第三章反应机理
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福大高等有机第三章反应机理
的；即从左到右（电负性增加），碱性减弱，亲核性减弱； 如：CH3O->F- ；SH-> Cl－ ； ③同族元素中，从上到下，亲核性增加，碱性减弱； 如：I->Br－> Cl->F- ；C6H5S->C6H5O-； 因为大周期元素的原子具有较大体积，电子云易分散、极化，底 物易与亲核试剂之间部分地成键形成较稳定的过渡态，一些有易极 化的S组成的负离子，如：SCN-、S2O32-、SO32-，及电子云在2－3 个原子间发生位移的离子，如：N3-、CN-等具有较强的亲核性和相 对较弱的碱性；
1968年，Pearson通过实验，改变不同的亲核试剂， 用 S= Log
K(CH3I+Nu) K(CH3I+CH3OH)
表示亲核性强弱；
Nu CH3OH NO3 S 1 pKa -1.7
Nu
NH3
-
F
-
AcO
-
Cl
-
PhCOO-
C5H5N
Me2S
NO2-
1.5 2.7 4.3 4.4 -1.3 3.45 4.75 -5.7
R－ CH3CH2 - CH2=CHCH2 - CH3COOCH2 - C6H5CH2 - CH3OCH2 (RL) V(SN2) 1 40 100 120 400 (相对) 这是由于空间效应没有明显不同时，对过渡状态中中心碳的部分 正电荷具有给电子稳定作用，但是这种分散部分碳正电荷而起稳定 作用明显弱于SN1机理；
CH3 C2H5 (CH3)2CH (CH3)3C -
H2O
V(相对) 1.05
1
12
1.2×106
机理
SN2
SN2
SN1
SN1
与碳正离子稳定性顺序一致。
1968年，Pearson通过实验，改变不同的亲核试剂， 用 S= Log
K(CH3I+Nu) K(CH3I+CH3OH)
表示亲核性强弱；
Nu CH3OH NO3 S 1 pKa -1.7
Nu
NH3
-
F
-
AcO
-
Cl
-
PhCOO-
C5H5N
Me2S
NO2-
1.5 2.7 4.3 4.4 -1.3 3.45 4.75 -5.7
R－ CH3CH2 - CH2=CHCH2 - CH3COOCH2 - C6H5CH2 - CH3OCH2 (RL) V(SN2) 1 40 100 120 400 (相对) 这是由于空间效应没有明显不同时，对过渡状态中中心碳的部分 正电荷具有给电子稳定作用，但是这种分散部分碳正电荷而起稳定 作用明显弱于SN1机理；
CH3 C2H5 (CH3)2CH (CH3)3C -
H2O
V(相对) 1.05
1
12
1.2×106
机理
SN2
SN2
SN1
SN1
与碳正离子稳定性顺序一致。
第三章化学反应基本原理
根据盖斯定律，途径I和途径II的反应热相同。
即 反应方程式 (1) = (2) + (3) 反应热 H1 = H2 + H3 H2 = H1 _ H3 = {-393.50 -(-282.96)} kJ mol-1 = -110.54 kJ mol-1
计算时注意： （1）条件相同的反应和聚集态相同的同一物质才 能相消、合并； （2）反应式乘（除）以某数，H也要同乘（除） 以该数。
标准摩尔反应焓变 : rH m(T) 反应体系中各物质皆处在温度为T的 标准状态下，反应进度为1mol时 ，反应的 焓变值称为该反应的标准摩尔反应焓变。 任一化学反应方程式的标准摩尔反应焓变可 用下式表示：
r H m (T ) B Hm (B, T )
3.2.3.3 热化学方程式
若要计算一个实际过程的体积功WV，则：
V2 V1
W p(环) dV p(环) dV
（1）恒容过程：体系体积恒定不变，过程的每一步都有dV = 0 ，所以WV = 0 （2）自由膨胀（即向真空膨胀）：因为 p环 0 , 所以WV = 0 （3）恒压过程： p环 p系 p 常数 ，所以有
0 lL mM aA bB
0 vLL vAA vBB
即：
化学反应进度
d dnB
1 B
nB为B的物质的量，νB为化学计量数
（1）当参加化学反应的各组分按反应方程式中的化学计 量数消耗反应物中各组分的物质的量，并生成产物各组 分的物质的量时，则称该化学反应的反应进度为1 mol 。 （2）对于同一反应，反应进度的值与选用反应式中何种 组分量的变化来进行计算无关 。 （3）对同一化学反应，因化学反应方程式写法不同会导 致反应进度的数值不同。
药物合成反应第三章酰化反应
BF3/Et2O
+ CH3OH
O O C(CH2)3CH3
+ H2O
CH=CH-COOCH3
COOH
对甲苯磺酸
TsOH
+ C12H25OH Xylene
HO
OH
OH
COOC12H25
HO
OH
OH
(c) DCC 二环己基碳二亚胺
R-N=C=N-R
CH3-N=C=N-C(CH3)3 CH3CH2-N=C=N-(CH2)3-NEt2 (CH3)2CH-N=C=N-CH(CH3)2
OH O=C-R
+OH R-C-OC(CH3)3
属于SN1机理
-H+
O
R-C-OC(CH3)3
按SN1机理进
行反应，是烷 氧键断裂
* 3oROH按此反应机理进行酯化。 * 由于R3C+易与碱性较强的水结合，不易与羧酸结合，
故逆向反应比正向反应易进行。所以3oROH的酯化 反应产率很低。
该反应机理也 从同位素方法 中得到了证明
②羧酸的结构
R带吸电子基团-利于进行反应；R带给电子不利于反应 R的体积若庞大，则亲核试剂对羰基的进攻有位阻，不利于反应进行 羰基的a位连有不饱和基和芳基，除诱导效应外，还有共轭效应，使酸性增强
③催化剂 i提高羧酸反应活性
(a)质子酸催化法: 浓硫酸,氯化氢气体,磺酸等
O
H+
R C OH
O R''OH + R C OH R'
O R'' HO C R ' - H+
R'' OH
H O
O
C
+ CH3OH
O O C(CH2)3CH3
+ H2O
CH=CH-COOCH3
COOH
对甲苯磺酸
TsOH
+ C12H25OH Xylene
HO
OH
OH
COOC12H25
HO
OH
OH
(c) DCC 二环己基碳二亚胺
R-N=C=N-R
CH3-N=C=N-C(CH3)3 CH3CH2-N=C=N-(CH2)3-NEt2 (CH3)2CH-N=C=N-CH(CH3)2
OH O=C-R
+OH R-C-OC(CH3)3
属于SN1机理
-H+
O
R-C-OC(CH3)3
按SN1机理进
行反应，是烷 氧键断裂
* 3oROH按此反应机理进行酯化。 * 由于R3C+易与碱性较强的水结合，不易与羧酸结合，
故逆向反应比正向反应易进行。所以3oROH的酯化 反应产率很低。
该反应机理也 从同位素方法 中得到了证明
②羧酸的结构
R带吸电子基团-利于进行反应；R带给电子不利于反应 R的体积若庞大，则亲核试剂对羰基的进攻有位阻，不利于反应进行 羰基的a位连有不饱和基和芳基，除诱导效应外，还有共轭效应，使酸性增强
③催化剂 i提高羧酸反应活性
(a)质子酸催化法: 浓硫酸,氯化氢气体,磺酸等
O
H+
R C OH
O R''OH + R C OH R'
O R'' HO C R ' - H+
R'' OH
H O
O
C
高等有机化学 第三章 亲核取代反应(2010)
31
R
CH3CH2 CH2=CHCH2
C6H5CH2
相对速度： 1
40
120
⑤ -C是桥头碳，分子的立体结构使亲核试
剂没有从背面进攻的可能，所以这样的化
合物不能按SN2反应历程进行反应。
L
32
（2）离去基团(L)的性质
一般来说，离去基团越容易离去，
SN2越快。反应时，L是带着原来与
相对速度: 1
410-1
310-2
110-5
其中，新戊基与异丁基相比，SN2的速度
大大下降，这也是位阻的结果。
28
② -C是不饱和碳，SN2很难发生。如乙烯基
卤化物和芳基卤化物都很难水解。
.. C=CH X
p- 共轭效应，X 很难离去
CH2=CH X
X
很难水解！
29
③ 若-C上连有C=O、CN等吸电子基团，
RX + Y:
例如
RY + X:
-
NaI CH3CHCH2CN acetone CH3CHCH2CN
Br
I
11
LiBr CH2OTs acetone
CH2Br
CH3CH(CH2)5CH3 + PhS - ethanol CH3CH(CH2)5CH3 SPh OTs
12
（3）正离子底物 + 中性亲核体
的条件。这种条件变化使负离子稳定性产
生差异，对于不同的卤素，影响程度是不
同的。卤原子愈小，影响程度愈大。所以 RCl、RBr 和RI在DMF中的相对活性差距， 与醇水溶液中的差距相比就大了。
38
（3）亲核试剂性质的影响
亲核试剂的亲核性愈强，浓度愈高，反
有机化学反应机理的研究
+0.06 -0.069 0
-0.27
-0.01 -0.17 0
I
COMe CF3 NO2
+0.352
+0.376 +0.43 +0.71
+0.276
+0.502 +0.54 +0.778
由表可知，凡σ为正值的原子团都是吸引电子的原子团，而 σ为负值的原子团都是排斥电子的原子团。
2、反应常数ρ
取代基常数σ定量地表示取代基的极性效应，只 取决于取代基的结构和位置，与反应类型和反应条 件无关。 • 研究取代苯甲酸酯的水解反应，建立了关系方程 哈密特（Hammett）方程： lgK/K0 = σρ 或 lgk/k0 = σρ K和K0、k/k0分别为取代苯甲酸酯和苯甲酸酯的水 解平衡常数和速率常数 • ρ称为反应常数，是反应对取代基极性效应的敏感 性的定量尺度，ρ决定于反应特性和条件，同一类 型的反应在相同条件下ρ值相同。
五、立体化学证据 从立体化学的信息获得有关机理的证明 根据化合物的构型、构象等变化作出理性的判断
空阻差别不大， 得热力学产物
樟脑衍生物 分子中羰基 的还原
六、动力学证据
• 研究各种反应因素，如浓度、压力、温度、催化剂等对 反应速度的影响。可以提供有关反应过程的信息。 • 反应速度是反应物消失的速度或产物生成的速度 。多步 反应中，决速步骤是反应速度最慢的一步。
第二节 热力学控制及动力学控制
某一反应物A在一定条件下可能转变成两种产物B和C
速率常数 kB<kC (形成C快于B)
平衡常数 KB>KC (B比C更稳定) B
A
C
1、反应初期
⊿G C ＜⊿GB (活化自由能) kC＞kB ， A转变成C较容易, [C]＞[B] 2、若平衡 主产物为C
-0.27
-0.01 -0.17 0
I
COMe CF3 NO2
+0.352
+0.376 +0.43 +0.71
+0.276
+0.502 +0.54 +0.778
由表可知，凡σ为正值的原子团都是吸引电子的原子团，而 σ为负值的原子团都是排斥电子的原子团。
2、反应常数ρ
取代基常数σ定量地表示取代基的极性效应，只 取决于取代基的结构和位置，与反应类型和反应条 件无关。 • 研究取代苯甲酸酯的水解反应，建立了关系方程 哈密特（Hammett）方程： lgK/K0 = σρ 或 lgk/k0 = σρ K和K0、k/k0分别为取代苯甲酸酯和苯甲酸酯的水 解平衡常数和速率常数 • ρ称为反应常数，是反应对取代基极性效应的敏感 性的定量尺度，ρ决定于反应特性和条件，同一类 型的反应在相同条件下ρ值相同。
五、立体化学证据 从立体化学的信息获得有关机理的证明 根据化合物的构型、构象等变化作出理性的判断
空阻差别不大， 得热力学产物
樟脑衍生物 分子中羰基 的还原
六、动力学证据
• 研究各种反应因素，如浓度、压力、温度、催化剂等对 反应速度的影响。可以提供有关反应过程的信息。 • 反应速度是反应物消失的速度或产物生成的速度 。多步 反应中，决速步骤是反应速度最慢的一步。
第二节 热力学控制及动力学控制
某一反应物A在一定条件下可能转变成两种产物B和C
速率常数 kB<kC (形成C快于B)
平衡常数 KB>KC (B比C更稳定) B
A
C
1、反应初期
⊿G C ＜⊿GB (活化自由能) kC＞kB ， A转变成C较容易, [C]＞[B] 2、若平衡 主产物为C
第三章化学反应基本原理
S
θ m
(298
.15 )
RT
R
实验数据：反应 C(s) + CO2(g) 2 CO(g) 的 K θ 与 T 的关系
T / K 773. 15 873. 15 973. 15 1073. 15
K θ 3. 24×10–3 7. 6×10–2 0. 89
6. 6
实验数据：反应 N2(g) + 3 H2(g)
• 3.1 化学反应的方向
• 3.1.1 熵和熵变
• 1.自发过程的特征
• （1）自发过程：无需外界干涉即可自动发生的过程。自然界中一切 变化的过程都有一定的方向性，自发过程具有单方向性。
• 例子：墨水滴入水中；房中开盖的氨水瓶等。
• （2）自发过程有不同的表现形式，但有共同的特征：
• ①自发过程有确定的方向性； • ②自发过程的进行有一定的限度； • ③自发过程的方向和限度可以用一定的物理量来判断。
• △fGm(稳定单质, 298.15K ）＝0 • △fGm (H+ ，aq，298.15K)=0
• Sm(稳定单质, 298.15K ）≠0 • Sm (H+ ，aq，298.15K)=0
• 熵值大小比较：
• ① Sm(g) > Sm(l) > Sm(s)
• ② Sm(T高) > Sm(T低)
• ②对反应前后气体分子数相等的反应（△n≠0），总压力改变时，平衡 向着气体分子总数少的方向移动，直到平衡（Q=K，△rGm（T）=0）为 止。
3. 温度的影响
根据
r Gmθ
r
H
θ m
Tr Smθ
RT
ln
Kθ
ln
Kθ
药物合成反应第三章讲解
• 脱除方法：
• 50%氨-甲醇溶液：氨解，时间长，苯甲酰基脱除 • 氢氧化钠-吡啶：酰氨基较稳定 • Bu3SnOMe在二氯乙烷中或三氟化硼-乙醚在湿乙腈中：选择性地脱
除葡萄糖差向异构体羟基上的乙酰基 • DBU或甲氧基镁：苯甲酰基和乙酰基共存时，选择性地脱除乙酰基 • 碳酸钾-甲醇水溶液：仲醇及烯丙醇（100％ ） • 氰化钾－乙醇：对酸、碱敏感的物质
O HO C OEt
碳酸乙酯
RCOOH
O Cl S Cl
RCOOH
O Cl P Cl
Cl
RCOOH
O
O
R C O C Cl
O
O
R C O S Cl
O
R CO
O
P Cl
Cl
• 3.1.3 酰卤作酰化剂
无水有机溶剂
RCO2H + SOCl2
RCOCl + SO2 + HCl
去酸剂 RCOCl + R'OH
叔醇的酯化：SN1机理
主要影响因素
• 底物的结构：底物为醇或酚，亲核物种为羟基氧原子。
当氧原子电子云密度降低时反应活性会降低，由此可知， 与烷基醇相比酚及烯丙醇的酰化会困难一些，而难以酰化 的底物就需要较强的酰化剂，比如酚的酰化一般要用酸酐 或酰卤。空间障碍也是一个较大的影响因素，如仲醇的反 应速率低于伯醇，而叔醇在酸催化下会形成碳正离子，所 以叔醇的酯化一般是单分子亲核取代(SN1)机理。
• 酰化剂：在一定的反应条件下，酰化活性顺序一般为
酰卤(Br>Cl)>酸酐>酯>酸>酰胺，这一顺序实际上与离 去基团的离去能力一致。
• 催化剂：
• 3.1.1 羧酸为酰化剂 • 3.1.2 羧酸酯为酰化剂 • 3.1.3 酸酐为酰化剂 • 3.1.4 酰氯为酰化剂 • 3.1.5 酰胺为酰化剂 • 3.1.6 乙烯酮为酰化剂
药物合成反应第三章酰化反应
在有机合成中的应用
1
酰化反应是有机合成中的一种重要反应类型，可 用于合成各种具有特定结构的化合物。
2
酰化反应可以用于合成羧酸、酯、酰胺等有机化 合物，这些化合物在化学工业、农药、染料等领 域具有广泛的应用。
3
酰化反应在有机合成中还常用于合成复杂化合物 和天然产物的全合成。
在材料科学中的应用
酰化反应在材料科学中也有一定的应用，主要用于合成高分子材料和功能材料。
药物合成反应第三章 酰化反应
目录
CONTENTS
• 酰化反应概述 • 常用酰化试剂 • 酰化反应的应用 • 酰化反应的实验操作与注意事项 • 案例分析
01 酰化反应概述
定义与重要性
定义
酰化反应是一种有机化学反应，涉及 醇或酚与羧酸或其衍生物在催化剂的 作用下，通过酯化或酰胺化形成酯或 酰胺的过程。
羧酸酯
总结词
羧酸酯是一种酰化试剂，可以通过羧酸 与醇的酯化反应制备，其在药物合成中 应用广泛。
VS
详细描述
羧酸酯是羧酸与醇通过酯化反应生成的化 合物，其结构中包含一个羰基和一个酯基 。在酰化反应中，羧酸酯可以与醇或酚反 应生成相应的酯或酚酯，广泛应用于药物 合成中。由于羧酸酯的反应活性较低，通 常需要在酸性或碱性条件下进行反应。
羧酸酯的合成与性质
总结词
羧酸酯的合成通常采用羧酸与醇在酸性或碱性条件下进行酯化反应得到，其性质主要取 决于酯基和羰基的结构。
详细描述
羧酸酯的合成通常采用羧酸与醇在酸性或碱性条件下进行酯化反应得到。在酸性条件下， 羧酸与醇反应生成酯和水；在碱性条件下，羧酸与醇反应生成酯和盐。羧酸酯的性质主 要取决于酯基和羰基的结构，如取代基的性质、空间位阻等都会影响羧酸酯的反应活性。
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243
CH3 Cl
349
H Cl
431
H=（435+243）-（349+431）= -102KJ/ mol
用反应热来说明反应的难易程度是不完全的， 因为本反应不是一步完成的。
Cl Cl
Cl
CH4
Cl
Cl
H= 243KJ/mol
CH3
HCl H= 4KJ/mol
CH3
Cl2
CH3Cl Cl H= -106KJ/mol
一、基元反应与反应机理
1、化学反应 化学反应包括由反应物向产物的转化，反应主要
以单分子或双分子反应进行。 反应机理是由反应物转变为产物的途径，若为基
元反应，则为一步反应得到产物；若不为基元反应， 则可以分解为多步基元反应过程。反应机理就是将反 应的各步基元反应都详细地表达出来，特别是对中间 体杂化状态、能量变化的描述。
1-氯丙烷产率= 6÷(6+7.6)×100% = 44.1% 2-氯丙烷产率= 7.6÷(6+7.6)×100%= 55.9%
1-溴丙烷生成速率
2-溴丙烷生成速率 =
6×1.0 6
2×82 = 164
1-溴丙烷产率= 6÷(6+164)×100% = 3.5%
2-溴丙烷产率= 164÷(6+164)×100%= 96.5%
5、键的极性与反应形式
亲核
Cδ
δC
Nu
E
亲电
6、过渡态结构 了解过渡态结构对推测反应的发生，反应的过程
非常有用。反应过程大致分为三种类型： ⅠⅡ Ⅲ
(Ⅰ)放热反应，过渡态结构与反应物近。 (Ⅱ)过渡态结构接近于反应物和产物。 (Ⅲ)吸热反应，过渡态结构与产物相近。
例如：
CH3 CH3 C CH2 + H
CH3
CH3
CH3 CH CH2 + CH3CCH3
(a)
(b)
形成碳正离子的反应是吸热反应。
(a) (b)
三、自由基反应历程
1、自由基取代反应 自由基取代反应历程的一般表示式：
链引发
X2
链增长 RH + X
X +X R + HX
hv ROOR
R + X2 链终止
R +R
RX + X RR
R +X
能
过渡态
量
活化能Ea
E2 中间体
E1
反应进程
一步反应
二步反应
在有机化学反应中生成的中间体存在时间极短， 根据不同类型的反应，主要有三类中间体：
碳自由基R，碳正离子 R+和碳负离子R-。
2、碳自由基
（1）碳自由基的稳定性
碳自由基是由键的均裂产生的，由碳-氢键的离
解能可知：
3°C-H > 2°C-H > 1°C-H > CH3-H
RX
X +X
X2
例如： CH3CH2CH3
Cl2 hv
CH3CH2CH2Cl
CH3CHCH3 Cl （主）
Cl2,500° CH2 CH CHCH3
CH2 CH CH2CH3 Br2,400°
Cl
CH2 CH CHCH3
Br
CH3
Br CH3
Br2
hv
2、自由基加成
在光照或过氧化物（
OO COOC
活性高的氢易发生反应。溴的选择性较高。
3、碳正离子 碳正离子是一个缺电子体系，与自由基相似，烷 基可以通过诱导效应和超共轭效应对碳正离子供电子。 各类碳正离子稳定性顺序为：
CH2 > ( CH3)3 C > (CH3)2 CH > CH3CH2 > CH3
CH2 CH CH2
碳正离子在稳定性许可的情况下，可以从不够稳 定的碳正离子经1，2位重排（-H，-R）得到 较稳定的碳正离子。
1° H 2° H 3° H
氯 代 2 5 ° ,h ν 1 .0
3 .8
5 .0
溴 代 1 2 5 ° , h ν 1 .0
82
600
计算丙烷氯代和溴代生成卤代烃的产率：
+ CH3CH2CH3
X2
+ CH3CH2CH2X
CH3CHCH3
X
1-氯丙烷生成速率 6 ×1.0 6.0
2-氯丙烷生成速率 = 2×3.8 = 7.6
CH4 Cl
Cl2 Cl Cl
CH4
CH3
Cl2
Cl
Cl
Cl
CH3
CH3
CH3
CH3Cl Cl CH3
HCl 甲烷氯代
Cl HCl
链引发： 链增长：
CH3Cl Cl Cl2
链终止：
CH3Cl
CH3CH3
从各步基元反应我们可以认识到：①可通 过对反应的原料配比、光照时间、反应温度、 投料方式等的变化来控制反应产物。②反应是 自由基型，可以被高温、光照、过氧化物所催 化。③少量氧可以抑制反应的进行，因生成 CH3OO 而使反应终止，待一段时间后，反应 还可继续，此段时间称为诱导期。
H
HH C H
HC
C
H自由基稳定性顺序：
CH2
> ( CH3)3 C > (CH3)2 CH > CH3CH2 > CH3
CH2 CH CH2
（2） 产物分布 产物分布主要受两种因素影响：
反应物分子中各类氢的活泼性； 分子中各类氢的数目
三种不同氢在卤代时的相对生成速率：
例如：
CH3 重排
CH3 C CH2
H
CH3 CH3 C CH3
由不够稳定的伯碳正离子重排为较稳定的叔碳 正离子。
4、碳负离子 由于烷基是供电子基团，所以碳负离子连接烷基
愈多，则愈不稳定（负电荷集中）。 碳负离子稳定性顺序为：
( CH3)3 C < (CH3)2 CH < CH3CH2 < CH3
第二步反应是一个吸热反应仅供给4KJ/mol的能量是
不够的。因为反应的发生必须翻越能量为17KJ/mol的
活化能。
17KJ/mol
K=Ae-Ea/RT
CH3
CH4+Cl
4KJ/mol
二、活泼中间体与过渡态结构
1、过渡态与活泼中间体 由反应物转变为产物，可以是一步完成（只经
过一个过渡态）；也可以分两步完成（经过两个过渡 态），中间可瞬时生成具有一定稳定性的中间体。
380 易
395
410
435 KJ/mol
难
从键的离解能可以推知自由基的稳定性：
离解能小的键易断裂，生成的自由基就稳定； 反之亦然。
从电子效应考虑自由基的稳定性：
碳自由基SP2杂化，当连有烷基（SP3杂化）时根
据诱导效应稳定性比较：
CH3
CH3 C > CH3
CH3
根据 σ-p超共轭效应：稳定性比较
这种由反应物到产物所经历过程的详细 描述和理论解释称为反应历程，依据的实验 事实越多，则由此作出的理论解释越可靠。 一个反应的历程应经得起实验事实的考验， 并应有一定的预见性。
2、反应热和活化能
反应热是状态函数，仅表示反应物与产物的能 量差。反应热可以通过离解能数据计算得出。
CH3 H
435
Cl Cl
CH3 Cl
349
H Cl
431
H=（435+243）-（349+431）= -102KJ/ mol
用反应热来说明反应的难易程度是不完全的， 因为本反应不是一步完成的。
Cl Cl
Cl
CH4
Cl
Cl
H= 243KJ/mol
CH3
HCl H= 4KJ/mol
CH3
Cl2
CH3Cl Cl H= -106KJ/mol
一、基元反应与反应机理
1、化学反应 化学反应包括由反应物向产物的转化，反应主要
以单分子或双分子反应进行。 反应机理是由反应物转变为产物的途径，若为基
元反应，则为一步反应得到产物；若不为基元反应， 则可以分解为多步基元反应过程。反应机理就是将反 应的各步基元反应都详细地表达出来，特别是对中间 体杂化状态、能量变化的描述。
1-氯丙烷产率= 6÷(6+7.6)×100% = 44.1% 2-氯丙烷产率= 7.6÷(6+7.6)×100%= 55.9%
1-溴丙烷生成速率
2-溴丙烷生成速率 =
6×1.0 6
2×82 = 164
1-溴丙烷产率= 6÷(6+164)×100% = 3.5%
2-溴丙烷产率= 164÷(6+164)×100%= 96.5%
5、键的极性与反应形式
亲核
Cδ
δC
Nu
E
亲电
6、过渡态结构 了解过渡态结构对推测反应的发生，反应的过程
非常有用。反应过程大致分为三种类型： ⅠⅡ Ⅲ
(Ⅰ)放热反应，过渡态结构与反应物近。 (Ⅱ)过渡态结构接近于反应物和产物。 (Ⅲ)吸热反应，过渡态结构与产物相近。
例如：
CH3 CH3 C CH2 + H
CH3
CH3
CH3 CH CH2 + CH3CCH3
(a)
(b)
形成碳正离子的反应是吸热反应。
(a) (b)
三、自由基反应历程
1、自由基取代反应 自由基取代反应历程的一般表示式：
链引发
X2
链增长 RH + X
X +X R + HX
hv ROOR
R + X2 链终止
R +R
RX + X RR
R +X
能
过渡态
量
活化能Ea
E2 中间体
E1
反应进程
一步反应
二步反应
在有机化学反应中生成的中间体存在时间极短， 根据不同类型的反应，主要有三类中间体：
碳自由基R，碳正离子 R+和碳负离子R-。
2、碳自由基
（1）碳自由基的稳定性
碳自由基是由键的均裂产生的，由碳-氢键的离
解能可知：
3°C-H > 2°C-H > 1°C-H > CH3-H
RX
X +X
X2
例如： CH3CH2CH3
Cl2 hv
CH3CH2CH2Cl
CH3CHCH3 Cl （主）
Cl2,500° CH2 CH CHCH3
CH2 CH CH2CH3 Br2,400°
Cl
CH2 CH CHCH3
Br
CH3
Br CH3
Br2
hv
2、自由基加成
在光照或过氧化物（
OO COOC
活性高的氢易发生反应。溴的选择性较高。
3、碳正离子 碳正离子是一个缺电子体系，与自由基相似，烷 基可以通过诱导效应和超共轭效应对碳正离子供电子。 各类碳正离子稳定性顺序为：
CH2 > ( CH3)3 C > (CH3)2 CH > CH3CH2 > CH3
CH2 CH CH2
碳正离子在稳定性许可的情况下，可以从不够稳 定的碳正离子经1，2位重排（-H，-R）得到 较稳定的碳正离子。
1° H 2° H 3° H
氯 代 2 5 ° ,h ν 1 .0
3 .8
5 .0
溴 代 1 2 5 ° , h ν 1 .0
82
600
计算丙烷氯代和溴代生成卤代烃的产率：
+ CH3CH2CH3
X2
+ CH3CH2CH2X
CH3CHCH3
X
1-氯丙烷生成速率 6 ×1.0 6.0
2-氯丙烷生成速率 = 2×3.8 = 7.6
CH4 Cl
Cl2 Cl Cl
CH4
CH3
Cl2
Cl
Cl
Cl
CH3
CH3
CH3
CH3Cl Cl CH3
HCl 甲烷氯代
Cl HCl
链引发： 链增长：
CH3Cl Cl Cl2
链终止：
CH3Cl
CH3CH3
从各步基元反应我们可以认识到：①可通 过对反应的原料配比、光照时间、反应温度、 投料方式等的变化来控制反应产物。②反应是 自由基型，可以被高温、光照、过氧化物所催 化。③少量氧可以抑制反应的进行，因生成 CH3OO 而使反应终止，待一段时间后，反应 还可继续，此段时间称为诱导期。
H
HH C H
HC
C
H自由基稳定性顺序：
CH2
> ( CH3)3 C > (CH3)2 CH > CH3CH2 > CH3
CH2 CH CH2
（2） 产物分布 产物分布主要受两种因素影响：
反应物分子中各类氢的活泼性； 分子中各类氢的数目
三种不同氢在卤代时的相对生成速率：
例如：
CH3 重排
CH3 C CH2
H
CH3 CH3 C CH3
由不够稳定的伯碳正离子重排为较稳定的叔碳 正离子。
4、碳负离子 由于烷基是供电子基团，所以碳负离子连接烷基
愈多，则愈不稳定（负电荷集中）。 碳负离子稳定性顺序为：
( CH3)3 C < (CH3)2 CH < CH3CH2 < CH3
第二步反应是一个吸热反应仅供给4KJ/mol的能量是
不够的。因为反应的发生必须翻越能量为17KJ/mol的
活化能。
17KJ/mol
K=Ae-Ea/RT
CH3
CH4+Cl
4KJ/mol
二、活泼中间体与过渡态结构
1、过渡态与活泼中间体 由反应物转变为产物，可以是一步完成（只经
过一个过渡态）；也可以分两步完成（经过两个过渡 态），中间可瞬时生成具有一定稳定性的中间体。
380 易
395
410
435 KJ/mol
难
从键的离解能可以推知自由基的稳定性：
离解能小的键易断裂，生成的自由基就稳定； 反之亦然。
从电子效应考虑自由基的稳定性：
碳自由基SP2杂化，当连有烷基（SP3杂化）时根
据诱导效应稳定性比较：
CH3
CH3 C > CH3
CH3
根据 σ-p超共轭效应：稳定性比较
这种由反应物到产物所经历过程的详细 描述和理论解释称为反应历程，依据的实验 事实越多，则由此作出的理论解释越可靠。 一个反应的历程应经得起实验事实的考验， 并应有一定的预见性。
2、反应热和活化能
反应热是状态函数，仅表示反应物与产物的能 量差。反应热可以通过离解能数据计算得出。
CH3 H
435
Cl Cl