双语化学辞典Chem Lexicon
研究生Graduate 结构、立体化学与物理有机 Structure, stereochemistry & physical organic chemistry

迈尔亲电性–亲核性方程Mayr–Patz equation

\[\lg k_{20\,{}^\circ\mathrm{C}} = s_N\,(N + E)\]

含义Meaning

用一个亲电性参数 E 和两个亲核性参数 N、s_N 预测极性反应(碳正离子、迈克尔受体与各种亲核试剂)的二级速率常数,覆盖约 40 个数量级。

Predicts second-order rate constants of polar reactions from one electrophilicity parameter E and nucleophile parameters N and s_N, spanning ~40 orders of magnitude.

符号说明Symbols

符号Symbol含义 Meaning单位 Unit
\(E\)亲电性参数electrophilicity parameter1
\(N\)亲核性参数nucleophilicity parameter1
\(s_N\)亲核试剂敏感度参数(多在 0.6–1.2)nucleophile-specific sensitivity (≈0.6–1.2)1

推导Derivation

  1. 以一系列二芳基碳正离子与 π 亲核试剂为参照体系,定义 \(s = 1\)(2-甲基-1-戊烯)、\(E = 0\)((p-MeOC₆H₄)₂CH⁺)。

    Reference: benzhydrylium ions with π nucleophiles; s = 1 for 2-methyl-1-pentene and E = 0 for (p-MeOC₆H₄)₂CH⁺.

  2. 大量速率常数做双变量线性回归得到各自参数,是一种线性自由能关系。

    Fitting many rate constants yields the parameters — an LFER.

  3. 经验规则:\(N + E > -5\) 的组合在室温下通常能观察到反应(\(k > 10^{-5}\ \mathrm{L\,mol^{-1}\,s^{-1}}\))。

    Rule of thumb: \(N + E > -5\) usually means a reaction occurs at room temperature.

适用条件与局限Assumptions & limitations

  • 适用于不受显著立体位阻影响的极性反应;扩散控制(\(k > 10^9\))区域失效。

    For polar reactions without large steric effects; fails near diffusion control.

  • 参数随溶剂变化,需用对应溶剂的 N 值。

    N values are solvent-specific.