准医学生 AI 学习笔记

亲核取代反应中，亲核试剂取代离去基。反应中心碳、离去基、亲核试剂强弱、溶剂类型和产物立体化学共同决定该反应更符合 SN1 还是 SN2。

SN2 是一步协同反应。亲核试剂从离去基背面进攻，离去基同时离开。反应速率同时依赖底物浓度和亲核试剂浓度，因此速率式中会出现两个反应物。

SN2 最适合甲基底物和一级底物，因为背面进攻路径空间阻碍小。二级底物在较强条件下可能发生 SN2。三级底物会明显阻挡背面进攻，因此通常不利于 SN2。

强亲核试剂支持 SN2。极性非质子溶剂不强烈包围带负电的亲核试剂，因此亲核性保持较高。常见例子包括丙酮、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺和乙腈。

如果反应中心碳是手性中心，SN2 的背面进攻会导致构型反转。产物图中楔形键和虚线键的变化可以作为判断 SN2 的证据。

SN1 主要包括两个阶段：离去基先离开，形成碳正离子中间体；随后亲核试剂进攻碳正离子。决速步骤主要依赖底物浓度。

三级底物更有利于 SN1，因为碳正离子中间体可以被烷基取代和超共轭稳定。二级底物在部分条件下可能反应。甲基和一级碳正离子通常不稳定。

极性质子溶剂可以稳定离子，并支持碳正离子形成。弱亲核试剂也可以参与 SN1，因为亲核试剂并不参与决速步骤。

碳正离子中间体是平面结构。亲核试剂可以从任意一面进攻，因此当反应中心为手性中心时，产物可能出现外消旋化或部分外消旋化。

强碱、加热和体积较大的碱会使反应更偏向消除反应。E2 是一步协同反应，并依赖反式共平面构型；E1 和 SN1 都会经过碳正离子特征。

米氏方程图描述底物浓度和反应速率之间的关系。Km 是反应速率达到一半 Vmax 时的底物浓度。Vmax 表示酶活性位点饱和时的最大反应速率。

竞争性抑制会使表观 Km 增加，因为需要更多底物才能达到一半 Vmax。在简化模型中，Vmax 不变，因为高底物浓度可以竞争掉抑制剂的影响。

非竞争性抑制会降低 Vmax，因为可用的功能性酶数量下降。在简化模型中，Km 通常不变，因为主要变化不是底物结合亲和力。

双倒数图中，纵轴截距等于 1/Vmax，横轴截距等于 -1/Km。纵轴截距改变表示 Vmax 改变；横轴截距改变表示 Km 改变。

在生理 pH 下，酸性侧链通常带负电，碱性侧链通常带正电，疏水性残基常位于蛋白质非极性内部。判断氨基酸性质时，需要同时考虑电荷、pKa 和局部环境。