中加水，使兩者都能溶解。①．在醇和水這樣的質子溶劑中，親核試劑與溶劑之間可以形成氫鍵，即能發生溶劑化作用。帶相同電荷的原子，體積小的親核試劑，形成氫鍵的能力強，溶劑化作用大，這樣，削弱了親核試劑與中心碳原子之間的作用，其親核性受到溶劑的抑制最為顯著，而象I-這樣體積較大的試劑，被溶劑化較小，故表現出強的親核效能。②．在非質子溶劑（DMSO,DMF)中,親核性為： F- > Cl- > Br- > I-.這是因為負電荷裸露在外，正電荷被掩蔽，它易溶劑化正離子，而不易溶劑化親核試劑負離子。這樣的負離子是"赤裸裸"的，有較大的親核性。親核性即親核試劑與碳原子 結合的能力。F-與碳為同週期，軌道大小相近、重疊好，F-C鍵能大，故在非質子溶劑中F-的親核性最大。4.溶劑的影響。溶劑和分子或離子透過靜電的作用稱為溶劑化效應。對SN1歷程：過渡態的極性大於反應物，因此，極性大的溶劑對過渡態溶劑化的力量也大於反應物，這樣溶劑化釋放的能量也大，所以離解就能很快地進行。增加溶劑的極性能夠加速滷代烷的離解，對SN1歷程有利。SN2歷程：親核試劑電荷比較集中，而過渡態的電荷比較分散，也就是過渡態的極性不及親核試劑，因此，增加溶劑的極性，反而使極性化大的親核試劑溶劑化，而對SN2過渡態的形成不利。因此，在SN2歷程中增加溶劑的極性一般對反應不利。極性小的溶劑對SN2有利。如：C6H5CH2Cl水解的反應，在水中按SN1歷程，在極性較小的丙酮中則按SN2歷程進行。一般來說，在極性不太弱的溶劑（如含水乙醇）中，叔鹵代烴的取代反應是按SN1歷程進行。在極性不太強的溶劑（乙醇）中，伯鹵代烴的取代反應是按SN2進行。仲鹵代烴的取代反應則按兩種歷程進行,通常是以SN2為主。改變溶劑的極性和溶劑化的能力，常可改變反應歷程。在極性很大的溶劑（甲酸）中，伯滷代烷也按SN1。在極性小的非質子性溶劑中（無水丙酮，介電常數21）中，叔鹵代烴也可按SN2進行。