準醫學生 AI 學習筆記

親核取代反應中，親核試劑取代離去基。反應中心碳、離去基、親核試劑強弱、溶劑類型和產物立體化學共同決定該反應更符合 SN1 還是 SN2。

SN2 是一步協同反應。親核試劑從離去基背面進攻，離去基同時離開。反應速率同時依賴底物濃度和親核試劑濃度，因此速率式中會出現兩個反應物。

SN2 最適合甲基底物和一級底物，因為背面進攻路徑空間阻礙小。二級底物在較強條件下可能發生 SN2。三級底物會明顯阻擋背面進攻，因此通常不利於 SN2。

強親核試劑支持 SN2。極性非質子溶劑不強烈包圍帶負電的親核試劑，因此親核性保持較高。常見例子包括丙酮、二甲基亞碸、二甲基甲醯胺和乙腈。

如果反應中心碳是手性中心，SN2 的背面進攻會導致構型反轉。產物圖中楔形鍵和虛線鍵的變化可以作為判斷 SN2 的證據。

SN1 主要包括兩個階段：離去基先離開，形成碳正離子中間體；隨後親核試劑進攻碳正離子。決速步驟主要依賴底物濃度。

三級底物更有利於 SN1，因為碳正離子中間體可以被烷基取代和超共軛穩定。二級底物在部分條件下可能反應。甲基和一級碳正離子通常不穩定。

極性質子溶劑可以穩定離子，並支持碳正離子形成。弱親核試劑也可以參與 SN1，因為親核試劑並不參與決速步驟。

碳正離子中間體是平面結構。親核試劑可以從任意一面進攻，因此當反應中心為手性中心時，產物可能出現外消旋化或部分外消旋化。

強鹼、加熱和體積較大的鹼會使反應更偏向消除反應。E2 是一步協同反應，並依賴反式共平面構型；E1 和 SN1 都會經過碳正離子特徵。

米氏方程圖描述底物濃度和反應速率之間的關係。Km 是反應速率達到一半 Vmax 時的底物濃度。Vmax 表示酶活性位點飽和時的最大反應速率。

競爭性抑制會使表觀 Km 增加，因為需要更多底物才能達到一半 Vmax。在簡化模型中，Vmax 不變，因為高底物濃度可以競爭掉抑制劑的影響。

非競爭性抑制會降低 Vmax，因為可用的功能性酶數量下降。在簡化模型中，Km 通常不變，因為主要變化不是底物結合親和力。

雙倒數圖中，縱軸截距等於 1/Vmax，橫軸截距等於 -1/Km。縱軸截距改變表示 Vmax 改變；橫軸截距改變表示 Km 改變。

在生理 pH 下，酸性側鏈通常帶負電，鹼性側鏈通常帶正電，疏水性殘基常位於蛋白質非極性內部。判斷胺基酸性質時，需要同時考慮電荷、pKa 和局部環境。