有機化學的基礎265
1. 「三級鹵烷」放在「強鹼性」的「親核性試劑」中（例如氫氧根離子）會進行「脫去反應elimination reaction」。
2. 但是當「三級鹵烷」放置在沒有強鹼的「水」中「加熱」，它會失去「鹵離子」形成「碳陽離子」（這是取代反應）：
3. 「碳陽離子」與「水」（鹼性比「氫氧根離子」弱的「親核性試劑」）反應產生「醇」。這樣的反應，「鹵烷」經由第一類（多步驟單分子）取代反應轉變成「醇」，稱為SN1反應。
4. 少量的「鹵烷」用SN1取代反應來製備「醇」，能夠高效率地製造出產物。「三級」和「二級」（尤其是二級）「碳陽離子」能夠反應形成各種不同的產物，其中一種是「醇」。
5. 「一級」和「二級碳」在一般條件下會進行「SN2取代反應」，製造出相當產量的產物。這個原則的例外情況是，如果「載體」的結構能製造出異常穩定的「碳陽離子」，就不在此限。
（意思是，如果「一級碳」和「二級碳」的中間產物「碳陽離子」十分穩定，就可以進行SN1取代反應。）
6. 舉例來說，「苯基benzylic」和「烯基allylic」的鹵化合物的「取代反應」，是走SN1反應路徑，因為中間產物「碳陽離子」能透過「π系統」電子的共軛，增加穩定度：
7. 「鹵烯」與「水」以SN1反應成「醇」這類反應，通常會添加一些－像「碳酸鈉Na2CO3」和「碳酸氫鈉NaHCO3」等－「弱鹼」，來吸收反應產生的「弱酸」，特別是在產物「醇」處於酸性溶液中會不太穩定的時候。
（「氫氧基質子化」會讓「C－O」鍵容易斷裂，也就是說，「質子化」的「氫氧基」是很好的「離去基」）
n 翻譯編寫 Marye Anne Fox, James K. Whitesell《Organic Chemistry》
徐弘毅：
1. 「苯基benzylic」和「烯基allylic」的鹵化合物的「取代反應」，是走SN1反應路徑，因為中間產物「碳陽離子」能透過「π系統」電子的共軛，增加穩定度。
2. 「氯化苯」在水中，受到其他分子的碰撞或凡德瓦爾力的影響，「氯原子」帶著2個「共價電子」脫離，原本與「氯」鍵結的「碳」因此變成「碳陽離子」。「碳陽離子」最外層的價電殼層失去1個「電子」，亟需填補這個空缺。
3. 一般的情況是，「碳陽離子」從周遭找帶有「負電荷」的原子或分子鍵結，最可能的對象就是剛剛脫離的「氯原子」，這樣一來「碳陽離子」就恢復成反應物，無法完成SN1反應，可能變成進行其他種類的競爭反應。
4. 但是「氯化苯」的情況特殊，因為「苯環」上的「π系統」有6個電子在共振，電子在不同化學鍵跑來跑去。
5. 組成「苯環」的6個「碳」所形成的化學鍵，有一半是雙鍵、一半是單鍵。「單鍵」是「σ鍵」，「雙鍵」由「σ鍵」與「π鍵」組成。
6. 二個「碳」的價電子活動的「sp2混成軌域」重疊構成「σ鍵」，二個「碳」的價電子活動的「p軌域」重疊構成「π鍵」。
7. 組成雙鍵的「碳」在「p軌域上」的電子，會跑到隔壁「碳」的「p軌域」，造成原本是「雙鍵」的化學鍵變為「單鍵」，而隔壁「碳」的「單鍵」又變成「雙鍵」。
n 灰色小球是「碳」，碳之間的直線是σ鍵。每個「碳」原子上下的2個藍色圓球是「p軌域」，藍色圓球交疊的區域是「π系統」，藍色圓球中的黑點是「價電子」，含有價電子的「π系統」會形成「π鍵」。
8. 苯環上「π系統」的電子不斷在不同的碳原子的「p軌域」之間移動，使得苯環「碳」骨架不斷地單鍵、雙鍵交替，強化分子的穩定度，這種現象稱為「共軛conjugation」。
9. 「苯環」的「π系統」的電子，還會跑到「苯環的碳」與「烷基的碳」形成的化學鍵上，形成「超共軛hyperconjugation」，意思是苯環「碳」構成「π系統」的「p軌域」與烷基的「σ軌域」重疊。
10. 因此「碳陽離子」很容易從「共振」的化學鍵，搶奪到電子，彌補缺電的遺憾，不急著與剛脫離的「氯離子」鍵結，因此拖延「碳陽離子」的存在時間。
11. 「碳陽離子」存在時間較久、更穩定，創造「碳陽離子」與「氫氧根離子」鍵結的大好機會，因此順利產生「醇」，完成SN1反應路徑。
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