WEBVTT

00:00:00.000 --> 00:00:02.010
今天我们要讲的是

00:00:02.030 --> 00:00:09.680
区分开 亲核性

00:00:09.700 --> 00:00:14.280
即亲核试剂的强弱

00:00:14.300 --> 00:00:19.290
与碱性

00:00:19.300 --> 00:00:24.030
这个差别看似很微小

00:00:24.050 --> 00:00:25.850
实际上却很大

00:00:25.870 --> 00:00:27.310
一会儿我就会告诉大家为什么

00:00:27.330 --> 00:00:28.540
刚学的时候容易混淆

00:00:28.550 --> 00:00:30.600
学SN2反应的时候

00:00:30.620 --> 00:00:32.410
反应中的亲核试剂

00:00:32.430 --> 00:00:35.030
有一个多余的电子

00:00:35.050 --> 00:00:36.860
带一个负电荷

00:00:36.880 --> 00:00:42.520
就以甲基碳为例吧

00:00:42.540 --> 00:00:43.430
我画出来

00:00:43.440 --> 00:00:46.470
其中一个氢指向纸面外

00:00:46.490 --> 00:00:48.890
还有一个氢指向纸面内

00:00:48.900 --> 00:00:50.480
还有一个在上面

00:00:50.500 --> 00:00:56.460
然后这里有一个离去基团

00:00:56.480 --> 00:00:58.350
在SN2反应中

00:00:58.360 --> 00:01:02.390
亲核试剂把这个电子给这个碳

00:01:02.410 --> 00:01:04.100
这样碳就带有部分正电荷

00:01:04.130 --> 00:01:05.000
我画一下

00:01:05.020 --> 00:01:09.050
离去基团的电负性更强

00:01:09.070 --> 00:01:11.890
所以它带部分负电荷

00:01:11.910 --> 00:01:15.680
电子传给碳

00:01:15.690 --> 00:01:17.150
碳得到电子的一瞬间

00:01:17.170 --> 00:01:18.470
或者说同时

00:01:18.480 --> 00:01:22.410
电负性强的离去基团就可以

00:01:22.420 --> 00:01:27.400
完全夺走碳上的这个电子

00:01:27.420 --> 00:01:31.510
之后就变成这样啦

00:01:31.520 --> 00:01:33.140
甲基碳还在这儿

00:01:33.160 --> 00:01:35.110
一个氢指在后

00:01:35.120 --> 00:01:38.980
一个指在前 一个在上面

00:01:39.000 --> 00:01:42.780
离去基已离去

00:01:42.790 --> 00:01:44.910
它不但带着原来的电子

00:01:44.920 --> 00:01:50.000
还夺走了这个玫红色电子

00:01:50.020 --> 00:01:52.420
所以它现在带一个负电荷

00:01:52.430 --> 00:02:00.180
这个负电原本在亲核试剂上

00:02:00.200 --> 00:02:03.700
现在亲核试剂连到了碳上

00:02:03.710 --> 00:02:05.810
我举这个例子是为了说明

00:02:05.830 --> 00:02:07.100
它的角色是亲核试剂

00:02:07.120 --> 00:02:08.100
它大爱原子核

00:02:08.120 --> 00:02:10.200
它贡献了多余的电子

00:02:10.220 --> 00:02:17.490
同时它也是路易斯碱

00:02:17.500 --> 00:02:18.740
下面我们来复习一下

00:02:18.750 --> 00:02:21.340
路易斯碱 最广泛的定义

00:02:21.360 --> 00:02:24.280
我觉得它已经涵盖了

00:02:24.290 --> 00:02:25.650
所有可以称之为碱的东西

00:02:25.660 --> 00:02:31.880
路易斯碱就是 电子供体

00:02:31.900 --> 00:02:33.840
这个反应中就是这样

00:02:33.860 --> 00:02:37.130
亲核试剂将一个电子供给碳原子

00:02:37.150 --> 00:02:38.810
所以它的角色又是路易斯碱

00:02:38.830 --> 00:02:40.560
第一次看到这个的你可能会问

00:02:40.570 --> 00:02:44.080
为什么化学家们要这样折磨自己

00:02:44.090 --> 00:02:46.070
定义什么亲核试剂呢？

00:02:46.100 --> 00:02:47.900
干嘛不直接叫它们“碱”？

00:02:47.920 --> 00:02:49.710
为什么还要用

00:02:49.730 --> 00:02:52.740
亲核性和碱性两个概念？

00:02:52.760 --> 00:02:54.910
它们的区别在于

00:02:54.920 --> 00:02:59.870
亲核性是一个动力学概念

00:02:59.890 --> 00:03:02.450
即它反应速率如何？

00:03:02.470 --> 00:03:03.990
反应有多快？

00:03:04.000 --> 00:03:06.700
反应需要的能量少到什么程度？

00:03:06.720 --> 00:03:08.480
如果试剂的亲核性很强

00:03:08.490 --> 00:03:13.420
它会反应得很顺利

00:03:13.430 --> 00:03:15.890
但它不能表示

00:03:15.910 --> 00:03:19.990
反应物或产物有多稳定

00:03:20.000 --> 00:03:22.620
只能说明它们有多容易反应

00:03:22.640 --> 00:03:29.740
而碱性 是一个热力学的概念

00:03:29.750 --> 00:03:35.780
它表示反应物和产物有多稳定性

00:03:35.800 --> 00:03:52.510
它说明 反应的可能性有多大

00:03:52.530 --> 00:03:53.220
举个例子

00:03:53.240 --> 00:03:56.230
我们见过氟的反应

00:03:56.250 --> 00:03:58.470
思考一下

00:03:58.490 --> 00:04:00.390
在那个反应中

00:04:00.410 --> 00:04:01.620
其实 应该叫氟离子

00:04:01.630 --> 00:04:03.270
氟离子是这样的

00:04:03.290 --> 00:04:05.970
原子有7个价电子

00:04:05.990 --> 00:04:08.680
然后它夺取了一个电子

00:04:08.700 --> 00:04:10.540
变成了氟离子

00:04:10.560 --> 00:04:14.530
氟离子也是一种碱

00:04:14.550 --> 00:04:28.730
它的碱性甚至比碘离子还要强

00:04:28.740 --> 00:04:31.950
但在质子溶剂中

00:04:31.970 --> 00:04:33.090
我写这儿

00:04:33.090 --> 00:04:46.310
质子溶液中 亲核性减弱

00:04:46.320 --> 00:04:47.560
再次强调 质子溶液

00:04:47.580 --> 00:04:50.200
有游离的质子

00:04:50.210 --> 00:04:51.550
而亲核性减弱的原因是

00:04:51.570 --> 00:04:54.770
是氟离子 它想更容易

00:04:54.780 --> 00:04:58.170
和碳什么的成键

00:04:58.190 --> 00:04:59.990
或和质子

00:05:00.010 --> 00:05:02.370
它比碘离子更想要

00:05:02.390 --> 00:05:04.280
和质子成键

00:05:04.300 --> 00:05:06.660
一旦如此 氟离子成的键

00:05:06.680 --> 00:05:09.400
能比碘离子的强

00:05:09.420 --> 00:05:11.300
其实离子状态下

00:05:11.320 --> 00:05:14.240
氟没有碘稳定

00:05:14.260 --> 00:05:16.820
如果氯离子能得到一个质子

00:05:16.840 --> 00:05:18.400
或者失去一个电子

00:05:18.420 --> 00:05:19.790
它会更满足

00:05:19.810 --> 00:05:21.670
但它的亲核性较弱

00:05:21.690 --> 00:05:24.760
不擅长在质子溶剂中反应

00:05:24.770 --> 00:05:27.500
而亲核性较弱的主要原因在于

00:05:27.520 --> 00:05:28.970
有东西

00:05:28.990 --> 00:05:30.310
阻止它反应

00:05:30.320 --> 00:05:33.050
我们已经讲过亲核性强的条件啦

00:05:33.060 --> 00:05:34.510
对于氟离子来说

00:05:34.530 --> 00:05:37.890
主要原因就是离子体积小

00:05:37.910 --> 00:05:40.000
它体积如此之小

00:05:40.020 --> 00:05:43.130
使得电子十分紧密

00:05:43.150 --> 00:05:45.970
它的电子云很密

00:05:45.990 --> 00:05:49.050
这使得它能让水中的氢

00:05:49.070 --> 00:05:54.280
能围绕它形成紧致的“水壳”

00:05:54.290 --> 00:05:56.110
这些氢都带部分正电荷

00:05:56.130 --> 00:05:59.190
它们被吸引到阴离子周围

00:05:59.210 --> 00:06:02.040
它们在氟离子周围

00:06:02.060 --> 00:06:05.300
形成了一个致密的外壳

00:06:05.310 --> 00:06:08.780
所以它在质子溶液中

00:06:08.790 --> 00:06:09.870
难以反应

00:06:09.890 --> 00:06:16.660
因此 它不好反应

00:06:16.680 --> 00:06:18.570
如果它能反应的话

00:06:18.590 --> 00:06:21.940
它能形成比碘离子更强的键

00:06:21.960 --> 00:06:24.410
它能形成比碘离子更强的键

00:06:24.430 --> 00:06:25.630
这是主要区别

00:06:25.640 --> 00:06:27.980
下面我们变化趋势的不同

00:06:28.000 --> 00:06:29.110
碱性

00:06:29.120 --> 00:06:32.080
它的强度和溶剂无关

00:06:32.090 --> 00:06:33.940
碱性是分子、原子或离子的

00:06:33.960 --> 00:06:36.720
热力学性质

00:06:36.730 --> 00:06:41.870
如果只看碱性

00:06:41.890 --> 00:06:44.280
最强的碱就是…

00:06:44.300 --> 00:06:46.160
我直接写出氢氧根吧

00:06:46.170 --> 00:06:47.730
它通常是

00:06:47.750 --> 00:06:50.600
氢氧化钠或者氢氧化钾

00:06:50.620 --> 00:06:53.660
但是如果溶解在溶剂中 比如水

00:06:53.680 --> 00:06:57.140
钠离子和氢氧根就分离了

00:06:57.150 --> 00:06:59.470
充当碱的其实是氢氧根

00:06:59.480 --> 00:07:01.360
是它想贡献电子

00:07:01.370 --> 00:07:06.220
氢氧根的碱性比氟离子强很多

00:07:06.240 --> 00:07:08.620
而氟离子又比氯离子更碱

00:07:08.640 --> 00:07:10.750
氯离子又比溴离子更碱

00:07:10.770 --> 00:07:15.240
溴离子的碱性又强于碘离子

00:07:15.260 --> 00:07:20.280
现在 你回看亲核性

00:07:20.300 --> 00:07:25.930
有什么区别

00:07:25.950 --> 00:07:27.780
我们发现 亲核性和溶剂息息相关

00:07:27.800 --> 00:07:29.710
因为溶剂会影响

00:07:29.730 --> 00:07:31.640
它们的反应速率

00:07:31.650 --> 00:07:33.310
那么亲核性呢

00:07:33.330 --> 00:07:35.950
质子溶剂和非质子溶剂

00:07:35.960 --> 00:07:40.030
就不一样了

00:07:40.050 --> 00:07:41.110
如果是质子溶剂

00:07:41.120 --> 00:07:44.820
亲核性最强的

00:07:44.840 --> 00:07:45.870
是碘离子

00:07:45.890 --> 00:07:48.240
因为氢键

00:07:48.250 --> 00:07:49.890
阻止不了什么

00:07:49.910 --> 00:07:51.060
不会形成致密“水壳”

00:07:51.070 --> 00:07:53.060
碘离子的电子云太大

00:07:53.080 --> 00:07:55.010
有人觉得电子云还很松软

00:07:55.030 --> 00:07:56.990
很容易被极化

00:07:57.000 --> 00:07:59.090
它的电子云被吸向碳的一侧

00:07:59.110 --> 00:08:00.330
再该干嘛干嘛

00:08:00.350 --> 00:08:04.780
所以这时 碘离子的亲核性较强

00:08:04.800 --> 00:08:06.840
可以说 比氢氧根强

00:08:06.850 --> 00:08:11.010
氢氧根离子又强于氟离子

00:08:11.030 --> 00:08:13.170
然而 在非质子溶剂中

00:08:13.190 --> 00:08:19.730
突然之间 溶剂的影响

00:08:19.740 --> 00:08:22.110
就不那么明显了

00:08:22.130 --> 00:08:23.780
于是就反过来

00:08:23.790 --> 00:08:26.230
这时 碱性就成了主导

00:08:26.240 --> 00:08:29.520
所以在非质子溶剂中

00:08:29.530 --> 00:08:41.290
碱性和亲核性就基本一致了

00:08:41.310 --> 00:08:47.000
这里我标个星号

00:08:47.010 --> 00:08:49.840
因为亲核性还有一个因素

00:08:49.860 --> 00:08:51.090
我没有讲到

00:08:51.110 --> 00:08:52.470
不过我马上就要讲了

00:08:52.480 --> 00:08:54.100
在这种情况下

00:08:54.110 --> 00:09:00.970
氢氧根比氟离子更易反应

00:09:00.990 --> 00:09:04.560
而氟离子又比碘离子易反应

00:09:04.580 --> 00:09:05.420
之所以

00:09:05.440 --> 00:09:10.800
氢氧根两次都…

00:09:10.810 --> 00:09:13.730
我的意思是 即便它也会与溶剂作用

00:09:13.750 --> 00:09:16.070
但它还是很强的亲核试剂

00:09:16.090 --> 00:09:19.890
因为分析氢氧根的时候

00:09:19.910 --> 00:09:21.270
一定要想到

00:09:21.290 --> 00:09:22.690
它有一个多余电子

00:09:22.710 --> 00:09:24.520
分析它的话

00:09:24.540 --> 00:09:26.610
可以想象成水没了一个H

00:09:26.630 --> 00:09:28.430
我画一下

00:09:28.450 --> 00:09:32.220
大家可以想象成水少了一个质子

00:09:32.240 --> 00:09:34.190
或者失去了一个电子剩质子

00:09:34.200 --> 00:09:36.880
所以原来 有2对孤对电子

00:09:36.890 --> 00:09:38.700
然后现在变成了3对

00:09:38.720 --> 00:09:42.680
这个氧有1 2 3 4 5 6

00:09:42.700 --> 00:09:44.170
7个价电子

00:09:44.180 --> 00:09:45.610
比中性原子多1个

00:09:45.630 --> 00:09:46.950
所以它带一个负电荷

00:09:46.970 --> 00:09:51.010
它已经多了一个电子

00:09:51.030 --> 00:09:51.950
带一个负电荷了

00:09:51.970 --> 00:09:54.870
但因为氧比氢的电负性强

00:09:54.890 --> 00:09:56.030
它还能稍微

00:09:56.050 --> 00:10:01.150
将氢上的电子拉过来一点

00:10:01.170 --> 00:10:06.960
所以它的碱性非常非常强

00:10:06.970 --> 00:10:09.340
即使水之类里的质子

00:10:09.350 --> 00:10:11.380
会影响一点

00:10:11.390 --> 00:10:15.070
但是它的亲核性

00:10:15.080 --> 00:10:16.530
仍比氟离子强

00:10:16.550 --> 00:10:18.740
如果不考虑溶剂

00:10:18.760 --> 00:10:20.920
氢氧根是个超强碱

00:10:20.940 --> 00:10:24.950
它也是极强的亲核试剂

00:10:24.970 --> 00:10:28.050
下面我们来讲亲核性的最后一点

00:10:28.070 --> 00:10:30.560
记得吗？亲核性和反应难易程度有关

00:10:30.580 --> 00:10:34.180
假设这里有…

00:10:34.190 --> 00:10:42.270
假设是两种氢氧化物 好吧？

00:10:42.290 --> 00:10:47.980
假如这是个孤立的氢氧根

00:10:48.000 --> 00:10:48.970
而这边呢

00:10:48.990 --> 00:10:51.130
它还有其他基团

00:10:51.140 --> 00:10:55.770
它还连着一长串

00:10:55.790 --> 00:10:56.690
管它连着啥呢

00:10:56.710 --> 00:10:59.000
我们来看看这两个离子

00:10:59.020 --> 00:11:00.940
如果想判断

00:11:00.960 --> 00:11:02.870
哪个亲核性更强

00:11:02.890 --> 00:11:04.810
你只需记住

00:11:04.830 --> 00:11:07.380
亲核性和反应的难易有关

00:11:07.400 --> 00:11:08.850
它有多容易靠近其它分子

00:11:08.870 --> 00:11:11.410
并与之发生反应

00:11:11.420 --> 00:11:14.920
这个周围有一堆原子

00:11:14.940 --> 00:11:16.860
反应可能很难发生

00:11:16.880 --> 00:11:19.450
再回来看看这个图

00:11:19.470 --> 00:11:21.780
它很难接近这个原子

00:11:21.800 --> 00:11:23.140
我们以前从碳的角度

00:11:23.160 --> 00:11:24.930
讲过过空间位阻效应

00:11:24.950 --> 00:11:26.230
但还没想过亲核试剂的

00:11:26.240 --> 00:11:27.430
空间位阻呢

00:11:27.450 --> 00:11:29.460
先看这个亲核试剂

00:11:29.470 --> 00:11:37.890
这个额外的电子大概很难

00:11:37.900 --> 00:11:40.390
接近目标原子

00:11:40.400 --> 00:11:41.490
它受到了阻碍

00:11:41.500 --> 00:11:44.390
但是这边呢 就很灵活了

00:11:44.410 --> 00:11:47.000
虽然参与反应的这个基团

00:11:47.020 --> 00:11:49.050
氧有一个负电荷

00:11:49.060 --> 00:11:49.980
有一个额外的电子

00:11:50.000 --> 00:11:52.660
在某种程度上这两个是一样的

00:11:52.680 --> 00:11:56.190
但是这边的离子比较小

00:11:56.210 --> 00:11:58.110
受到的阻碍少 更容易接近目标

00:11:58.130 --> 00:12:03.380
所以这是更好的亲核试剂

00:12:03.400 --> 00:12:05.780
所以我不能绝对地说

00:12:05.800 --> 00:12:09.390
在非质子溶剂中

00:12:09.400 --> 00:12:12.140
碱性和亲核性是完全一致的

00:12:12.160 --> 00:12:14.000
因为影响亲核性的因素

00:12:14.010 --> 00:12:17.060
还有空间位阻效应

00:12:17.080 --> 00:12:19.530
它会不会被环境或本身的空间位阻

00:12:19.550 --> 00:12:21.290
妨碍反应

00:12:21.310 --> 00:12:23.500
尽管它是个很强的碱？

00:12:23.520 --> 00:12:25.630
如果它能成键 那么化学键一定很强

00:12:25.650 --> 00:12:28.300
本集的中心就是

00:12:28.320 --> 00:12:30.280
碱性和亲核性是完全不同的概念

00:12:30.290 --> 00:12:32.490
所以才会有两个不同的名称

00:12:32.510 --> 00:12:35.180
亲核性是指 反应进行的难易程度

00:12:35.190 --> 00:12:37.900
和新化学键的强弱无关

00:12:37.920 --> 00:12:40.850
而碱性表示新键的强度

00:12:40.870 --> 00:12:42.740
反应的可能性有多大

00:12:42.760 --> 00:12:46.300
而和反应的难易程度无关