有机反应机理

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教案:有机反应的机理和应用

教案:有机反应的机理和应用

教案:有机反应的机理和应用。

一、有机反应机理有机反应机理指的是反应中化学键的形成和断裂以及电荷分布的改变等变化规律。

通常情况下,有机反应机理可以分为两种类型:极性反应和自由基反应。

极性反应是指反应中介质存在略微的极性,反应活性中心的电子云发生位移,导致它们形成正、负离子,从而形成C-X 或 C=C 等的化学键。

自由基反应是指反应区域或反应介质中存在自由基物质。

在反应过程中,自由基容易与反应物中的其他分子发生反应,随着电子分布的改变,反应物逐渐形成新的化学键。

1.极性反应机理极性反应机理通常包括五个步骤:第一步:亲核剂的结合。

在亲核剂的作用下后,通常会发生 C-C 方向的互相作用。

第二步:移交电子。

在这个阶段,亲核剂和反应物上的离子获得了电子并相互结合,形成更稳定的共价结构。

第三步:质子转移。

在反应过程中,差异较大的两个离子(如负离子和正离子)倾向于互相靠近并继续反应。

在这种情况下,两个分子的氢离子会发生转移,形成另一种更稳定的反应产物。

第四步:β-消除作用。

这是指反应产物中某些特定的基团在分子内部发生了碰撞,导致反应物中转移的新离子结构被消除。

第五步:电攻击发生。

在反应最后一个阶段,产物中的电子向反应物移动了。

这个阶段的目标是将反应产物的电子结构和反应物重置快速并有效地排出系统。

2.自由基反应机理自由基反应机理通常包括三个步骤:第一步:激发。

在反应中使用UV光或热能,通常会在反应介质中形成高能自由基基团。

第二步:加成反应。

高能自由基会向路上的反应物引导,改变其电子结构,以形成新的键。

第三步:再生后的自由基发生共价键的形成。

制成的新自由基会在反应中被吸收或在新的反应中再次发挥作用。

二、有机反应的应用有机反应的应用十分广泛,除了基础研究之外,还具有重要的工业应用和生物医药应用。

1.工业应用有机化学作为现代化学的重要分支,其在工业上的应用十分广泛。

有机反应机理的研究可以为化工行业提供新的合成方案、优化工艺和建立新的工艺流程。

5、有机反应的机理

5、有机反应的机理

3 CH3I
NH2
+ - AgOH N(CH3)3 I
.
+ N(CH3)3 3 CH3I
NH2
. OH AgOH + N(CH3)3 I
+
(CH3)3N + H2 O
.
-
+ (CH3)3N + H2 O +
AgI
羧酸酯的热消除也同样遵循霍夫曼规则
约 500摄 氏度
OCOCH3
+
CH3COOH
1. 消除反应是通过一个六中心过渡态完成的。
表现为分子中氧的增加或减少,多数还原反应表现为分子中氧
的减少或氢的增加。
(一)环氧化反应
(二)臭氧氧化
H2O2
O
+ CH3COOH
O3
O
[
O O
]
Zn H2 O
+ O
O
NaBH4
OH
+
OH
(三)高锰酸钾氧化
碱性 :
KMnO4 _ OH
[
O Mn O O
O O
]
K
+
H2 O OH OH
O Mn O O Mn O
C
C
+
H
X
C H
C X
机理:
双键为电子供体 (有亲核性或碱性) X C C
碳正离子中间体
C
C
+
C
C X

H H有亲电性 X
H

X
H

亲电加成机理小结
亲电部分: 与双键p电子 结合
+
亲电试剂

有机化学中的反应机理

有机化学中的反应机理

有机化学中的反应机理一、有机化学反应机理概述有机化学反应机理是指化学反应过程中,反应物分子如何通过相互作用转化为产物分子的具体过程。

了解有机化学反应机理对于掌握有机化学的基本概念、预测化学反应的方向和产物以及设计合成路线具有重要意义。

二、有机化学反应类型1.加成反应:两个或多个分子结合成一个分子的反应。

2.消除反应:一个分子中的两个原子或基团离开分子,生成双键或三键的反应。

3.取代反应:一个原子或基团被另一个原子或基团替换的反应。

4.氧化还原反应:涉及电子转移的反应。

5.缩合反应:两个或多个分子结合成一个较大分子的反应。

6.水解反应:化合物与水反应,分解成两个或多个分子的反应。

三、有机化学反应机理的基本步骤1.进攻:反应物分子中的活性基团识别并接近目标分子。

2.结合:活性基团与目标分子形成中间产物。

3.重排:中间产物中的原子或基团重新排列,形成过渡态。

4.断裂:反应物分子中的化学键断裂。

5.生成:新的化学键形成,生成产物分子。

6.离去:反应过程中产生的不稳定基团或分子离开体系。

四、有机化学反应机理的研究方法1.实验观察:通过实验现象,推断反应机理。

2.结构分析:利用光谱、核磁共振等技术分析反应物和产物结构,推测反应过程。

3.计算化学:运用计算机模拟、量子化学计算等方法研究反应机理。

4.动力学分析:研究反应速率与反应物浓度之间的关系,推断反应机理。

五、有机化学反应机理的意义1.预测反应方向和产物:了解反应机理有助于预测化学反应的可能产物,为有机合成提供理论依据。

2.设计合成路线:通过分析反应机理,可以设计出更高效、更经济的有机合成路线。

3.优化反应条件:掌握反应机理有助于优化反应条件,提高反应产率和选择性。

4.指导工业生产:有机化学反应机理的研究成果可为相关行业的工艺改进和技术创新提供支持。

六、中学生发展相关的知识点1.认识有机化学反应类型及其特点。

2.了解有机化学反应机理的基本概念和步骤。

3.掌握有机化学反应机理的研究方法和意义。

有机反应机理分析

有机反应机理分析

有机反应机理分析一、有机化学反应概述1.有机化学反应的定义:有机化学反应是指有机化合物分子之间或有机化合物与无机化合物之间的相互作用,通过化学变化形成新的有机化合物的过程。

2.有机化学反应的类型:根据反应特点和产物性质,有机化学反应可分为合成反应、分解反应、置换反应、加成反应、消除反应、氧化还原反应等。

3.有机化学反应的条件:反应温度、反应压力、反应物浓度、催化剂、溶剂、光照等条件对有机化学反应的影响。

4.机理分析的基本概念:有机化学反应机理是指反应过程中各个步骤的化学变化顺序和历程。

5.机理分析的方法:(1)经验规律法:根据实验结果和已知反应特点,推测反应机理。

(2)电子效应法:分析反应物和产物中原子或原子团的电子效应,推测反应过程。

(3)过渡态理论:认为有机化学反应过程中存在过渡态,通过计算过渡态的能量和结构,分析反应机理。

(4)动力学方法:通过实验测定反应速率,分析反应机理。

三、有机反应机理的具体分析1.合成反应机理:(1)加成反应机理:有机化合物分子中的不饱和键与其他分子中的原子或原子团相结合,形成新的化合物。

(2)缩合反应机理:两个或多个有机分子结合成一个分子,同时放出小分子,如水、醇等。

2.分解反应机理:(1)热分解反应机理:有机化合物在高温下分解成其他有机物或无机物。

(2)光解反应机理:有机化合物在光照条件下分解成其他有机物或无机物。

3.置换反应机理:(1)取代反应机理:有机化合物中的原子或原子团被其他原子或原子团所取代。

(2)互变异构反应机理:有机化合物分子结构发生变化,生成异构体。

4.加成-消除反应机理:(1)加成-消除反应:有机化合物分子中的不饱和键与其他分子中的原子或原子团相结合,同时消除小分子。

(2)归中反应:有机化合物分子中的两个不饱和键结合成一个双键或三键,同时放出小分子。

有机反应机理分析是对有机化学反应过程中各个步骤的化学变化顺序和历程进行研究的方法。

通过分析有机反应机理,可以深入了解有机化学反应的特点和规律,为有机合成、材料科学、药物化学等领域提供理论依据。

有机化学反应机理总结

有机化学反应机理总结

有机化学反应机理总结一、引言有机化学是研究有机物合成和反应规律的科学领域。

在有机化学中,了解反应机理对于准确预测反应产物以及设计新的合成路径至关重要。

本文将总结几种常见的有机化学反应机理,包括亲核取代、酸催化、碱催化和自由基反应等。

二、亲核取代反应机理亲核取代反应是指一个亲核试剂(通常是负电荷较高的电子富余分子)与一个受体分子发生反应,取代掉受体分子中的某个官能团。

这类反应的机理通常分为四个步骤:出发物生成电子富余中间体、亲核试剂攻击中间体、负离子生成和负离子与溶剂或其他分子反应。

亲核取代反应具有广泛的应用,例如取代烯烃、芳香化合物和醇等。

三、酸催化反应机理酸催化反应是指在酸性条件下进行的一系列有机化学反应。

酸催化反应机理通常包括质子化、核迁移、亲核试剂攻击和质子转移等步骤。

酸催化反应广泛应用于合成复杂有机分子,如酯化、缩合和环化反应等。

四、碱催化反应机理碱催化反应是指在碱性条件下进行的一系列有机化学反应。

碱催化反应机理通常包括质子解离、亲电试剂攻击、质子转移和负离子生成等步骤。

碱催化反应常见于酯水解、亲电取代和醇酸碱中和反应等。

五、自由基反应机理自由基反应是指在自由基存在下进行的一系列有机化学反应。

自由基反应机理通常包括自由基生成、自由基与稳定分子反应、自由基重组和自由基转移等步骤。

自由基反应广泛应用于合成烯烃和环化反应等。

六、结论有机化学反应机理的理解对于有机化学的学习和应用具有重要意义。

通过掌握亲核取代、酸催化、碱催化和自由基反应等常见反应的机理,我们能更好地理解有机化学反应中的规律,合理设计合成路线,并预测反应的产物。

在未来的有机化学研究和实践中,深入了解和掌握有机化学反应机理将会取得重要的成果。

描述有机化学反应机理

描述有机化学反应机理

描述有机化学反应机理1. 什么是有机反应机理有机反应机理是指有机化学反应所涉及的反应详细步骤,包括反应中所涉及的诸多整体步骤的前期的共轭体的催化活性,反应活性物质合成时产生的各种反应活性中间体以及最终反应产物形成的机理。

一个有机化学反应机理是研究有机化学反应发生变化机制的具体方法,它是一种简化的、通用的思考方式,可以帮助我们更加深入地了解反应过程变化机理。

有机反应发生和产物形成的机理涉及元素原子,分子和质子或共轭核心等体系,它必须由以前未知的相互作用来引起,反应速率和反应产物由这些相互作用所决定的。

2. 典例与机理2.1烯扩张反应烯扩张反应是以烯烃为原料与硝酸盐反应而成三环烷类化合物的一种反应,其反应机理分为三步:(1)开环俱失催化剂的形成;(2)烯烃与硝酸盐发生开环反应;(3)三环烷类化合物的形成及收集:(1)开环俱失催化剂形成:通过向烯烃添加硝酸盐如硝酸铵,可产生一种名为开环俱失催化剂——一种只有一个氟原子的硝酸盐分子。

该催化剂也称为硝酸盐质子催化剂,它具有强大的开环反应活性,对烯烃介导的开环反应起着催化作用。

(2)烯烃与硝酸盐发生开环反应:然后,催化活性的硝酸盐反应体与烯烃的电子密集基团发生大量竞争反应,开环反应主要由电子密集基团本质上发生非共价键,其产物是另一种催化剂--铵矿催化剂,它含有两个氟原子,对烯烃介导的反应具有较强的质子催化作用。

(3)三环烷类化合物的形成及收集:最后,发生的催化剂反应体与烯烃的电子密集基团发生大量竞争反应,它们之间可能发生多种反应,从而形成不同类型的三环烷类化合物,最终形成一种具有一定稳定性的三环烷烃的产物,最后收集该有机物,即可完成整个烯扩张反应。

2.2 Grignard反应Grignard反应是一种重要的有机化学反应,它由法国化学家缪索·古雷恩(Victor Grignard)于1900年首次发现,它会产生R-Mg-X型共轭核(R表示酸式人们研究的有机物的骨架)的稳定试剂,该试剂可以从氯异烷得到有机氨基酸、有机羧酸和有机芳香族物质。

有机化学反应机理总结

有机化学反应机理总结有机化学反应机理是有机化学研究的重要内容之一,它揭示了有机化合物在反应过程中的分子结构变化和反应速率规律。

通过对有机反应机理的研究,我们可以更好地理解和预测有机化学反应的发生过程,为有机合成化学和药物设计提供理论依据。

下面我们将对常见的有机化学反应机理进行总结和归纳。

1. 加成反应。

加成反应是有机化学中最基本的反应类型之一,它是指两个或多个单体分子中的双键或三键断裂,然后原子或原子团以共价键的方式结合形成新的分子。

加成反应可分为电子亲和性和电子排斥性两种机理。

电子亲和性加成反应是指亲电试剂攻击双键或三键,形成中间离子,最后被亲核试剂攻击生成产物。

电子排斥性加成反应是指亲核试剂攻击双键或三键,生成中间离子,然后被亲电试剂攻击生成产物。

2. 消除反应。

消除反应是有机化学中另一种重要的反应类型,它是指有机分子中的两个邻近原子或原子团通过共价键的方式脱离分子,生成双键或三键。

消除反应可分为β-消除、α-消除和γ-消除等不同机理,其中最常见的是β-消除反应。

β-消除反应是指邻位原子或原子团与相邻的氢原子脱离,生成双键或三键。

3. 取代反应。

取代反应是有机化学中最常见的反应类型之一,它是指有机分子中的一个原子或原子团被另一个原子或原子团取代。

取代反应可分为亲核取代和亲电取代两种机理。

亲核取代是指亲核试剂攻击有机分子中的一个原子或原子团,将其取代生成新的产物。

亲电取代是指亲电试剂攻击有机分子中的一个原子或原子团,将其取代生成新的产物。

4. 加成-消除反应。

加成-消除反应是一种复合反应类型,它是指有机分子中的双键或三键发生加成反应生成中间产物,然后再发生消除反应生成最终产物。

加成-消除反应的机理比较复杂,通常需要通过实验数据和理论计算来揭示其反应过程和产物结构。

总的来说,有机化学反应机理的研究对于我们理解和掌握有机反应规律具有重要意义。

通过深入学习和掌握有机反应机理,我们可以更好地设计和优化有机合成路线,提高有机合成的效率和选择性,为新药物的研发和合成提供理论指导。

有机反应机理及分类

有机反应机理及分类有机反应是指有机化合物之间发生的化学反应。

了解有机反应的机理和分类对于有机化学的学习至关重要。

本文将介绍有机反应机理的基本原理,并根据反应类型对其进行分类。

一、有机反应机理有机反应机理描述了反应过程中发生的化学变化以及反应物与产物之间键的形成和断裂过程。

有机反应的机理可以通过实验证据、理论分析和计算模拟进行研究,以揭示反应发生的细节。

1. 典型的有机反应机理(1)亲核取代反应机理:该反应机理中,亲核试剂 (Nucleophile) 攻击电子不足的底物 (Electrophile),形成新的化学键。

这类反应常见于烷基烃和卤代烃之间的反应,如氯代烷与羟基离子的反应。

(2)电子迁移反应机理:该反应机理中,将一个化学键上的电子从一个原子转移到另一个原子上。

电子迁移反应可以是自由基反应、质子转移反应等。

(3)加成反应机理:该反应机理中,两个或多个分子中的一个或多个化学键相互连接,形成一个新的分子。

加成反应可以是亲核加成反应或电子亲合性试剂的加成反应。

2. 基本的有机反应机理步骤在有机反应中,常见的基本反应步骤包括:骨架重排、质子转移、亲核攻击、负电荷的转移、共轭化、分子内反应等。

二、有机反应的分类有机反应根据反应类型和反应物类型可以进行不同的分类。

1. 反应类型分类(1)加成反应:两个或多个分子中的一个或多个化学键形成或断裂,生成一个新的化学键。

加成反应常见的类型包括:亲核加成反应(如酰胺酮反应)、电子亲合性试剂的加成反应(如阴离子加成反应)。

(2)消除反应:一个分子中的两个或多个化学键断裂,生成两个新的化学键。

消除反应常见的类型有β-消除反应、1,2-消除反应等。

(3)取代反应:一个原子或功能团被另一个原子或功能团所取代。

常见的取代反应有亲核取代反应、电子取代反应等。

(4)缩合反应:两个或多个分子中的一个或多个官能团通过形成新的化学键而结合在一起。

缩合反应包括酯缩合、酰胺缩合等。

2. 反应物类型分类根据反应物性质的不同,有机反应可以分为以下几类:(1)烷烃反应:烷烃之间的反应,如裂解反应和氧化反应等。

有机物反应机理

有机物反应机理
有机物反应机理是指有机化合物在反应过程中发生的化学变化的整体描述。

它描述了反应中发生的原子之间的关系和电子的重排,并解释了产物的形成。

通常,有机物的反应机理可以分为两大类:极化和非极化反应。

1. 极化反应:极化反应通常包括求核取代反应、消去反应和加成反应等。

在这些反应中,通常会有一个较强的电荷云与另一个较低的电荷云发生电子的转移或共用,从而形成新的键。

2. 非极化反应:非极化反应通常包括重排反应和断裂反应。

在这些反应中,通常会发生化学键的断裂和重排,形成新的功能团或改变分子的结构。

有机物反应机理通常是通过实验和理论推导相结合的方式进行研究。

实验通常采用不同条件下的反应条件和反应物的标记实验,以观察反应物和产物之间的变化。

理论上,可以使用量子化学计算方法,如密度泛函理论(DFT),来计算反应的中间体、过渡态和能量曲线。

此外,通过对已知反应机理的分析,还可以推导出可能的反应路径和产物。

总之,有机物反应机理是研究有机化合物在反应过程中的反应途径、键的形成和断裂以及电子的转移和重排的一种综合描述方法,对于了解有机反应的本质和预测反应结果具有重要意义。

化学有机化学重要反应机理归纳

化学有机化学重要反应机理归纳化学中,有机化学是一个重要的分支领域,涉及到有机物的构造、合成和变化等方面。

而有机化学的重要反应机理也是学习有机化学的关键所在。

本文将对有机化学中的一些重要反应机理进行归纳和讨论。

一、亲核取代反应机理亲核取代反应是有机化学中常见的反应类型,其机理通常由亲核试剂与底物发生取代反应而引起。

最常见的机理是亲核试剂攻击底物中的部分正离子,形成一个烷基或烯基化合物。

这种反应在有机合成中广泛应用,常用于功能团的引入和官能团的转化。

例如,在醇的酸催化下,亲核试剂氯化氢(HCl)可以取代醇中的羟基,生成相应的氯代烷。

2.亲电取代反应机理亲电取代反应是有机化学中另一种常见的反应类型,涉及到亲电试剂与底物之间的电子转移。

亲电试剂通常是带有亲电性的分子,如卤代烷、酸或碱等。

在亲电取代反应机理中,亲电试剂攻击底物中的亲电中心,生成一个新的化学键。

例如,溴代烷和氢氧根离子之间的反应是一个典型的亲电取代反应。

在这个反应中,溴离子攻击了溴代烷中的溴原子,形成醇和氢溴酸。

3.自由基取代反应机理自由基取代反应是一类基于自由基的反应机理。

在这种反应中,自由基反应物首先通过光或热能输入得到激发,然后断裂键,生成具有活性的自由基。

这些自由基会与其他分子发生反应,以使反应系统达到稳定状态。

一个典型的自由基取代反应是溴代烃的氢(H)取代反应。

在紫外光的照射下,溴代烃被激发成溴自由基,然后溴自由基与氢气反应生成氢溴酸。

4.加成反应机理加成反应是一种常见的有机反应类型,涉及到底物中的多个亲核中心或亲电中心与试剂发生加成反应,形成一个新的化学键。

例如,烯烃和氢气之间的加成反应是合成烷烃的一种重要方法。

在该反应中,烯烃中的双键被氢气加成,生成相应的烷烃。

5.消除反应机理消除反应是一种将底物中的两个官能团除去并形成新的双键或多键的反应类型。

它涉及到一个亲核试剂和一个酸或碱试剂。

例如,醇与酸发生消除反应时,醇中的羟基与酸反应,失去一个分子的水并形成双键。

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有机反应机理1.有机反应类型(1)加成反应亲电加成 C=C,C≡C;亲核加成 C=O, C≡C,C≡N;带有吸电子基团的加成C=C,如C=C-C=O,C=C-C≡N;自由基加成C=C。

(2)取代反应取代反应有三种:亲电取代,重要的是芳环上H 被取代;亲核取代,经常是非H原子被取代;自由基取代,重要的是α取代。

(3)消除反应主要是1,2-消除生成烯,也有1,1-消除生成碳烯。

(4)重排反应常见的是碳正离子重排或其它缺电子的中间体重排。

(5)周环反应包括电环化反应、环加成反应及σ迁移反应。

2.反应活性中间体主要活性中间体有苯炔(Benzyne)。

(1)自由基自由基的相对稳定性可以从C—H键离解能大小判别,键离解能越大,自由基稳定性越小。

如按稳定性次序排列R3C·>R2CH·>RCH2·>CH3·C—H键离解能:380.7 395.4 410.0 435.1(kJ/mol)C6H5CH2·≈CH2=CH-CH2·>R3C·C—H键离解能:355.6 355.5(kJ/mol)Ph3C·>Ph2CH·>PhCH2·【例1】下列游离基哪一个最稳定?B.CH2=CHCH2·D.CH3·解:B。

(2)碳正离子含有带正电荷的三价碳原子的化合物叫碳正离子,它具有6个价电子,一般情况下是sp2杂化,平面构型,其稳定性次序为:任何使正电荷离域的条件都能稳定碳正离子。

孤电子对能分散正电荷故MeOCH2Cl溶剂解反应比CH3Cl快1014倍。

芳香化稳定碳正离子,例如(3)碳负离子碳负离子是碳原子上带有负电荷的体系,其结构大多是角锥形sp3杂化构型,此构型使孤电子对和三对成键电子之间相斥作用最小。

碳负离子的稳定性常常用碳氢化合物的酸性来衡量,化合物的酸性越大,碳负离子越稳定。

对碳负离子起稳定作用的因素有:①增加碳负离子上s轨道成分。

s成分越高,离核越近,电子被碳原子核拉得越紧,则碳负离子越稳定。

例如,酸性次序:CH3-CH3<CH2=CH2<CH≡CH轨道: sp3sp2 sp②吸电子诱导效应。

HC(CF3)3 HCF3 CH4pk a: 1128 4 3所以碳负离子稳定性次序为:反之,给电子诱导效应使之不稳定,故与碳正离子相反。

(5)苯炔(Benzyne)苯炔是芳香亲核取代反应中许多过去难以解释的现象中的关键中间体。

例如,氯苯中卤素连接在标记碳原子上也可得到下列结果:原因是通过苯炔中间体苯炔的可能结构是不起反应,原因是邻位没有H原子,不能生成苯炔。

也相同。

【例2】间-溴甲苯与氨基钾在液氨中反应得到何种产物?A.邻-甲苯胺和间-甲苯胺B.间-甲苯胺C.邻-甲苯胺和对-甲苯胺D.邻-甲苯胺、间-甲苯胺和对-甲苯胺解:D。

因为3.加成反应(1)C=C双键的加成反应由于π键的存在,使分子易受亲电试剂进攻发生异裂,进行离子型加成,叫做亲电加成反应。

①烯烃加卤素一般情况下通过环状正卤离子得反式加成产物。

如双键碳原子有芳基等稳定碳正离子因素时,通过碳正离子得顺式和反式加成产物。

【例1】(Z)-2-丁烯与溴加成得到的产物是外消旋体,它的加成方式通过哪一种历程?A.生成碳正离子B.环状溴正离子C.单键发生旋转 D.生成碳负离子解:说明了经过环状溴正离子历程,答案为B。

如果生成碳正离子则可能有顺式加式,即生成内消旋体。

【例2】1-甲基-4-叔丁基环己烯与溴在稀甲醇溶液中的加成产物是什么?解:叔丁基大基团在e键较稳定,经过环状溴正离子进行反式加成,得到产物C。

②不对称烯烃加HX 一般符合Markovnikov规则:氢原子加到含氢较多的碳原子上。

反应通过碳正离子中间体,因此在适当条件下可能发生碳正离子重排,得到重排产物。

【例3】3-甲基-1-丁烯与HBr反应的主要产物是什么?A.2-溴-3-甲基丁烷与2-溴-2-甲基丁烷B.2-溴-3-甲基-1-丁烯与2-溴-3-甲基丁烷C.1-溴-3-甲基丁烷D.3-溴-3-甲基-1-丁烯解:按Markovnikov规则对Markovnikov规则的现代解释是:不对称烯烃与极性试剂加成时,加成反应总是通过较稳定的碳正离子中间体进行,例如,但是烯烃与HBr在非极性溶剂中有过氧化物存在下,发生自由基加成反应,得反Markovnikov规定产物,其它卤代物不发生这种反应。

【例4】解:答案为C.③催化加氢反应历程尚不十分清楚,一般认为是自由基反应顺式加成。

反应过程放热叫氢化热,常常用氢化热来衡量体系的稳定性。

如一般双键氢化热约为125.5kJ/mol,顺-2-丁烯为119.7kJ/mol,反-2-丁烯为115.5kJ/mol,说明反式烯烃比顺式稳定。

【例5】下列哪个化合物氢化热量小?答:A,因苯具有芳香性,显示出特殊的稳定性。

④小环环烷烃的开环加成小环环烷烃具有某些烯烃的性质,也易与卤素、HX等起加成反应。

反应活性次序是环丙烷>环丁烷>环戊烷、环己烷。

⑤环丙烷的烷基衍生物与氢卤酸加成也同样符合Markovnikov规则,H加在含H最多的碳原子上,加成的位置发生在连结最少和最多烷基的碳原子上。

【例6】1,1-二甲基环丙烷与HI反应的主要产物是什么?解:故为A。

⑥亲核加成反应在C=C双键上引入吸电子基团抑制亲电加成,促进亲核加成。

重要的例子是Michael反应。

【例7】下列四种化合物,哪一种是CH2=CH—CH=O和HCN的主要加成产物?答:D为共轭加成。

(2)C≡C的加成反应①催化加氢用H2/Ni得烷烃,用H2/Lindlar催化剂(Pb/BaCO3,喹啉)得顺式加成产物烯烃。

②亲电加成反应与C=C相似,符合Markovnikov规则,过氧化物存在下与HBr进行反Markovnikov加成。

③水合成醛或酮例如④快烃可以进行亲核加成反应例如,4.芳环上的取代反应(1)亲电取代反应芳环为大π体系,电子云密度丰富,极易进行亲电取代反应。

反应历程是:①亲电试剂E+可取代有致钝基团的芳环;中等亲电试剂:R3C+,RCH2X—FeX3, RC≡O+,团的芳环;度致活的芳环。

②苯环上两类定位基邻对位定位基(第一类)发生反应;外,都能发生反应;弱活化:-CH3,-R,-Ar,-CH=CH2;弱钝化:-F、-Cl、-Br、-I。

结构特点:与苯环直接相连的原子上有负电荷或未共享电子对,能向苯环供电共轭或超共轭。

间位定位基(第二类)强致钝基团:-+NR3,-NO2,-CF3,-CCl3,-CN,一般只在间位取代,只有强亲电试剂能与之反应:结构特点:与苯环直接相连的原子上有正电荷,吸电子基或重键(有吸电子性的),能使苯环电子云密度减弱。

CH3、CH2Cl、CHCl2是邻对位定位基,CCl3是间位定位基。

有二个取代基的定位效应主要由较强的定位基决定。

【例1】芳香族化合物氯苯(Ⅰ)、硝基苯(Ⅱ)、N,N-二甲苯胺(Ⅲ)、苯甲醚(Ⅳ)等进行硝化时,其反应速度的快慢顺序如何?A.Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>Ⅳ B.Ⅲ>Ⅳ>Ⅰ>ⅡC.Ⅳ>Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ D.Ⅱ>Ⅰ>Ⅳ>Ⅲ解:B。

【例2】某溴苯与Br2+FeBr3反应只得到一种三溴苯产物,该溴苯应为:解:C。

因-Br是邻对位定位基,所以,A.和B.都有两种三溴苯产物,而D.有3种三溴苯产物。

(2)亲核取代反应在特殊结构或特殊条件下产生。

①加成—消除历程芳环上有吸电子基使之活化,以-NO2最强,如OH-、CN-、-OR、胺等。

生成碳负离子络合物中间体叫Meisenheimer络合物。

例如,已被核磁和X射线所证实。

【例3】2,4-二硝基氯苯和氨发生反应生成2,4-二硝基苯胺的反应历程是什么?A.亲电取代反应 B.双分子消除—加成反应C.双分子加成—消除反应 D.单分子亲核取代反应答:C.②苯炔历程(消除—加成历程)发生于试剂碱性很强时。

特征为亲核试剂不一定进入离去基团所在位置上,可以在它的邻位。

【例4】氯苯与氨基钠在液氨中作用生成苯胺时,其反应可能的中间体是什么?A.碳正离子 B.卡宾CarbeneC.碳负离子 D.苯炔解:故为D.5.饱和碳原子上的亲核取代反应通式是:Nu-+R-L→NuR+L-其中Nu-表示亲核试剂,可以是负离子或带未共享电子对的中性分子;R—L 表示作用物、为中性分子或正离子;L表示离去基团。

反应进行有两种类型,一种是单分子亲核取代反应SN1,速率=k1[RL];另一种为双分子亲核取代反应S N2,速率=k2[RL][Nu-:]。

S N2为一步反应,亲核试剂进攻与离去基团离去同时发生。

例如:SN1为二步反应,先离解成碳正离子,随即快速的受试剂进攻。

例如,其势能图如图4-1所示。

判断反应按S N2或S N1进行,可从作用物结构、亲核试剂亲核性强弱、离去基团离去的难易及溶剂极性等方面分析,从产物的立体化学及改变反应条件对反应速度的影响来判别。

作用物结构:【例1】在加热条件下,下列化合物分别与氢氧化钠水溶液作用,反应最快的是哪一个?A.氯乙烷B.氯乙烯C.3-氯丙烯 D.氯甲烷答:C.,S N1与S N2均最快。

凡使碳正离子稳定的因素,有利于S N1;空间障碍小,有利于S N2;α和β位有大的取代基,不利于S N2。

亲核试剂亲核性强,有利于S N2,亲核原子相同时,碱性与亲核性有平行关系,如O原子相同,则RO->HO->ArO->RCOO->ROH>H2O周期表中同一周期元素生成的同类型亲核试剂,其亲核性大小基本上与碱性的强弱一致。

例如,R3C->R2N->RO->F-H2N->HO->F-周期表中同族元素生成的负离子或分子,中心原子较大者亲核性较强。

例如,RS->RO-,RSH>ROH,I->Br->Cl->F-【例2】在S N2反应机理中,最活泼的是哪一个化合物?A.(CH3)3CClB.C2H5ClC.CH3Cl答:C,因空间阻碍最小。

【例3】溴甲烷起S N2取代反应时,下列离子中哪种离子反应性最强?A.C2H5O- B.HO-C.C6H6- D.CH3COO-。

答:A,因乙基为给电子基,C2H5O-亲核性最强。

离去基团离去的难易,对S N1及S N2反应速率都有影响,但对可能按S N1或S N2进行的反应(如仲卤代烷),L离去倾向大,反应易按S N1进行;L离去倾向小,则反应易按S N2进行。

卤离子离去倾向的大小次序为:I->Br->Cl->F-L越稳定,离去倾向越大。

HL是L的共轭酸,其碱性比L弱,离去倾向比L大,如H2O>OH-,ROH>RO-,因此醇、醚、胺等在酸性溶液中,质子化后易起反应。

I-即是一个好的亲核试剂,又是一个好的离去基团,故在氯化物或溴化物的反应中,加少量I-能促进反应。

溶剂极性增加,稳定碳正离子,有利于S N1反应。

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