取代和消除反应的竞争

亲核取代反应及其影响因素摘要：饱和碳原子上的亲核取代反应主要有两种：单分子亲核取代反应(S N1)与双分子亲核取代反应(S N2)。

大多数反应介于这两种极端情况之间。

人们提出离子对机理与邻近基团参与的理论来解释反应情况与构型变化的问题。

亲核取代反应的反应速度，与烃基的数量、离去集团的大小、亲核试剂的活性以及溶剂的极性等有关。

一般来说，烃基数量少，离去基团大，亲核试剂亲核性强，溶剂的极性弱，对S N2反应有利；烃基数量多，离去基团大，溶剂的极性强，对S N1反应有利。

另外，亲核取代反应和对应的消除反应（单分子消除反应E1、双分子消除反应E2与S N1、S N2）互为竞争性反应。

强碱和较高的温度有利于消除，弱碱和强亲核试剂有利于取代；有利于碳正离子生成的条件，有利于按单分子机理进行；不利于底物异裂的条件，有利于双分子反应。

正文：一、烷基结构的影响1．烷基的结构对S N2 反应的影响反应中，如果中心碳原子上连接的取代烷基（支链）越多，它们对亲在卤代烷的SN2核试剂从碳卤键背后进攻中心碳原子的空间位阻就越大，使得发生有效碰撞的概率大为下降；而在过渡态时众多的支链与中心碳原子要保持在同一个平面内，其张力是很大的，这就使形反应的活性下降，反应速成过渡态需要有非常高的活化能，这些都将导致卤代烷进行SN2率减小。

例如，I-与下面各溴代烷的丙酮溶液中于25℃发生S N2 反应时的相对反应速率为：反应的速率也有明显的影响，即卤如果在卤代烷的β- 碳原子上连有支链烷基时，对SN2代烷中心碳( α- 碳)原子上连接的烷基体积越大，其空间位阻越大，不利于亲核试剂的攻击。

反应时，在其它条件相同时，不同结构卤代烷的反应活性综上所述，卤代烷进行SN2次序为：2．烷基的结构对S N1 反应的影响在S N1 反应中，由于决定反应速率的步骤是碳正离子的生成。

因此，烷基子离子越稳，越易形成，生成时的活化能越低，反应速率也越快，由于烷基正离子稳定性的顺序是：(CH3)3C+>(CH3)2CH+>CH3CH2+>CH3+所以，在S反应中，卤代烷的活性顺序为：R3CX > R2CHX > RCH2X > CH3X N1(3°>2°>1°>CH3X)，例如：卤代烷与AgNO溶液的反应被认为是S N1 机理。

基础有机化学-----------------------------------------------------预备知识-----------------------------------------------------一. 原子结构1. 波尔理论对氢原子光谱的解释：氢原子在正常状态总是处于能量最低的基态，在受到光照射或放电等作用时，吸收能量，原子中的电子跳到能量较高的激发态。

但在激发态不稳定，回到低能量轨道时放出能量产生与能量对应的光，从而产生光谱。

hv E =∆。

2. 四个量子数：（1）主量子数n ：n 为不同的电子层层数。

（2）角量子数l ：同一电子层还可以分为不同的亚层，对应于n ，l =0~1-n 。

其中当0=l 时，为s 电子，1=l ，为p 电子，以此类推…（3）磁量子数m ：用来描述同一亚层原子轨道和电子云的方向。

它受到l 的影响，当0=l 时，0=m ；1=l 时，1-=m 、0、1+，即p 电子有3种空间取向，分别为x p 、y p 、z p ；当2=l 时，可有五种空间取向，即2z d 、xz d 、yz d 、xy d 、22y x d -。

（4）自旋量子数s m ：电子除绕核运转外，还有自旋运动。

电子自旋量子数只有2个取值，21+和21-，即电子有2个相反的自旋方向。

3. 原子轨道：我们常把电子层、电子亚层和空间取向都确定的运动状态称作原子轨道，即s 层有一个原子轨道，p 层有3个等等。

空间取向不同，并不影响电子的能量，因此同一亚层的几个原子轨道能量完全相同，这样的轨道称为等价轨道或简并轨道。

4. 原子轨道分布图描述的是解薛定谔方程得到的波函数ψ的值，函数值可以为正也可以为负。

形成共价键时要求同号重叠，即对成型匹配原则。

电子云角度分布图全为正。

5. 屏蔽效应：在多电子原子中，电子不但受到原子核的吸引，而且电子和电子之间也存在着排斥作用。

也就是说其余电子屏蔽了或削弱了原子核对该电子的吸引作用。

了解有机化学中的取代反应和消除反应有机化学是研究有机化合物的合成、结构、性质和反应机理的学科。

在有机化学中，取代反应和消除反应是两种基本的反应类型。

本文将对这两种反应进行详细介绍。

一、取代反应取代反应是指一个原子或者官能团被另一个原子或者官能团所代替的化学反应。

这种反应可以发生在芳香族化合物和脂环族化合物中。

取代反应的机理通常分为两个步骤：离去基团与取代试剂的竞争性结合和离去基团的离去。

常见的取代反应有烷基取代、芳基取代等。

1. 烷基取代烷基取代是指烷烃分子中的一个或者多个氢原子被官能团取代的反应。

常见的烷基取代反应有卤代烃的取代反应、醇的酸催化取代反应等。

例如，苯基溴代烷与氢氧化钠反应得到苯醇：C6H5CH2Br + NaOH → C6H5CH2OH + NaBr2. 芳基取代芳基取代是指芳香族化合物中的一个或者多个氢原子被官能团取代的反应。

常见的芳基取代反应有硝基取代、甲基取代、酰基取代等。

例如，甲苯与溴反应得到溴代甲苯：C6H5CH3 + Br2 → C6H5CH2Br + HBr二、消除反应消除反应是指分子中的两个官能团或者官能团与原子之间断裂，生成一个较大的分子以及氢气、水等小分子的反应。

常见的消除反应有酸催化消除、碱催化消除等。

1. 酸催化消除酸催化消除是指在酸性条件下，分子中的两个官能团之间发生消除反应。

常见的酸催化消除反应有醇的脱水反应、酮的脱羧反应等。

例如，乙醇在酸性条件下发生脱水反应生成乙烯：CH3CH2OH → CH2=CH2 + H2O2. 碱催化消除碱催化消除是指在碱性条件下，分子中的两个官能团之间发生消除反应。

常见的碱催化消除反应有醇的消除反应、胺的消除反应等。

例如，乙醇在碱性条件下发生酸碱中和反应生成乙烯：CH3CH2OH → CH2=CH2 + H2O总结：有机化学中的取代反应和消除反应是两种基本的反应类型。

取代反应是指一个原子或官能团被另一个原子或官能团所代替的反应，常见于烷基取代和芳基取代。

8.5 消除反应的机理9两种消除机理（E1和E2）9影响消除反应机理及其活性的因素9消除反应的方向9E2反应的立体化学9取代反应和消除反应的竞争单分子消除机理The E1 Mechanism第一步生成碳正离子，其速度慢，是决定整个反应速度的一步。

因为这一步反应中只有一种分子发生共价键的断裂，所以此反应历程称为单分子消除反应，以E1表示个E1的反应速度仅取决于卤烷的浓度，而与其它试剂(例如氢氧根负离子)的浓度无关。

H CH3H CH3•失去β－质子（被碱所接收）而生成烯烃。

E1 反应势能变化图•注意：E1反应的第一步和S N1的相同双分子消除机理The E2 Mechanism反应主要按双分子历程进行，反应不分阶段，新键的生成和旧键的断裂同时发生（协同进行）。

反应速度与反应物浓度及进攻试剂的浓度成正比，说明反应是按双分子历程进行，因此叫做双分子消除反应，以E2表示。

实验现象•(1)卤代烃脱卤代氢为二级动力学反应。

rate = k[卤代烃][碱]•(2) 消除反应的速度取决于C—X 的键能C—X 键越弱; 反应速度越快顺序: RI > RBr> RCl> RF碱试剂的影响9只有E2反应与试剂的碱性强弱、浓度有关，高浓度的强碱试剂可提高E2反应的速度。

9E1反应不受试剂的碱性和浓度的直接影响。

在E2反应中，过渡态已有部分双键的性质；烯烃的稳定性反映在过渡态的能量上，生成烯烃的稳定性大，则其过渡态的能量也低，反应所需的活化能小，反应速度快，在产物中所占的比例也多。

消除反应的立体化学（重点）在E2反应中，C－L和C－H 键逐渐断裂，π键逐渐形成，如果两个被消除的基团（L，H）和与它们相连的二个碳原子处于共平面关系（即L－C－C－H在同一平面上），在形成过渡态时，二个变形的SP3杂化轨道可以尽多地交盖（形成部分π键）而降低能量，有利于消除反应的进行。

E2 反应的立体化学反式消除与顺式消除反式共平面顺式共平面取代反应和消除反应的竞争（以自修为主）Substitution And EliminationAs Competing Reactions。

5.2.4 消除反应历程The Mechanism of Elimination Reactions从卤代烷分子中脱去HX的消除反应，可以发生在分子中两个相邻的C原子上这种消除反应叫β-消除反应。

这是有机化学中最常见的一类反应。

所谓消除反应，除非特别说明，一般是指β-消除反应。

在一个分子中，被消除的两个原子(原子团)，就离开的先后顺序来讲，可以两个同时离开，也可以不同时离开。

在不同时离开的情况下，可以是其中的任何一个先离开。

因此卤代烷的消除反应和亲核取代反应类似，存在单分子和双分子两个反应历程。

消除反应用E表示，E1和E2分别代表单分子消除反应和双分子消除反应。

(1) E1反应历程。

在E1消除反应中，第一步是卤代烷在溶剂中先离解为C+离子，然后这个C+在碱性试剂作用下失去一个β-质子而成烯烃，反应是分两步完成的:这里，E1与S N1不同的在第二步反应，E1所形成的C+离子不象SN1中那样与亲核试剂结合，而是仅β―C上的H原子以质子的形式脱去而生成双键。

第一步反应速度很慢，是整体反应速度的决定性的一步，即整体的反应速度仅取决于卤代烷的浓度，而与试剂浓度无关。

这样的反应历程称为单分子消除反应(E1)。

由于E1与SN1的反应历程相似，因此这两种反应也是相伴发生的。

(2) E2反应历程。

E2与S N2也相似。

在E2反应中，碱性试剂(OH-)进攻β―H 原子，形成一个中间过渡态，最后是β―H原子以质子形式离去，同时，C―X 键断裂，X带着共用电子对离去，在α，β―C原子之间形成一个双键，这便是E2反应:这样的反应是一步完成的。

新键的生成和旧键的断裂同时发生，其反应速度取决于过渡态的形成。

而过渡态是由卤代烷和进攻试剂组成，所以反应速度与这两种分子的浓度有关,故称为双分子消除反应(E2示)。

由于E2和S N2反应历程相似，两者也是相伴发生的,其差异仅在于OH－进攻β-H还是α-C的不同。

(3)消除反应的取向。

亲核取代反应及其影响因素航03班林三春2010011556摘要：本文分为四部分。

第一部分论述了亲核取代反应的组成部分：亲核试剂、离去基团、反应底物，特地列出了常见的亲核试剂、常见的离去基团。

第二部分论述了亲核取代反应机理，主要论述了四种：SN1、SN2、离子对机理和邻近基团参与机理，其中还包括各种机理的实验现象验证，以及对反应产物的影响，如对构型的影响。

第三部分论述了亲核反应的影响因素，主要有烃基、离去基团、溶剂和亲核试剂四种，详细地说明了这四种因素如何影响反应。

给出了判断离去基团的好坏，以及比较亲核试剂的亲核性的方法。

最后一部分论述了亲和取代反应与消除反应的竞争关系，其中包括SN1与E1竞争，SN2与E2竞争。

主要以卤代烃为例阐述的。

在论述的同时，还附有适当的图示，以及实验数据，通过比较等手段，使得论述更加有说服力。

全文通过这四个部分，详细、全面地介绍了亲核取代反应。

正文：亲核取代反应，简称SN亲核取代反应，通常发生在带有正电或部分正电荷的碳上，碳原子被带有负电或部分负电的亲核试剂（Nu:-）进攻而取代。

一、亲核取代反应的重要组成成分：亲核取代反应中涉及到的三个重要组成成分为：亲核试剂、离去基团、反应底物。

例如：BrONaBr反应中，主要作用物Br称为反应底物。

进攻反应底物的试剂CH30Na(或CH3O—)是带着电子对与碳原子结合成键的，它本身具有亲核性，称为亲核试剂，一般用Nu表示。

这类反应之所以称为亲核取代也正是因为它是由亲核试剂进攻反应底物而引起的取代反应。

反应底物上的溴原子带着电子对从碳原子上离去，所以Br-；称为离去基团，一般用L表示。

该取代反应是在与溴相连的那个碳原子上进行的，常称该碳原子为中心原子，或反应中心。

．一般的亲核取代反应可以用如下的通式表示：—L+—Nu+L。

其中R—L为反应底物，L—为离去基团，Nu—为亲核试剂，弯箭头表示电子转移的方向。

1、亲核试剂：亲核性是指：带负电荷或孤对电子的试剂即亲核试剂对亲电子原子的进攻的能力。

有机化学基础知识点整理取代反应与消除反应的竞争有机化学基础知识点整理——取代反应与消除反应的竞争有机化学是研究碳和其化合物构成、结构、性质和变化规律的科学。

在有机化学中，取代反应和消除反应是两种常见的有机反应类型。

本文将介绍这两种反应类型的基础知识点，以及它们在竞争条件下的反应规律。

一、取代反应取代反应是指一个官能团（通常是氢原子）被另一个官能团取代的反应。

取代反应主要涉及到两个关键概念：亲电子试剂和亲核子试剂。

1. 亲电子试剂亲电子试剂是具有或能形成正电荷或部分正电荷的化合物。

它们能够提供电子对，在反应中发生亲电子攻击。

常见的亲电子试剂包括卤代烃、酸、酸酐、酰卤和羰基化合物等。

2. 亲核子试剂亲核子试剂是具有或能形成负电荷或部分负电荷的化合物。

它们能够提供孤对电子，在反应中发生亲核子攻击。

常见的亲核子试剂包括氢化物离子、碱、醇、胺和亚砜等。

取代反应的反应机理多种多样，常见的机理包括亲核取代和亲电取代。

在亲核取代中，亲核子试剂攻击亲电子试剂，形成新的化学键。

而在亲电取代中，亲电子试剂发生亲电子攻击，将原有化学键断裂。

二、消除反应消除反应是指一个官能团（通常是氢原子）和一个功能基团被同时去除，从而形成双键或三键的反应。

消除反应可以分为β-消除和α-消除两种类型。

1. β-消除β-消除是指在某个官能团相邻的碳上发生消除反应。

常见的β-消除包括β-脱卤、β-脱水和β-脱醇等。

β-消除反应的机理多种多样，但最常见的机理是通过断裂 C-H 键形成新的σ 键。

2. α-消除α-消除是指在一个官能团相邻的碳和它之前的碳上发生消除反应。

常见的α-消除包括酸催化的酯类α-消除和酸催化的胺类α-消除等。

α-消除反应的机理通常是通过断裂 C-O 和 C-N 键形成新的π 键。

三、取代反应与消除反应竞争在某些情况下，取代反应和消除反应会同时发生，形成竞争关系。

这种竞争取决于反应物和反应条件。

1. 取代反应优势当反应物中存在较强的亲电子试剂或较强的亲核子试剂时，取代反应通常更有利。

有机化学基础知识点整理取代反应与消除反应的比较有机化学基础知识点整理——取代反应与消除反应的比较有机化学是化学中一个重要的分支，研究碳基化合物的结构、性质和反应。

在有机化学中，取代反应和消除反应是两个基本的反应类型。

本文将对这两种反应进行比较，来加深对它们的理解。

一、取代反应取代反应是有机化学中最基本和最常见的反应之一。

取代反应的定义是在有机化合物中一个或多个取代基被其他基团取代或替换的化学反应。

代表性的取代反应包括烷烃的卤代反应和醇的酸酯化反应等。

1.1 卤代反应卤代反应是取代反应中最典型的例子之一。

在卤代反应中，卤素（如溴或氯）取代了有机化合物中的一个或多个氢原子。

这种反应通常在光或热存在下进行，而且产物是一个含有卤素的有机化合物。

例如，甲烷和溴反应会生成溴甲烷。

1.2 酸酯化反应酸酯化反应是另一个重要的取代反应。

在酸酯化反应中，醇和酸反应生成酯。

这种反应通常需要酸性催化剂的存在，如硫酸等。

例如，乙醇和醋酸反应可以生成乙醋酸乙酯。

取代反应的特点是反应物中的一个基团被其他基团替代，化学键发生断裂和形成。

这种反应的反应机制和影响因素复杂，但常用于功能团的合成和有机化合物的改变。

二、消除反应相对于取代反应，消除反应在有机化学中使用较少，但仍然有一定重要性。

消除反应通常涉及有机化合物中的两个基团的去除，以形成双键或三键。

2.1 β-消除反应β-消除反应最常见于有机化合物中的官能团之间。

在这种反应中，有机化合物中的酸性氢原子被去除，从而使相邻碳原子上的一个或多个氢原子移除，形成双碳双键。

例如，乙烯基甲烷在碱存在下发生β-消除反应，生成乙烯。

2.2 酯酯、酮酮和炔烃的消除反应另一个常见的消除反应是酯酯、酮酮和炔烃的消除反应。

在这种反应中，有机化合物中的两个基团发生去除，从而形成双键或三键。

例如，环丙酮在高温下经过消除反应，生成丙炔。

消除反应的特点是反应物中两个基团的离开，使得化合物中的双键或三键形成。

这种反应对于有机合成中的环化反应和特定官能团的合成具有重要意义。