求核置換反応では、同じハロゲン化アルキルでも S_N1反応 と S_N2反応 のどちらで進むかが条件によって変わる場合があります。

この違いは主に次の要因で整理できます。

• 基質構造（置換基の数や共鳴構造）
• 求核剤の強さ
• 溶媒の性質
• 脱離基の優劣

求核置換反応の全体像を、反応の選択性、S_N1とS_N2の違いから整理しましょう。

求核置換反応とは？

求核置換反応は、炭素に結合した脱離基が外れ、そこへ求核剤が結合する反応です。

一般式で表すと、

R–X + Nu⁻ → R–Nu + X⁻

となります。

この反応には2つの代表的な反応経路があります。

• S_N1反応：脱離基が先に外れ、カルボカチオンを経由して進む
• S_N2反応：求核剤の攻撃と脱離が同時に進む

この2つは、反応機構が違うだけで求核置換反応の結果得られる生成物は同じです。

では、S_N1とS_N2はそれぞれどのような条件で選択されるでしょうか？

S_N1とS_N2の選択性を決める要因

求核置換反応の反応選択性は主に

• 基質構造（置換基の数や共鳴構造）
• 求核剤の強さ
• 溶媒の性質
• 脱離基の優劣

が要因となって決まります。

基質による違い：立体障害と超共役

第3級ハライド：S_N1有利

第3級炭素では、周囲にアルキル基が多く立体障害が大きいため、求核剤が背面攻撃しにくくなります。

そのためS_N2反応は起こりにくくなります。

一方で、脱離基が抜けて生成する第三級カルボカチオンはアルキル基の電子供与によって比較的安定です。

その結果、S_N1反応が有利になります。

メチル/第1級ハライド：S_N2有利

メチル基質や第1級炭素では、立体障害が小さく求核剤が攻撃しやすい構造です。

一方、メチルカチオンは不安定であり、S_N1反応は起こりにくくなります。

そのため、S_N2反応が有利になります。

第2級ハライド：条件次第

第2級炭素は第1級炭素と第3炭素の中間の性質のため、S_N1とS_N2の両方の反応を取り得ます。

S_N2が有利な条件

• 強い求核剤
• 極性非プロトン性溶媒

ならS_N2寄りになりやすく、

S_N1が有利な条件

• 弱い求核剤 (S_N2が不利)
• 極性プロトン性溶媒

ならS_N1寄りになりやすくなります。

共鳴で反応性が変わる基質（置換基効果）

通常、第一級ハライドはS_N2反応が有利です。

しかし、ベンジル位やアリル位では共鳴安定化により、S_N1反応も進みやすくなります。

求核剤の強さ：S_N2のみ影響

S_N2反応では、求核攻撃が律速段階に関わるため、強い求核剤ほどS_N2反応を促進します。

S_N1反応では、律速段階が脱離基の解離であるため、求核剤が弱くても進行可能です。

求核剤の塩基性による脱離の競合

S_N1反応では、強い塩基性を持つ求核剤を用いる場合、脱離反応が競合する可能性があります。

そのため、中性または酸性で反応する場合が多いです。

溶媒の影響

プロトン性溶媒：S_N1有利

プロトン性溶媒は脱離基や中間体のカルボカチオンを安定化しやすく、脱離過程が進行しやすくなります。

そのため S_N1反応を促進します。

極性非プロトン性溶媒：S_N2有利

非プロトン性極性溶媒では、求核剤が不安定化されるため求核性があがり、S_N2反応を促進します。

脱離基の優劣：S_N1, S_N2ともに影響

S_N1, S_N2ともに、脱離基が安定に外れられるほど、反応は進みやすくなります。

一般に、塩基性が弱い脱離基が脱離しやすい傾向があります。

典型例での反応選択性

反応例 (1)

基質：3級ハライド
溶媒：プロトン性溶媒
脱離基：Br⁻
求核剤：H₂O (弱い求核剤)

立体障害の大きい基質
プロトン性溶媒
→ S_N1で進行

反応例 (2)

基質：メチルハライド
溶媒：極性非プロトン性溶媒
脱離基：Br⁻
求核剤：OH⁻(強い求核剤)

立体障害の小さい基質
→ S_N2で進行

反応例 (3)

基質：アリル位置換, 2級アルコール
溶媒：プロトン性溶媒
脱離基：−OH₂⁺ (良い脱離基)
求核剤：Cl⁻

アリル位でカチオンを安定化
プロトン性溶媒
→ S_N1で進行

迷ったときの判断フロー

1. まず基質を見る

• 第三級 → SN1有力
• メチル・第一級 → SN2有力

1. 第二級なら条件を見る

• 強求核剤 + 非プロトン性溶媒 → SN2寄り
• 弱求核剤 + プロトン性溶媒 → SN1寄り

まとめ

• S_N1とS_N2の選択性は 基質構造・求核剤・溶媒・脱離基 で決まる
• 第3級ハライドはS_N1、メチル・第一級基質はS_N2が基本
• 第2級ハライドでは条件判断が重要
  ➢強い求核剤と極性非プロトン性溶媒はS_N2寄り
  ➢弱い求核剤とプロトン性溶媒はS_N1寄り
• 求核置換反応での置換基効果
  ➢S_N1反応：電子供与基で活性化
  ➢S_N2反応：電子供与基、電子求引基ともな活性化