物理有机化学消除反应

CH3
重排
(H3C)2C CHCH3
H+
CH3 H3C C CH CH3
H
4．消除反应的取向
R C H C H C H 3
R X
➢ （1）E1历程中：
R C C H C H 3+H X（ 查 依 采 夫 定 则 ）
R
R C H C H C H 2+H X（ 霍 夫 曼 定 则 ）
R
决定消除反应的方向，主要是生成的烯类的稳定
80%EtOH
+H2O (CH3)3CS+(CH3)3
K=89.7×105mol·L-1·S-1
底物不同 产物相同
(CH3)3C+
K=11.8×104mol·L-1·S-1
反应速率不同 经过相同的中间体
（2）重排产物的生成
CH3 H3C C CH2 OH
CH3
+ H+
1) +H+ 2) H2O
CH3 H3C C CH2
Hofmann消除反应的实质是空间位阻问题！
Hofmann彻底甲基化常用于测定胺类尤其是生成碱类 及其它含氮杂环类的分子结构。对于未知结构的胺， 可用足量的碘甲烷处理使其生成相应的季铵盐。根据 所引入甲基的数目可推断原料是哪一级胺。伯胺、仲 胺和叔胺可分别引入三个、二个和一个甲基。又可根 据其季胺碱热分解得到的烯烃的结构，推断原料胺的 分子结构。例如，六氢吡啶因有环状结构，所以经甲 基化和季铵碱热分解生成具有烯键的叔胺，并进一步 生成1,4-戊二烯和三甲胺：
C + HCl
C
CO2H
反 式 比 顺 式 快 4 8 倍
在六元环中相邻的处于反式的原子或原子团可为
直立键或平伏键，离去基团的反式交叉构象要求这两
个消除的原子或基团为直立键，即使这种构象具有较
高的能量。
H
CHMe2 H
HH
氯化萜
H Me (I) Cl
H
H
Me
ClCHMe2
100%
1 Me
4 CHMe2
CH3 Br
C6H5 H H
C6H5
(1R,2R)
B H
CH3
C6H5
H C6H5
Br
CH3 C6H5
H C6H5
C 6 H 5 C3HH
BrH
C 6 H 5
H
C3H
Br H C3H
Br
H E
tO
N C a 3H C /E CH tOH
C 6 H 5 C 6 H 5C 6 H 5
H C 6 H 5
C 6 H 5
23 (IV)
H H (II) H
25%
氯化新萜
H H
Me
H CHMe2
1 Me
4 CHMe2
H
H
Cl
(III)
23 (V)
季铵碱——Hofmann消除反应 ① 季铵碱的制备
R3N + CH3I
彻底甲基化
R3NCH3I 季铵盐
AgOH 或 Ag2O
R3NRCH3OH
+
AgI
季铵碱
August Wilhelm von
N H 哌啶
3．单分子消除反应（E1）机理
— C — C —慢— C — C —快
HL
L - H+
C = C +H +
反应速率：υ =k —C—C— HL
反应活性：对于烷基 3o>2o>1o>CH3
按E1机理进行反应的实例：
（1）
80%EtOH
(CH3)3CCl +H2O
(CH3)2C=CH2 (CH3)3COH
性，在此情况下遵从查依采夫规则，形成不饱和碳
原子上有烃基最多的烯烃（超共轭效应可解释）。
➢（2）E2历程中：
从含氢较少的β-碳上消去得到取代基较多的烯 烃——查依采夫规则。
C H 3 C H C H 2 C H 3-O C H 3 C H 3 C H = C H C H 3 + C H 2 = C H C H 2 C H 3
Hofmann (1818–1892)
德国化学家
② Hofmann消除反应
N(CH3)3 OH CHCH2CH3 CH3
(CH3)3N + Ch3CH2CH=CH2 + H3CHC CHCH3
95%
5%
Hofmann规则：具有几种β-H季铵碱的热分解产物 主要消除含氢较多的β-H
合成端基烯烃！
Hofmann消除反应机理——E2
BH
BH
L
CC
CC
CC
L
(I)
(II)
在（I）中H和L从相反方向消除称为反式消除或
对向消除，而（II）称为顺式消除或同向消除。一 般情况下反式消除更有利，因为在（ I ）中为对位 交叉构象，这种过渡态的能量比重叠式构象（II） 所需的能量小。
例如：1-溴-1,2-二苯 丙烷按E2历程进行消除 反应时，其中一对对映 体只生成顺式-1,2-二苯 丙烯，另一对对映体只 生成反式-1,2-二苯丙烯。
major product
minor product
CH3 CH=CHCHCH3 +
major product
CH3 CH2CH=CCH3
minor product
当可以形成稳定的共轭烯烃，则以形成共轭烯烃为主要产物。
5．消除反应的立体化学
在E2消除中，过渡态所涉及五个原子（包括碱） 必须位于同一平面。
C 6 H 5
均说明卤素与位于反式的氢原子发生消除反应
➢ 又如：氯代反丁烯二酸脱氯化氢的反应速度 比顺式二酸快48倍,反式消除作用比顺式消除作 用占优势。
Cl CO2H C 碱 C
HO 2C H
（ 反 式 ）
CO2H
C +HCl ；
C
Cl CO2H C 碱 C
CO2H
H CO2H
（ 顺 式 ）
CO2H
A. W. Hofmann, Justus Liebigs Ann. Chem. 1851, 78, 253. A. C. Cope, E. R. Trumbull, Org. React. 1960, 11, 317. B. B.M. Novak, et.al., J. Am. Chem. Soc., 2019, 123, 11083.
B r
8 0 %
2 0 %
影响E2反应区域选择性的因素
(1)碱的结构
CH3 CH3CH-CCH3 + RO-
CH3Br Base
CH3CH2O (CH3)3CO CH3CH2(CH3)2CO (CH3CH2)3CO -
CH3 CH3C=CCH3 +
CH3 More substituted
product 79%
CH3 CH3CHC=CH2
CH3 Less substituted
product 21%
27%
73%
19%
81%
8%
92%
(2)底物的结构
CH3 CH2=CHCH2CHCHCH3
HO
Cl
CH3 HO
CH2CCHCH3
Br
CH3源自文库
CH3
CH2=CHCH=CHCHCH +3 CH2=CHCH2CH=CHCH3