第二章精細(xì)有機(jī)合成反應(yīng)理論

1、第二章 精細(xì)有機(jī)合成反應(yīng)理論主要內(nèi)容：1 精細(xì)有機(jī)合成基礎(chǔ)知識(shí)(共價(jià)鍵 、電子效應(yīng)、空間效應(yīng))2 有機(jī)反應(yīng)理論、類型（取代、加成、消除、重排等反應(yīng)）3 近代有機(jī)合成新技術(shù)（微波合成、PTC、電解、超聲波）第一節(jié) 精細(xì)有機(jī)合成基礎(chǔ)知識(shí)一 共價(jià)鍵及其特性(1)共價(jià)鍵：共價(jià)鍵是兩個(gè)原子的未成對(duì)而又自旋相反的電子偶合配對(duì)的結(jié)果。共價(jià)鍵的形成降低了體系的能量，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。共價(jià)鍵有飽和性，方向性(2)共價(jià)鍵的性質(zhì)： 鍵長 鍵角 鍵能 共價(jià)鍵的極性和元素的電負(fù)性 表征了原子電負(fù)性的大小由于成鍵電子云的不完全對(duì)稱而呈極性的共價(jià)鍵被稱為極性共價(jià)鍵，通常用箭頭來表示這種極性鍵，箭頭所指的原子通常是吸引電子能力

2、較強(qiáng)的原子，也就是指向極性鍵中帶部分負(fù)電荷的原子 例如：H Cl同一周期而言，原子序數(shù)增加，電負(fù)性增加；同一主族而言，原子序數(shù)增加，電負(fù)性降低。常用偶極矩（）表征極性共價(jià)鍵的大小偶極矩（）等于正電中心或負(fù)電中心的電荷值q(單位：庫侖)與兩個(gè)電荷中心之間的距離d(單位：m)的乘積：= q×d鍵型偶極矩/D鍵型偶極矩/D鍵型偶極矩/DCH0.45CBr1.38CO0.74CF1.41CI1.19C=O2.30CCl1.36CN0.22CN3.50二 有機(jī)反應(yīng)中的電子效應(yīng)與空間效應(yīng)1. 電子效應(yīng) 電子效應(yīng)可用來討論分子中原子間的相互影響以及原子間電子云分布的變化?？煞譃檎T導(dǎo)效應(yīng)和共軛效應(yīng)。

3、（1）誘導(dǎo)效應(yīng)(Induction effect) 在有機(jī)分子中相互連接的不同原子間，由于原子各自的電負(fù)性不同而引起的連接鍵內(nèi)電子云偏移的現(xiàn)象，以及原子或分子受外電場(chǎng)作用而引起的電子云轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象稱作誘導(dǎo)效應(yīng)，用I表示。根據(jù)作用特點(diǎn)，誘導(dǎo)效應(yīng)可分為靜態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)和動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)。 靜態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)Is ：由于分子內(nèi)成鍵原子的電負(fù)性不同所引起的，電子云沿鍵鏈（包括鍵和鍵）按一定方向移動(dòng)的效應(yīng)，或者說鍵的極性通過鍵鏈依次誘導(dǎo)傳遞的效應(yīng)。這是化合物分子內(nèi)固有的性質(zhì)，被稱為靜態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)，用Is表示。誘導(dǎo)效應(yīng)的方向是通常以CH鍵作為基準(zhǔn)的，比氫電負(fù)性大的原子或原子團(tuán)具有較大的吸電性，稱吸電子基，由此引起的靜態(tài)誘導(dǎo)

4、效應(yīng)稱為吸電靜態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)，通常以Is表示；比氫電負(fù)性小的原子或原子團(tuán)具有較大的供電性，稱給電子基由此引起的靜態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)稱為供電靜態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)，通常以+Is表示。其一般的表示方法如下（鍵內(nèi)的箭頭表示電子云的偏移方向）：誘導(dǎo)效應(yīng)沿鍵鏈的傳遞是以靜電誘導(dǎo)的方式進(jìn)行的，只涉及電子云分布狀況的改變和鍵的極性的改變，一般不引起整個(gè)電荷的轉(zhuǎn)移、價(jià)態(tài)的變化。如：由于氯原子吸電誘導(dǎo)效應(yīng)的依次傳遞，促進(jìn)了質(zhì)子的離解，酸性甲基則由于供電誘導(dǎo)效應(yīng)的依次誘導(dǎo)傳遞影響，阻礙了質(zhì)子的離解，酸性。在鍵鏈中通過靜電誘導(dǎo)傳遞的誘導(dǎo)效應(yīng)受屏蔽效應(yīng)的影響是明顯的，誘導(dǎo)效應(yīng)的強(qiáng)弱是與距離有關(guān)的，隨著距離的增加，由近而遠(yuǎn)依次減弱，愈遠(yuǎn)效應(yīng)

5、愈弱，而且變化非常迅速，一般經(jīng)過三個(gè)原子以后誘導(dǎo)效應(yīng)已經(jīng)很弱，相隔五個(gè)原子以上則基本觀察不到誘導(dǎo)效應(yīng)的影響。誘導(dǎo)效應(yīng)不僅可以沿鍵鏈傳遞，同樣也可以通過鍵傳遞，而且由于鍵電子云流動(dòng)性較大，因此不飽和鍵能更有效地傳遞。 動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)Id：在化學(xué)反應(yīng)中，當(dāng)進(jìn)攻試劑接近底物時(shí)，因外界電場(chǎng)的影響，也會(huì)使共價(jià)鍵上電子云分布發(fā)生改變，鍵的極性發(fā)生變化，這被稱為動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)，也稱可極化性，用Id表示。發(fā)生動(dòng)態(tài)導(dǎo)效應(yīng)時(shí)，外電場(chǎng)的方向?qū)Q定鍵內(nèi)電子云偏離方向。如果Id和Is的作用方向一致時(shí)，將有助于化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。在兩者的作用方向不一致時(shí)，Id 往往起主導(dǎo)作用。 誘導(dǎo)效應(yīng)的相對(duì)強(qiáng)度。對(duì)于靜態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)，其強(qiáng)度取決于

6、原子或基團(tuán)的電負(fù)性。（a）同周期的元素中，其電負(fù)性和Is隨族數(shù)的增大而遞增，但+Is則相反。如：Is：FOHNH2CH3（b）同族元素中，其電負(fù)性和Is隨周期數(shù)增大而遞減，但+Is則相反。如：Is：FClBrI （c）同種中心原子上，帶有正電荷的比不帶正電荷的-Is要強(qiáng)；帶有負(fù)電荷的比同類不帶負(fù)電荷的+Is要強(qiáng)。例如：Is：+NR3NR2 +Is：OOR（d）中心原子相同而不飽和程度不同時(shí)，則隨著不飽和程度的增大，Is增強(qiáng)。Is：=OOR；N=NRNR2 一些常見取代基的吸電子能力、供電子能力強(qiáng)弱的次序如下：Is：+NR3+NH3NO2SO2RCNCOOHFClBrIOArCOORORCORO

7、HCCRC6H5CHCH2H+Is：OCO2C(CH3)3CH(CH3)2CH2CH3CH3H對(duì)于動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)，其強(qiáng)度與施加影響的原子或基團(tuán)的性質(zhì)有關(guān)，也與受影響的鍵內(nèi)電子云可極化性有關(guān)。（a）在同族或同周期元素中，元素的電負(fù)性越小，其電子云受核的約束也相應(yīng)減弱，可極化性就越強(qiáng)，即Id增大，反應(yīng)活性增大。如：Id：IBrClF； CR3NR2ORF（b）原子的富電荷性將增加基可極化的傾向。Id：OORO+R2（c）電子云的流動(dòng)性越強(qiáng)，其可極化傾向也大。一般來說，不飽和化合物的不飽和程度大，其Id也大。Id：C6H5CHCH2CH2CH3（2）共軛效應(yīng)（conjugative effect） 共

8、軛效應(yīng) ：在單雙鍵交替排列的體系中，或具有未共用電子對(duì)的原子與雙鍵直接相連的體系中，p軌道與軌道或軌道與軌道之間存在著相互的作用和影響。電子云不再定域在成鍵原子之間，而是圍繞整個(gè)分子形成了整體的分子軌道。每個(gè)成鍵電子不僅受到成鍵原子的原子核的作用，而且也受分子中其他原子核的作用，因而分子能量降低，體系趨于穩(wěn)定。這種現(xiàn)象被稱為電子的離域，這種鍵稱為離域鍵，由此而產(chǎn)生的額外的穩(wěn)定能被稱為離域能（或叫共軛能）。含有這樣一些離域鍵的體系通稱為共軛體系，共軛體系中原子之間的相互影響的電子效應(yīng)就叫共軛效應(yīng)。 1,3-丁二烯在靜態(tài)時(shí)的共軛效應(yīng)，由于電子離域的結(jié)果，單鍵不再是一般的CC單鍵，而表現(xiàn)為鍵長的平均

9、化趨勢(shì)，即在C2和C3間也有一定程度的p軌道交蓋。如果共軛鍵原子的電負(fù)性不同時(shí)，則共軛效應(yīng)也表現(xiàn)為極性效應(yīng)，如在丙烯腈中，電子云定向移動(dòng)呈現(xiàn)正負(fù)偶極交替的現(xiàn)象因此共軛效應(yīng)也是分子中原子之間相互影響的電子效應(yīng)。與誘導(dǎo)效應(yīng)不同的是，它起因于電子的離域，而不僅是極性或極化的效應(yīng)。它不像誘導(dǎo)效應(yīng)那樣可以存在于一切鍵上，而只存在于共軛體系之中；共軛效應(yīng)的傳遞方式不靠誘導(dǎo)傳遞而愈遠(yuǎn)愈弱，而是靠電子離域傳遞的，對(duì)距離的影響是不明顯的，而且共軛鏈愈長，電子離域就愈充分，體系的能量也就愈低，系統(tǒng)也就愈穩(wěn)定，鍵長的平均化趨勢(shì)就愈大。 共軛效應(yīng)分為靜態(tài)共軛效應(yīng)（以Cs表示），動(dòng)態(tài)共軛效應(yīng)（以Cd表示）。其中又可細(xì)分

10、為：給電子效應(yīng)的正共軛效應(yīng)（+Cs，+Cd） 吸電子效應(yīng)的負(fù)共軛效應(yīng)（Cs，Cd）；靜態(tài)共軛效應(yīng)是共軛體系內(nèi)在的、永久性的性質(zhì)，動(dòng)態(tài)共軛效應(yīng)則是由外電場(chǎng)作用所引起，僅在分子進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)時(shí)才表現(xiàn)出來的一種暫時(shí)的現(xiàn)象。例如：1,3-丁二烯在基態(tài)時(shí)由于存在 Cs，表現(xiàn)出體系能量降低，電子離域、鍵長趨于平均化。當(dāng)其與 HCl 發(fā)生加成反應(yīng)時(shí)，由于質(zhì)子外電場(chǎng)的影響，丁二烯內(nèi)部發(fā)生Cd 效應(yīng)，分子上電子云沿著共軛鏈發(fā)生轉(zhuǎn)移，出現(xiàn)各碳原子被極化所帶部分電荷正負(fù)交替分布的情況，這是動(dòng)態(tài)共軛效應(yīng)（Cd）所致。在反應(yīng)中生成的上述活性中間體正碳離子，由于結(jié)構(gòu)上具有烯丙基型正碳離子的p -共軛離域而穩(wěn)定，并產(chǎn)生了1,

11、2-加成和1,4-加成兩種產(chǎn)物。 共軛體系共軛體系中以p-共軛、-共軛最為常見。（a） -共軛體系。由單鍵雙鍵交替排列組成的共軛體系是由軌道與軌道電子離域的體系稱為-共軛體系。不只雙鍵，其他鍵如叁鍵也可組成-共軛體系，如：（b）p-共軛體系具有處于p軌道的未共用電子對(duì)的原子與鍵直接相連的體系，稱為p-共軛體系，如：烯丙基型正離子或自由基也是p-共軛，不同的是體系是缺電子或含有獨(dú)電子的p-共軛。烯丙基型正離子、自由基比較穩(wěn)定，是p-共軛效應(yīng)分散了正電荷或獨(dú)電子性的結(jié)果。 共軛效應(yīng)的相對(duì)強(qiáng)度：共軛效應(yīng)的強(qiáng)弱與組成共軛體系的原子性質(zhì)、價(jià)鍵狀況以及空間位阻等因素有關(guān)。靜態(tài)共軛效應(yīng)（Cs）和動(dòng)態(tài)共軛效應(yīng)

12、（Cd）有相同的傳遞方式，它們的強(qiáng)弱比較次序是一致的。（a）同族元素，隨元素的原子序數(shù)增加，正共軛效應(yīng)+C 減少。其負(fù)共軛效應(yīng)C變大。+C： FClBrI （b）同周期元素，+C效應(yīng)隨原子序數(shù)的增加而變小，而C效應(yīng)變大：+C： NR2ORF（c）帶正電荷的取代基具有相對(duì)更強(qiáng)的C效應(yīng)，而帶負(fù)電荷的取代基具有相對(duì)更強(qiáng)的+C效應(yīng)；+C： OORO+R2（3）超共軛效應(yīng) 單鍵與重鍵以及單鍵與單鍵之間也存在著電子離域的現(xiàn)象，即出現(xiàn)-共軛和-共軛，一般被稱為超共軛效應(yīng)。例如丙烯分子中，甲基上的CH鍵可與不飽和體系發(fā)生共軛，使鍵和鍵間的電子云發(fā)生離域，形成-鍵共軛體系。CH鍵的電子云也可離域到相鄰的空p-軌

13、道或僅有單個(gè)電子的p-軌道上，形成-p超共軛效應(yīng)，使電荷分散，體系穩(wěn)定性增加。例如：2空間效應(yīng)：由分子中各原子或基團(tuán)的空間適配性，或反應(yīng)分子間的各原子或基團(tuán)的空間適配性所引起的一種形體效應(yīng)，其強(qiáng)弱取決于相關(guān)原子或基團(tuán)的大小和形狀。最普通的空間效應(yīng)是所謂的空間位阻，指體積龐大的取代基直接影響化合物反應(yīng)活性部位的顯露，阻礙反應(yīng)試劑對(duì)反應(yīng)中心的有效進(jìn)攻；也可以指進(jìn)攻試劑的龐大體積影響其有效地進(jìn)入反應(yīng)位置。例如，對(duì)烷基苯進(jìn)行一硝化反應(yīng)時(shí)，隨著烷基基團(tuán)的增大，硝基進(jìn)入取代基鄰位的空間位阻也增大，從而使鄰位產(chǎn)物的產(chǎn)率，而對(duì)位產(chǎn)物的產(chǎn)率，見下表。烷基苯硝化反應(yīng)的異物分布化合物環(huán)上原有取代基異構(gòu)體分布%化合物

14、環(huán)上原有取代基異構(gòu)體分布%鄰位對(duì)位間位鄰位對(duì)位間位甲苯CH358.4537.154.40異丙苯CH(CH3)230.062.37.7乙苯CH2CH345048.56.5叔丁苯C(CH3)30937同樣，在向甲苯分子中引入甲基、乙基、異丙基和叔丁基時(shí)，隨著引入基團(tuán)（進(jìn)攻試劑）體積的增大，進(jìn)入甲基鄰位的空間位阻也增大，所以鄰、對(duì)位產(chǎn)物比例發(fā)生變化，見下表。甲苯烷基化時(shí)異物體的分布新引入基團(tuán)異構(gòu)體分布%新引入基團(tuán)異構(gòu)體分布%鄰位對(duì)位間位鄰位對(duì)位間位甲基（CH3）58.328.817.3異丙基CH(CH3)237.532.729.8乙基（CH2CH3）452530叔丁基C(CH3)30937又如，鹵代

15、烷與胺類物質(zhì)進(jìn)行N-烷化反應(yīng)時(shí)，一般不用鹵代叔烷作烷化劑，這是因?yàn)辂u代叔烷的空間位阻大。在反應(yīng)條件下，鹵代叔烷的反應(yīng)中心不能有效地作用于氨基，相反，自身卻容易發(fā)生消除反應(yīng)，產(chǎn)生烯烴副產(chǎn)物。三、有機(jī)反應(yīng)試劑 1極性試劑極性試劑是指那些能夠供給或接受電子對(duì)以形成共價(jià)鍵的試劑。極性試劑又分為親電試劑和親核試劑。（1）親電試劑 親電試劑是從基質(zhì)上取走一對(duì)電子形成共價(jià)鍵的試劑。這種試劑電子云密度較低，在反應(yīng)中進(jìn)攻其他分子的高電子云密度中心，具有親電性能。包括以下幾類： 陽離子，如NO2 + 、NO+、R+、RC+O、ArN2 + 、R4N+ 等 含有可極化和已經(jīng)極化共價(jià)鍵的分子，如Cl2、Br2、HF、

16、HCl、SO3、RCOCl、CO2等； 含有可接受共用電子對(duì)的分子（未飽和價(jià)電子層原子的分子），如AlCl3、FeCl3、BF3等； 羰基的雙鍵； 氧化劑，如Fe3+、O3、H2O2等； 酸類； 鹵代烷中的烷基等。由該類試劑進(jìn)攻引起的離子反應(yīng)叫親電反應(yīng)。例如，親電取代、親電加成。（2）親核試劑 能將一對(duì)電子提供給底物以形成共價(jià)鍵的試劑稱親核試劑。這種試劑具有較高的電子云密度，與其他分子作用時(shí)，將進(jìn)攻該分子的低電子云密度中心，具有親核性能。包括以下幾類： 陰離子，如OH、RO、ArO、NaSO 3、NaS、CN等； 極性分子中偶極的負(fù)端，N(··)H3、RN(·&#

17、183;)H2、RR´N(··)H、ArN(··)H和N(··)H2OH 等； 烯烴雙鍵和芳環(huán)，如CH2=CH2、C6H6等； 還原劑，如Fe2+、金屬等； 堿類； 有機(jī)金屬化合物中的烷基，如RMgX、RCCM等。由該類試劑進(jìn)攻引起的離子反應(yīng)叫親核反應(yīng)。例如，親核取代、親核置換、親核加成等。2自由基試劑含有未成對(duì)單電子的自由基（也稱游離基）或是在一定條件下可產(chǎn)生自由基的化合物稱自由基試劑。例如，氯分子（Cl2）可產(chǎn)生氯游離基（Cl·）。 四、有機(jī)反應(yīng)溶劑在精細(xì)有機(jī)合成中，溶劑作為介質(zhì)，溶解反應(yīng)物形成均相體系，更重要

18、的是溶劑可以和反應(yīng)物發(fā)生各種相互作用。1 溶劑的分類與性質(zhì)根據(jù)溶劑是否具有極性和能否放出質(zhì)子，可將溶劑分為4類：極性質(zhì)子溶劑這類溶劑介電常數(shù)(15) ，偶極矩（1.5D2.5D)，具有能電離的質(zhì)子。水、醇是最常用的極性質(zhì)子溶劑。它們最顯著的特點(diǎn)是能同負(fù)離子或強(qiáng)電負(fù)性元素形成氫鍵，從而對(duì)負(fù)離子產(chǎn)生很強(qiáng)的溶劑化作用。因此，極性質(zhì)子溶劑有利于共價(jià)鍵的異裂，能加速大多數(shù)離子型反應(yīng)。極性非質(zhì)子溶劑又稱偶極非質(zhì)子溶劑或情性質(zhì)子溶劑。其介電常數(shù)(15) ，偶極矩（2.5D5.0D)，故具有較強(qiáng)的極性。分子中的氫一般同碳原子相連，由于CH鍵結(jié)合牢固，故難以給出質(zhì)子。常見的偶極非質(zhì)子溶劑有N,N-二甲基甲酰胺（

19、DMF）、二甲基亞砜（DMSO）、四甲基砜、碳酸乙二醇酯（CEG）、六甲基磷酰三胺（HMPA），以及丙酮、乙腈、硝基烷等。由于這類溶劑一般含有負(fù)電性的氧原子（如CO、SO、PO），而且氧原子周圍無空間障礙，因此，能對(duì)正離子產(chǎn)生很強(qiáng)的溶劑化作用。相反在這類溶劑的結(jié)構(gòu)中正電性部分一般包藏于分子內(nèi)部，故難于對(duì)負(fù)離子發(fā)生溶劑化。 非極性質(zhì)子溶劑 該類溶劑極性很弱，介電常數(shù)(915) ，偶極矩（1.5D2.0D)，常見的是一些醇類，如叔丁醇、異戊醇等，它們的羥基質(zhì)子可以被活潑金屬置換。非極性非質(zhì)子溶劑 這類溶劑的介電常數(shù)（8），偶極矩（02D），在溶液中既不能給出質(zhì)子，極性又很弱。如一些烴類化合物和醚類

20、化合物等。2 溶劑的使用和選擇 在有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中溶劑的使用和選擇，除了考慮溶劑對(duì)反應(yīng)的上述影響以外，還必須考慮以下因素：穩(wěn)定性，溶劑對(duì)反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不降低催化劑的活性。溶解分散性，溶劑對(duì)反應(yīng)物有較好的溶解性，或者使反應(yīng)物在溶劑中能良好分散。易回收，溶劑應(yīng)盡可能不需要太高的技術(shù)安全措施。溶劑的毒性小、含溶劑的廢水容易治理。溶劑的價(jià)格便宜、供應(yīng)方便。五、有機(jī)活性中間體穩(wěn)定性原理及應(yīng)用原料 過渡態(tài) 產(chǎn)物若過渡態(tài)穩(wěn)定性大，則反應(yīng)所需能量低，即活化能越少，反應(yīng)速率就快，研究過渡態(tài)的穩(wěn)定性非常重要。 根據(jù)靜電學(xué)的原則，過渡態(tài)（帶電體系）的穩(wěn)定性，決定于體系所帶電荷的分布、分配情況，電荷越

21、易分散，則整個(gè)體系就越穩(wěn)定，反應(yīng)越容易發(fā)生； 從空間結(jié)構(gòu)上講，過渡態(tài)（帶電體系）內(nèi)各原子或原子團(tuán)間擁擠程度越小，其穩(wěn)定性也就越高，反應(yīng)越容易發(fā)生。1 正碳離子（C+） 產(chǎn)生方式(a) 中性化合物的異裂直接離子化(b) 正離子對(duì)中性分子的加成間接離子化(c) 由其他正離子生成 正碳離子的穩(wěn)定性與影響因素正碳離子的中心碳原子是缺電子的，顯然任何使正離子中心碳原子上電子云密度增加的結(jié)構(gòu)因素將使正電荷分散，使正碳離子穩(wěn)定性增高，相反，任何吸電基將使中心碳原子正電荷更集中，而使正碳離子穩(wěn)定性減小。1） I 效應(yīng) 推電子基 +I 增加 C+ 穩(wěn)定性；相反，吸電子基 I 降低 C+ 穩(wěn)定性。2） 共軛效應(yīng)

22、C+ 與雙鍵共軛時(shí)，穩(wěn)定性增加，電子離域使正電荷分散，穩(wěn)定性提高。2 負(fù)碳離子 C-烯丙基及芐基正碳離子都是比較穩(wěn)定的正碳離子。 生成途徑 (a) 碳一氫鍵異裂產(chǎn)生負(fù)碳離子(b) 碳一碳鍵異裂產(chǎn)生負(fù)碳離子(c) 負(fù)離子與CC或CC加成 負(fù)碳離子穩(wěn)定性及影響因素一方面表現(xiàn)在負(fù)碳離子是否容易生成，與碳原子相連的氫是否易離去，即酸性的強(qiáng)弱；另一方面表現(xiàn)為生成的負(fù)碳離子是否穩(wěn)定。1） 雜化效應(yīng) 雜化軌道中s成分越多，則軌道相應(yīng)越靠近原子核，能量也越低。2）誘導(dǎo)效應(yīng)：強(qiáng)的吸電基存在，由于分散了負(fù)電荷，而使負(fù)碳離子穩(wěn)定。即- Is ， C 穩(wěn)定 ；相反， + I s ， C 穩(wěn)定 。 3）共軛效應(yīng)：連接的

23、鍵(或苯環(huán))越多則離域越充分，負(fù)碳離子越穩(wěn)定。3 自由基 生成方式(a) 熱解；(b) 光解；(c) 氧化還原反應(yīng)。 自由基的穩(wěn)定性及影響因素自由基中心單電子定域程度愈高，其穩(wěn)定性就愈差。自由基的穩(wěn)定性主要取決于共價(jià)鍵均裂的相對(duì)難易程度和所生成自由基的結(jié)構(gòu)因素。1） 超共軛效應(yīng)2） 誘導(dǎo)效應(yīng)：自由基中心碳原子與鍵共軛時(shí)，可以分散獨(dú)電子性，而使自由基穩(wěn)定。第二節(jié) 有機(jī)反應(yīng)理論根據(jù)原料與產(chǎn)物的關(guān)系，有機(jī)反應(yīng)可以分為以下四種：1 取代反應(yīng)： 親電取代（脂肪族、芳香族）、親核取代（脂肪族、芳香族）、游離基取代；2 加成反應(yīng)： 親電加成、親核加成；3 消除反應(yīng)：-消除、-消除反應(yīng)；4 重排反應(yīng)： 分子內(nèi)

24、重排、分子間重排。 一、取代反應(yīng)取代反應(yīng)通常是指與碳原子相連的原子或基團(tuán)被另一個(gè)原子或基團(tuán)所替代的反應(yīng)?？煞譃橛H電取代、親核取代及游離基取代反應(yīng)三類。其中，比較重要的是脂肪族的親核取代、芳香族的親電取代和親核取代反應(yīng)。1脂肪族的親核取代反應(yīng)（SN）Nucleophilic Substitution 應(yīng)用: 鹵代烴與親核試劑制備醇、醚、腈、胺等。1）脂肪族的親核取代反應(yīng)(SN)可以用以下通式表達(dá)：R-L是受攻擊對(duì)象，稱為底物；把進(jìn)行反應(yīng)的碳原子稱為中心碳原子；Nu是親核試劑或稱進(jìn)入基團(tuán)，親核試劑可以是中性的，也可以帶有負(fù)電荷；L為反應(yīng)中離開的基團(tuán)，稱為離去基團(tuán)。2）親核取代反應(yīng)可概括為下列四種類

25、型： 中性底物與中性親核試劑作用中性底物與負(fù)性親核試劑作用正性底物與負(fù)性親核試劑作用正性底物與中性親核試劑作用3）反應(yīng)歷程 在親核取代反應(yīng)過程中，發(fā)生了兩個(gè)鍵的變化：斷裂 中心碳原子與離去基團(tuán)；成鍵 親核試劑與中心碳原子。 有4種反應(yīng)歷程：（1）雙分子親核取代反應(yīng)（SN2）（構(gòu)型倒轉(zhuǎn)）反應(yīng)物和親核試劑兩者都參與了生成過渡態(tài)的親核取代反應(yīng)發(fā)生SN2的一般通式是：以伯鹵代烷的水解為例：解釋SN2的具體過程親核試劑從離去基團(tuán)的背面，接近中心碳原子，并與之形成較弱的鍵。由于親核試劑的插入，離去基團(tuán)與中心碳原子的鍵開始變?nèi)?，中心碳原子上的其它三個(gè)鍵也逐漸從遠(yuǎn)離離去基團(tuán)的地方向接近離去基團(tuán)的方向偏移。當(dāng)這

26、三個(gè)鍵同處于一個(gè)平面，并垂直于親核試劑、中心碳原子和離去基團(tuán)三者所連成的直線時(shí)，即形成了過渡態(tài)。這個(gè)過程較慢，是速度控制步驟。當(dāng)過渡態(tài)向產(chǎn)物轉(zhuǎn)化時(shí)，離去基團(tuán)X離開中心碳原子。同時(shí)，處于一個(gè)平面內(nèi)的三個(gè)鍵完全轉(zhuǎn)向另一邊，完成了構(gòu)型的逆轉(zhuǎn)。構(gòu)型逆轉(zhuǎn)是發(fā)生SN2的重要標(biāo)志。（2）單分子親核取代反應(yīng)（SN1）(外消旋化)反應(yīng)速度的慢步驟中只有反應(yīng)物參加；發(fā)生SN1的一般通式是：反應(yīng)物首先離解為正碳離子（C+）及離去基團(tuán)（負(fù)電荷），此步反應(yīng)是整個(gè)反應(yīng)的控制步驟。然后，正碳離子（C+）與親核試劑極快結(jié)合，是快速反應(yīng)步驟。（3）離子對(duì)歷程 反應(yīng)物的離解不是一步完成的，而是沿著下列順序逐步離解成離子對(duì)，在離解

27、的不同階段形成不同的離子對(duì)，同時(shí)溶劑參與了這一過程，可表示如下：(4) 分子內(nèi)的親核取代反應(yīng)(SNi)歷程 (構(gòu)型保持)實(shí)例：利用醇和亞硫酰氯作用可得到鹵代烷 醇與亞硫酰氯反應(yīng)發(fā)生SN i歷程可表示如下： 4）影響因素 主要有底物的結(jié)構(gòu)、離去基團(tuán)和親核試劑的性質(zhì)、濃度以及溶劑的性質(zhì)等。 反應(yīng)物的結(jié)構(gòu)反應(yīng)物的結(jié)構(gòu)對(duì)SN1和SN2反應(yīng)速度有不同的影響：即電子效應(yīng)和空間效應(yīng)。SN1由 碳正離子（C+）的穩(wěn)定性決定；* 正碳離子越穩(wěn)定，越有利于SN1反應(yīng)。* 供電誘導(dǎo)效應(yīng) ，有利于SN1反應(yīng)；* 共軛效應(yīng)，有利于SN1反應(yīng)；* 當(dāng)雜原子（O、N、S）直接與中心碳原子相連時(shí)，有利于SN1烴基對(duì)于SN2反

28、應(yīng)的影響也是通過電子效應(yīng)和空間效應(yīng)實(shí)現(xiàn)：* 吸電基團(tuán) I, 利于SN2反應(yīng)；* 空間效應(yīng)看，取代基團(tuán)增加，空間位阻大，不利于SN2反應(yīng)。 離去基團(tuán)離去基團(tuán)攜帶著原來共有的一對(duì)電子而離去，其接受電子的能力越強(qiáng)，對(duì)SN1和SN2反應(yīng)越有利。易離去的離去基團(tuán)是強(qiáng)酸的共軛堿,最重要的離去基團(tuán)是pKa值小于5的酸的共軛堿。一般情況下，離去基團(tuán)的離去能力的大小順序是： RSO3IBrCl RCOOOHNH2 親核試劑SN2中，親核試劑的性質(zhì)對(duì)反應(yīng)速度有明顯的影響，在同族元素中，親核試劑隨著原子序數(shù)的增大，其給出電子傾向也越大，從而使親核性增強(qiáng)。 IBrClF對(duì)同一周期的元素，原子序數(shù)越大電負(fù)性越強(qiáng)，其給電

29、子的能力越弱，親核性降低。 溶劑效應(yīng) 按SN1進(jìn)行的反應(yīng)，增加溶劑的極性和增強(qiáng)溶劑的離子-溶劑化能力，導(dǎo)致反應(yīng)速度顯著增大。 按SN2歷程進(jìn)行的反應(yīng) ，對(duì)于SN2歷程通常有三種電荷類型：在式(a)中，反應(yīng)物和產(chǎn)物電荷相等，過渡態(tài)也沒有新的電荷產(chǎn)生而只有電荷的分散，故溶劑對(duì)此反應(yīng)的影響較小。在式(b)中，由中性的親核試劑和反應(yīng)物轉(zhuǎn)變成離子型產(chǎn)物，在過渡態(tài)中有電荷產(chǎn)生，故極性溶劑有利于反應(yīng)的進(jìn)行，溶劑的極性越強(qiáng)對(duì)反應(yīng)越有利。在式(c)中，情況與(b)式相反，因此極性溶劑將使反應(yīng)不利，溶劑的極性越大對(duì)反應(yīng)越不利。5）常見親核試劑的反應(yīng)舉例 含氧親核試劑的反應(yīng) 羧酸衍生物的水解、醇解反應(yīng)； 含硫親核試

30、劑的反應(yīng) 鹵代烷用亞硫酸鹽反應(yīng)，可以生成相應(yīng)的烷基磺酸鹽，它是陰離子表面活性劑中的重要品種之一;環(huán)氧化合物用亞硫酸氫鹽處理發(fā)生開環(huán)生成-羥基磺酸; 含氮親核試劑的反應(yīng)鹵代烷與氨及胺類物質(zhì)可發(fā)生N-烷化反應(yīng)；環(huán)氧化合物在氮親核試劑如氨的作用下，環(huán)氧化合物開環(huán)，生成-羥胺 ; 鹵素親核試劑的反應(yīng)醇與鹵素親核試劑反應(yīng)合成鹵代烷； 磺酰基硫上的親核取代反應(yīng)磺酰鹵、磺酸酯、磺酰胺水解成酸.2芳香族的親電取代反應(yīng) Electrophilic substitution 芳香族化合物中的芳環(huán)上的-電子云高度離域，具有很高的流動(dòng)性，容易與親電試劑發(fā)生親電取代反應(yīng)。包括磺化、硝化、鹵化、C烷化、C酰化等反應(yīng)。1）

31、苯的一元親電取代 反應(yīng)歷程：加成消除歷程-絡(luò)合物與-絡(luò)合物：芳烴能與親電能力較弱的試劑（如：HCl、HBr、Ag+等）形成-絡(luò)合物。芳烴也能與親電能力較強(qiáng)的試劑（如：HCl·AlCl3、HF、HF·BF3等）生成-絡(luò)合物。例如：被無水AlCl3強(qiáng)烈極化的HCl中氫原子帶有較多的正電荷，在反應(yīng)瞬間能以H的形式插入苯環(huán)的-電子層里面，奪取一對(duì)電子，并與苯環(huán)上的某一特定碳原子連接起來，形成鍵。將這類絡(luò)合物稱作-絡(luò)合物。-絡(luò)合物與-絡(luò)合物之間存在著平衡：反應(yīng)歷程 親電試劑進(jìn)攻芳環(huán)時(shí)，先形成-絡(luò)合物，然后進(jìn)一步作用，形成-絡(luò)合物。該絡(luò)合物脫去質(zhì)子，恢復(fù)原芳環(huán)結(jié)構(gòu)，從而完成親電取代反應(yīng)

32、的全過程。對(duì)于大多數(shù)親電取代反應(yīng)來說，形成-絡(luò)合物是反應(yīng)速度的控制步驟。一般說來，-絡(luò)合物的生成是可逆的，-絡(luò)合物的生成是不可逆的，且通常是反應(yīng)速度的控制步驟。親電取代反應(yīng)的可逆性 當(dāng)芳環(huán)上引入吸電子基，如硝基、鹵素、?；龋豢赡?；特別注意磺化反應(yīng)的可逆性引入供電基(如烷基)， 如C烷基化通常是可逆的磺基雖是吸電基，但在磺化液中是以-SO3-形式存在的，當(dāng)H30+濃度較高和溫度較高時(shí)，與-SO3-相近的H30+有可能轉(zhuǎn)移到芳環(huán)中與磺基相連的碳原子上，導(dǎo)致生成原來的-絡(luò)合物，以及進(jìn)一步脫落磺基而轉(zhuǎn)變?yōu)槠鹗嫉姆磻?yīng)物應(yīng)用：定位，以達(dá)到合成一些目的產(chǎn)物的目的；有機(jī)化合物的分離和提純。 （2）苯環(huán)的親

33、電取代定位規(guī)律 進(jìn)入的位置與已有取代基的性質(zhì)、親電試劑的性質(zhì)以及反應(yīng)條件等因素有關(guān)。其中已有取代基的性質(zhì)最為重要。 取代基的類型及其定位作用將取代基Z按其定位效應(yīng)，大致分為兩類：鄰、對(duì)位定位基（亦稱第一類定位基）間位定位基（亦稱第二類定位基）。屬于第一類取代基的主要有：屬于第二類取代基的主要有： 取代基定位作用的電子效應(yīng)解釋具有給電子性的取代基，將使所連苯環(huán)上的電子云密度增加，尤其在鄰、對(duì)位處增加得更多，對(duì)苯環(huán)有活化作用，有利于親電試劑對(duì)這些位置的進(jìn)攻，所以新引入的取代基主要進(jìn)入其鄰、對(duì)位，因此，具有給電子性的取代基屬于第一類定位基。相反，具有吸電子性的取代基，電子云密度降低，對(duì)苯環(huán)有致鈍作用

34、，不利于親電試劑的進(jìn)攻。但相比之下，在間位的電子云密度較高些，所以親電試劑主要進(jìn)入它的間位，因此，具有吸電子性的取代基屬于第二類定位基。鹵原子比較特殊，作為取代基它最終具有吸電子性，對(duì)苯環(huán)有致鈍作用。但由于它可與苯環(huán)形成p-共軛體系，使得在它的鄰、對(duì)位處的電子云密度比間位處稍高些，所以親電性的進(jìn)攻基團(tuán)優(yōu)先進(jìn)入鹵原子的鄰、對(duì)位。鹵原子也屬于第一類定位基苯環(huán)上已有兩個(gè)取代基時(shí)的定位規(guī)律：當(dāng)苯環(huán)上已有兩個(gè)取代基，需要引入第三個(gè)取代基時(shí)，新取代基進(jìn)入苯環(huán)的位置主要取決于已有取代基的類型、它們的相對(duì)位置和定位能力的相對(duì)強(qiáng)弱。一般可分為兩種情況:A兩個(gè)已有取代基的定位作用一致當(dāng)兩個(gè)取代基屬于同一類型（都屬

35、于第一類或都屬于第二類）并處于間位時(shí)，其定位作用是一致的。例如：從間二甲苯的硝化不難看出，新取代基很少進(jìn)入兩個(gè)處于鄰位的取代基之間的位置，這顯然是空間效應(yīng)的結(jié)果。當(dāng)兩個(gè)取代基屬于不同類型，并處于鄰位或?qū)ξ粫r(shí)，其定位作用也是一致的。例如： B兩個(gè)已有取代基的定位作用不一致：這時(shí)新取代基進(jìn)入苯環(huán)的位置將取決于已有取代基的相對(duì)定位能力，通常第一類取代基的定位能力比第二類取代基強(qiáng)得多，同類取代基定位能力的強(qiáng)弱與前述兩類定位基的排列次序是一致的。當(dāng)兩個(gè)取代基屬于不同類型，并處于間位時(shí)，其定位作用就是不一致的，這時(shí)新取代基主要進(jìn)入第一類取代基的鄰、對(duì)位。例如： 當(dāng)兩個(gè)取代基屬于同一類型，并處于鄰、對(duì)位時(shí)，

36、其定位作用也是不一致的，這時(shí)新取代基進(jìn)入的位置取決于定位能力較強(qiáng)的取代基。例如：如果兩個(gè)取代基的定位能力相差不大，則得到多種異構(gòu)產(chǎn)物的混合物。例如：3芳香族的親核取代反應(yīng)：芳香族的親核取代是親核試劑對(duì)芳香環(huán)進(jìn)攻的反應(yīng)，它是通過親核試劑優(yōu)先進(jìn)攻芳環(huán)上電子云最低的位置而實(shí)現(xiàn)的。親核試劑的兩大類：其是負(fù)離子，如：OH-，NH2- ，RO- ，CN-等；其是帶有未共用電子對(duì)的中性分子，如：NH3，H2O，NH2NH2離去基團(tuán)多是一些電負(fù)性基團(tuán)，如：X，N2+ ，OR，OH，NO2 等。 芳香族親核取代反應(yīng)可分為三種：芳環(huán)上氫的親核取代芳環(huán)上已有取代基的親核取代（本質(zhì)上為親核置換）；通過苯炔中間體的親核

37、取代。芳香族親核取代反應(yīng)歷程大致可分為以下三類。（1）加成-消除歷程（雙分子歷程）SNAr1反應(yīng)分兩步進(jìn)行，第一步是親核試劑Nu進(jìn)攻芳環(huán)形成芳負(fù)離子，這個(gè)過程是速度控制步驟。第二步芳負(fù)離子解離下原取代基Z完成親核取代過程。當(dāng)被置換基團(tuán)Z的鄰、對(duì)位有吸電子基團(tuán)時(shí)，與Z相連的碳原子上的電子云密度下降更多，有利于芳負(fù)離子的電荷分散，對(duì)反應(yīng)有利。反之，在Z的鄰、對(duì)位有給電子基團(tuán)時(shí)，不利于反應(yīng)的進(jìn)行。例如：（2）單分子歷程 SNAr1重氮基的親核置換屬于單分子歷程。實(shí)例：重氮鹽的水解和酸解。 重氮鹽首先分解產(chǎn)生芳基正離子，此步反應(yīng)為慢反應(yīng)，是反應(yīng)的控制步驟。隨后是芳基正離子與水或醇反應(yīng)生成酚或醚。反應(yīng)速

38、度與親核試劑的濃度無關(guān)。（3）消除-加成歷程（苯炔歷程）首先是反應(yīng)物在親核試劑作用下進(jìn)行消除反應(yīng)，生成苯炔中間體，然后苯炔中間體再與親核試劑進(jìn)行加成反應(yīng)，生成取代產(chǎn)物。反應(yīng)時(shí)由于生成了中間體 苯炔，故稱苯炔歷程。在正常情況下，未被活化的芳基鹵化物對(duì)一般的親核試劑表現(xiàn)為惰性，但對(duì)強(qiáng)堿，且具親核性的試劑則表現(xiàn)明顯的活性。如 氯苯在液氨中可用KNH2氨解；也可在高溫高壓的條件下，用10%15%的NaOH溶液處理，以羥基置換氯原子。反應(yīng)活性反應(yīng)物的結(jié)構(gòu)的影響。 SNAr2歷程電子效應(yīng)：當(dāng)芳環(huán)上有吸電基時(shí)，尤其在離去基團(tuán)的鄰和對(duì)位，反應(yīng)加速；相反，供電基的存在則使反應(yīng)受阻。 空間效應(yīng)也起一定作用。阻礙反

39、應(yīng) SNAr1歷程 在環(huán)上有供電基時(shí)，尤其是在重氮基的間和/或?qū)ξ?，有利于重氮基被親核試劑取代，當(dāng)環(huán)上有吸電基時(shí)，不利于親核取代反應(yīng)的進(jìn)行。 苯炔歷程對(duì)于一取代苯，取代基是離去基團(tuán)時(shí)，親核試劑進(jìn)入苯環(huán)的位置有二：一是原取代基所在的位置，二是原取代基的鄰位，且機(jī)會(huì)均等。 對(duì)于二取代苯，其中一個(gè)取代基是離去基團(tuán)時(shí)，親核試劑進(jìn)入苯環(huán)的位置與取代基(非離去基團(tuán))的性質(zhì)以及取代基與離去基團(tuán)的相互位置有關(guān)。A、當(dāng)離去基因的鄰和對(duì)位有取代基時(shí)(即鄰和對(duì)二取代苯)，只生成一種苯炔中間體： 主要依賴于Z的誘導(dǎo)效應(yīng)。親核試劑與苯炔作用生成的負(fù)碳離子越穩(wěn)定則越容易生成： B、當(dāng)間位有取代基時(shí)(即間二取代苯)，可以生

40、成兩種不同的苯炔中間體：Z是吸電基時(shí)，有利于鄰位氫的除去；Z是供電基時(shí)，有利于對(duì)位氫的除去。離去基因的影響常見的連在芳環(huán)上的離去基團(tuán)按其活潑性可排列如下 ：親核試劑的影響親核試劑親核性的近似順序是： 四 脂肪族親電取代反應(yīng)1 H作為離去基團(tuán) 雙鍵或三鍵的遷移：許多不飽和鍵(雙鍵、叁鍵)化合物用強(qiáng)堿處理后，分子中的雙或叁鍵往往發(fā)生遷移，是親電取代伴有烯丙式重排分子中的雙或叁鍵發(fā)生遷移是親電取代伴有烯丙式重排如果新雙鍵能與早已存在的雙鍵共軛，或與芳環(huán)共軛，則就以上述方式反應(yīng)。通常末端烯能異構(gòu)化為內(nèi)烯；非共軛烯成為共軛烯；外向六員環(huán)烯變?yōu)閮?nèi)向六員環(huán)烯等。 醛、酮的鹵化醛、酮的-位可用溴、氯或碘取代鹵

41、化：發(fā)生上述鹵化反應(yīng)的其實(shí)不是醛、酮本身，而是對(duì)應(yīng)的烯醇或烯醇式離子。催化劑的目的是提供少量的烯醇。 乙酰乙酸乙酯亞甲基活潑氫的反應(yīng)乙酰乙酸乙酯分子中亞甲基上的氫原子因受相鄰的兩個(gè)羰基的影響，很活潑，與醇鈉等強(qiáng)堿作用時(shí)，可被鈉置換生成乙酰乙酸乙酯鈉鹽。再與鹵烴作用，則最后生成烴基取代乙酰乙酸乙酯的-H的一烴取代物。一烴取代能再和醇鈉、鹵烴作用生成二烴基取代物。乙酰乙酸乙酯在有機(jī)合成上的應(yīng)用較廣。它通過上述的-C的烴基化后，再進(jìn)行酸式或酮式分解，就可制取甲基酮、二酮、一元或二元羧酸。此外，還可用來合成酮酸及其他環(huán)狀或雜環(huán)化合物。 2) C作為離去基團(tuán)：碳作離去基團(tuán)的反應(yīng)中發(fā)生CC鍵的分裂，把保留

42、電子對(duì)的部分看作底物，因此可以認(rèn)為是親電取代。 脂肪酸的脫羧反應(yīng)：在脂肪酸的或位有吸電基團(tuán)(如：-COOH,-CN ,-N02，-Ar等)或雙鍵及叁鍵的，易發(fā)生脫羧反應(yīng)。 二、加成反應(yīng)：加成反應(yīng)可分為3種類型：親電加成、 重鍵與H+ 的加成；親核加成、 羰基的加成；游離基加成、雙鍵與鹵素的加成。1親電加成 親電加成反應(yīng)大多發(fā)生在碳-碳重鍵上。烯烴和炔烴分子容易受親電試劑的進(jìn)攻，發(fā)生親電加成反應(yīng)。 常見的親電試劑有：強(qiáng)酸（如硫酸、氫鹵酸）、Lewis酸（如FeCl3、AlCl3、HgCl2）、鹵素、次鹵酸、鹵代烷、卡賓、醇、羧酸和羧酰氯等。反應(yīng)歷程：分兩步進(jìn)行：首先底物與親電試劑作用生成碳正離子

43、(C+)中間體, 然后此中間體與反離子作用生成產(chǎn)物。如：影響因素A 電子效應(yīng)：存在給電子基團(tuán)（+I）時(shí)，可提高親電加成反應(yīng)速度； 連有吸電子基團(tuán)（-I）時(shí)，親電加成反應(yīng)較困難。含有取代基的烯烴進(jìn)行親電加成反應(yīng)的活性順序?yàn)椋築 空間效應(yīng)：碳正離子的空間位阻越大，越不利于加成反應(yīng)，而有利于消除反應(yīng)的進(jìn)行。如：2親核加成以羰基化合物的親核加成最為重要。在羰基中，氧的電負(fù)性比碳的電負(fù)性大得多，由于極化作用，羰基碳原子帶有部分正電荷，而氧原子帶有部分負(fù)電荷。在一般的情況下，羰基中帶有部分負(fù)電荷的氧原子的穩(wěn)定性比帶部分正電荷的碳原子高得多，所以羰基碳可以與親核試劑發(fā)生親核加成反應(yīng)。例如：其中，親核試劑CN

44、對(duì)羰基C原子的進(jìn)攻是反應(yīng)速率控制步驟。影響因素包括親核試劑的性質(zhì)、羰基碳原子的缺電子性以及羰基鄰位的空間位阻等。一般來說，進(jìn)攻試劑的親核性越強(qiáng)、羰基碳原子的缺電子程度越高、羰基鄰位基團(tuán)越小，越有利于親核加成反應(yīng)的進(jìn)行。不同羰基化合物的反應(yīng)活性順序?yàn)椋?游離基加成：碳-碳雙鍵可與游離基發(fā)生加成反應(yīng)。反應(yīng)試劑可在引發(fā)劑、光照或高溫的作用下產(chǎn)生游離基，然后對(duì)重鍵進(jìn)行加成，它們都是連鎖反應(yīng)。重要的游離基加成反應(yīng)有：1）鹵素與鹵化氫對(duì)碳碳重鍵的加成；2）游離基的聚合反應(yīng)。三、消除反應(yīng)：消除反應(yīng)發(fā)生時(shí)，有兩個(gè)原子或基團(tuán)同時(shí)從分子中脫去，消除反應(yīng)可分為-消除和-消除。1-消除反應(yīng)：-消除反應(yīng)大多是從兩個(gè)相鄰

45、的碳原子上脫去兩個(gè)原子或基團(tuán)，形成一個(gè)新的不飽和化合物的過程。如：兩個(gè)相鄰的原子一般為碳原子，但其中的一個(gè)也可以是氧、硫和氮等原子，因此在消除產(chǎn)物中可相應(yīng)地形成碳-碳、碳-氧、碳-硫和碳-氮等雙鍵。（1）-消除的反應(yīng)歷程 ：可分為雙分子歷程（E2）和單分子歷程（E1）。雙分子消除反應(yīng)歷程（E2）。雙分子消除反應(yīng)一般在強(qiáng)堿性試劑的作用下進(jìn)行。當(dāng)親核性的堿性試劑B接近-H時(shí)，在B和H間形成微弱鍵的同時(shí)，原有CH鍵、CX鍵減弱而形成過渡態(tài)，而后發(fā)生CH鍵和CX鍵同時(shí)斷裂，構(gòu)成烯鍵。該反應(yīng)為二級(jí)反應(yīng)。可見E2歷程與SN2歷程很相似；在飽和碳原子上的親核取代常伴有消除反應(yīng)發(fā)生。對(duì)于E2歷程-消除，其親核

46、試劑的堿性越強(qiáng)，離去基團(tuán)攜帶電子離去的能力就越大，越有利于反應(yīng)的進(jìn)行。鹵代烷中作為離去基團(tuán)的鹵素的離去能力的大小順序是：IBrClF不同結(jié)構(gòu)的烷基發(fā)生消除反應(yīng)由易到難的順序是：叔烷基仲烷基伯烷基 單分子消除反應(yīng)歷程（E1）單分子消除的反應(yīng)分兩步進(jìn)行：首先是離去基團(tuán)攜帶一個(gè)電子離去，形成碳正離子，然后消除質(zhì)子形成烯烴。形成碳正離子的過程是速度控制步驟，該反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)。碳正離子的穩(wěn)定性高，有利于反應(yīng)的進(jìn)行。烷基中，叔碳正離子的穩(wěn)定性最高，仲位次之，伯位最差。在進(jìn)行E1反應(yīng)時(shí)，常伴有SN1反應(yīng)。哪種反應(yīng)占優(yōu)，往往與溶劑的極性、反應(yīng)物的性質(zhì)、試劑的性質(zhì)以及反應(yīng)條件等因素在關(guān)。（2）-消除反應(yīng)的定向法

47、則 查依采夫（Saytzeff）法則：從鹵代烷消除鹵化氫時(shí)，氫從含氫最少的碳原子上消除，主要生成不飽和碳原子上連有烷基數(shù)目最多的烯烴。例如：霍夫曼（Hofmann）法則：季銨堿分解時(shí)，主要生成在不飽和碳原子上連有烷基數(shù)目最少的烯烴。研究表明，在E2歷程中季銨堿消除按霍夫曼法則，鹵代烷消除按查依采夫法則；而在E1歷程的反應(yīng)中按查依采夫法則。 若分子中已有一個(gè)雙鍵（C=C，C=O）消除反應(yīng)后形成新的雙鍵位置，不論何種消除歷程，均以形成共軛雙鍵產(chǎn)品占優(yōu)勢(shì)。例如：2-消除反應(yīng)：在同一碳原子上消除兩個(gè)原子或基團(tuán)的反應(yīng)稱為-消除，也叫1,1-消除反應(yīng)。產(chǎn)物是卡賓（一種高度活潑的缺電性質(zhì)點(diǎn)）。如氯仿在堿催化

48、作用下，發(fā)生-消除反應(yīng)，生成二氯卡賓（又稱二氯碳烯）。第二步形成卡賓的過程是速度控制步驟。二氯卡賓很活潑，難以分離得到，但能水解生成酸?？ㄙe的用途：卡賓具有特殊的價(jià)鍵狀態(tài)和化學(xué)結(jié)構(gòu)，可以發(fā)生多種化學(xué)反應(yīng)。如能與多種單鍵發(fā)生插入反應(yīng)而增鏈、可與碳碳雙鍵進(jìn)行親電加成反應(yīng)而成環(huán)、能與芳香族化合物發(fā)生加成反應(yīng)而擴(kuò)環(huán)等。四、重排反應(yīng)重排反應(yīng)是指在一定的反應(yīng)條件下，有機(jī)化合物分子中的某些基團(tuán)發(fā)生遷移或分子內(nèi)碳原子骨架發(fā)生改變，形成一種新的化合物的反應(yīng)。重排反應(yīng)可以分為分子內(nèi)重排和分子間重排。1分子內(nèi)的重排：發(fā)生分子內(nèi)重排反應(yīng)時(shí)，基團(tuán)的遷移僅發(fā)生在分子的內(nèi)部。分為分子內(nèi)親電重排和分子內(nèi)親核重排兩類。（1）分

49、子內(nèi)親核重排：發(fā)生在分子內(nèi)鄰近兩個(gè)原子間的基團(tuán)遷移（1,2-遷移）例如，新戊基溴在乙醇中的分解：（2）分子內(nèi)親電重排：分子內(nèi)親電重排反應(yīng)多發(fā)生在苯環(huán)上。常見的有聯(lián)苯胺重排、N-取代苯胺的重排和羥基的遷移等。氫化偶氮苯在酸的作用下，可發(fā)生重排反應(yīng)生成聯(lián)苯胺；應(yīng)用：由硝基化合物制備聯(lián)苯胺，聯(lián)苯胺是制備偶氮染料的重要中間體。硝基化合物在強(qiáng)堿性介質(zhì)中用鋅粉還原生成氫化偶氮化合物，再生成聯(lián)苯胺系化合物。硝基化合物首先還原生成亞硝基、羥胺化合物，再在堿性介質(zhì)中反應(yīng)得到氧化偶氮化合物。氧化偶氮化合物進(jìn)一步還原成氫化偶氮化合物。氫化偶氮化合物在酸性介質(zhì)中進(jìn)行重排，得到聯(lián)苯胺系化合物。 N-取代苯胺在酸性條件下

50、，可發(fā)生取代基從氮原子上遷移到氮原子的鄰位、對(duì)位上的反應(yīng)。例如，亞硝基的遷移。 苯基羥胺在稀硫酸作用下，可發(fā)生OH的遷移，即OH作為親核質(zhì)點(diǎn)從支鏈遷移到芳環(huán)上，生成氨基酚。2分子間的重排：分子間的重排可看作是幾個(gè)基本過程的組合。例如，N-氯代乙酰苯胺在鹽酸的作用下發(fā)生重排：先是發(fā)生置換反應(yīng)產(chǎn)生分子氯，然后，氯與乙酰苯胺進(jìn)行親電取代反應(yīng)得到產(chǎn)物。五、游離基反應(yīng)游離基反應(yīng)也稱自由基反應(yīng)。它是有機(jī)合成中一類重要的反應(yīng)，許多反應(yīng)，尤其是高溫或氣相反應(yīng)大多是屬于游離基反應(yīng)。通過游離基反應(yīng)，可形成CX、CO、CS、CN和CC鍵等，以制取各種精細(xì)有機(jī)化工產(chǎn)品。例如，鹵素對(duì)烷烴或芳烴側(cè)鏈的鹵化制鹵代烷或鹵代側(cè)

51、基芳烴，不飽和烴的加成鹵化制鹵代烴，直鏈烷烴的磺氧化和磺氯化制烷基磺酸鹽等。1游離基反應(yīng)和游離基的形成（1）游離基反應(yīng)歷程 游離基反應(yīng)是通過共價(jià)鍵均裂進(jìn)行的，成鍵的一對(duì)電子平均分給兩個(gè)原子或原子團(tuán)： A : BAB均裂生成的帶單電子的原子或原子團(tuán)稱為游離基或自由基，游離基是游離基反應(yīng)的活性中間體，只有極少數(shù)的自由基能穩(wěn)定存在。自由基反應(yīng)是快速連鎖反應(yīng)。其反應(yīng)歷程包括鏈引發(fā)、鏈增長和鏈終止三個(gè)步驟。以甲烷氯化為例：鏈引發(fā) Cl22Cl鏈增長 Cl CH4 CH3· HCl CH3· Cl2 CH3ClCl鏈終止 ClCl Cl2 CH3· Cl CH3Cl CH3&

52、#183; CH3 CH3CH3酚類、醌類、二苯胺等物質(zhì)是游離基反應(yīng)的有效抑制劑，它們能非?？斓嘏c游離基反應(yīng)，使游離基反應(yīng)終止。如果反應(yīng)體系中有抑制性物質(zhì)存在，只有等這些物質(zhì)全部消耗后，才能開始鏈增長反應(yīng)。（2）游離基的形成常用的方法有三種：熱解、光解和電子轉(zhuǎn)移法。熱解法。化合物受熱到一定溫度發(fā)生熱離解，產(chǎn)生游離基。不同化合物的熱離解所需溫度不同。含有弱鍵的化合物，如過氧化苯甲酰（含有OO弱鍵的過氧化合物）及偶氮二異丁腈（含有CNNC弱鍵的偶氮類化合物），在較低溫度下就可以熱解產(chǎn)生游離基。因此，它們都是常用的引發(fā)劑。例如：光解法在適當(dāng)波長的光的照射下都可以產(chǎn)生游離基。光解可在任何溫度下進(jìn)行，且

53、能通過調(diào)節(jié)光的照射強(qiáng)度控制生成游離基的速度電子轉(zhuǎn)移法重金屬離子具有得失電子的性能，常被用于催化某些過氧化物的分解或促使帶弱鍵的化合物分解，從而產(chǎn)生游離基。例如：2游離基反應(yīng)的幾種類型（1）取代反應(yīng)和加成反應(yīng) 游離基有一個(gè)未配對(duì)的電子，它與電子完全配對(duì)的分子反應(yīng)時(shí)，一定是產(chǎn)生一個(gè)新的游離基，或一個(gè)新的游離基和一個(gè)穩(wěn)定分子。例如：（2）偶聯(lián)和歧化 兩個(gè)游離基相遇，偶聯(lián)生成穩(wěn)定分子，常伴隨產(chǎn)生新的共價(jià)鍵。有時(shí)，一個(gè)游離基可以從另一個(gè)游離基的-碳上奪取一個(gè)質(zhì)子，生成穩(wěn)定的化合物，另一個(gè)游離基則變成不飽和化合物。（3）碎裂和重排 有的游離基在生成后容易碎裂成一個(gè)穩(wěn)定分子和一個(gè)新的游離基，斷裂的共價(jià)鍵往往

54、是未配對(duì)電子所在原子的位。（4）氧化還原反應(yīng) 游離基與適當(dāng)?shù)难趸瘎┗蜻€原劑作用，可以氧化成正離子或還原成負(fù)離子。第三節(jié) 近代有機(jī)合成新技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，許多新技術(shù)已在精細(xì)有機(jī)合成中得到廣泛的應(yīng)用，尤其是近30年來，隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，對(duì)有機(jī)合成提出了更高的要求，目前，向高效、環(huán)保、高選擇性、高效率的方向發(fā)展，并取得了顯著成效。相轉(zhuǎn)移催化、微波輔助合成、超聲波、離子液體等新技術(shù)。 一、相轉(zhuǎn)移催化技術(shù)(PTC)：在有機(jī)合成中，當(dāng)反應(yīng)體系是非均相體系時(shí)，處于不同相的反應(yīng)物之間彼此不能接觸，從而使反應(yīng)效果不佳或根本不反應(yīng)。此時(shí)，若在反應(yīng)體系中加入少量“相轉(zhuǎn)移催化劑”（pha