离去基团—有机反应机理61

离去基团的离去倾向与pK_b密切相关：离去基团的碱性越小，越容易离去。

亲核取代反应中，只有当离去基团具有较高的离去倾向时反应才能按S_N2机理进行。

常见离去基团的pK_b值如下图所示（碱基的pK_b为其共轭酸的pK_a值）。

不过单独pK_b值不一定能完全反映离去基团的离去倾向。

亲电试剂的结构，金属离子的存在以及反应介质都会对离去基团的离去倾向起重要作用。

例如，尽管R₂N^-的pK_b 为35，RC≡C^-的pK_b为25， 酰胺(RCONR₂)可以被水解,炔基酮(RCOC≡CR)却不能被水解。为什么？

这是因为酰胺水解时，N原子可能先被质子化，反应中真正的离去基团不是R₂N^-，而是HNR₂ (pK_b = 10).

张力的缓解也可以增加基团的离去倾向

例如，尽管烷氧基不是一个好的离去基团(EtO^-的pK_b为17)，环氧乙烷衍生物与亲核试剂Nu^-生成NuCH₂CHRO^-的反应很容易进行。

溶剂效应也可以改变离子基团的离去能力。

对比对氯硝基苯和对氨基硝基苯分别参与的亲核芳香取代反应（参考文献：J. Org. Chem. 2011, 76, 6356），研究者发现在环丁砜中氯比氨基更容易离去。

PS：离去基团的离去能力与其碱性成反比，碱性NH₂^->>Cl^-，所以理论上来讲离去能力肯定是-Cl>-NH₂。

但在水相反应中，实验结果却与理论预测完全相反，即离去能力-NH₂>-Cl。为什么？

亲核芳香取代反应机理

由于只有溶剂一个变量，所以肯定是介质效应影响了有机反应。

研究者推测原因如下所示：

（1）水通过氢键作用与对氨基硝基苯的反应中间体（Mesenheimer Complex）结合（氨基是良好的氢键受体和给体）形成六元环，可以大大降低其自由能；

（2）对氯硝基苯的反应中间体不能与水形成六元环（氯是良好的氢键受体，但不是氢键给体），自由能降低较小；

（3）在水相中氨基是以NH₃的形式离去（NH₃的碱性远远小于NH₂^-，其离去能力也好于NH₂^-）。

这三个原因导致了在水相中氯的离去能力会小于胺，而文献中的理论计算结果也验证了以上的判断。