浅谈亲电加成反应是如何进行的
- 格式:doc
- 大小:122.50 KB
- 文档页数:4
苯环的亲电加成苯环的亲电加成是有机化学中一种重要的反应类型。
在这种反应中,亲电试剂与苯环发生反应,形成新的化学键。
亲电试剂可以是正离子、中性分子或负离子。
本文将重点介绍苯环的亲电加成反应及其机理。
一、苯环的亲电加成反应类型:苯环的亲电加成反应可以分为两类:电子不足亲电加成和电子富余亲电加成。
1. 电子不足亲电加成:电子不足亲电加成是指苯环上的亲电试剂与苯环中的π电子云相互作用,形成新的化学键。
代表性反应有烷基卤化反应、酰基卤化反应、酸酐酰化反应等。
烷基卤化反应是最常见的苯环亲电加成反应之一。
在该反应中,烷基卤化物作为亲电试剂与苯环发生反应,生成烷基苯。
反应机理中,烷基卤化物首先与路易斯酸作用,生成烷基正离子,然后烷基正离子与苯环中的π电子云发生亲核取代反应,形成新的化学键。
2. 电子富余亲电加成:电子富余亲电加成是指苯环上的亲电试剂与苯环中的空轨道相互作用,形成新的化学键。
代表性反应有苯环的氧化反应、硝化反应、芳基取代反应等。
苯环的氧化反应是一类重要的亲电加成反应。
在该反应中,氧化剂作为亲电试剂与苯环发生反应,生成醌。
反应机理中,氧化剂首先与苯环中的π电子云发生亲核取代反应,形成正离子中间体,然后正离子中间体再与氧化剂发生电子转移反应,形成新的化学键。
二、苯环的亲电加成反应机理:苯环的亲电加成反应机理可以分为两步:亲电试剂的激活和亲核取代反应。
1. 亲电试剂的激活:亲电试剂与路易斯酸或路易斯碱作用,发生电荷转移或电子云重排,形成活化的中间体。
这一步骤可以增强亲电试剂的亲电性,使其更容易与苯环中的π电子云相互作用。
2. 亲核取代反应:活化的亲电试剂与苯环中的π电子云发生亲核取代反应,形成新的化学键。
这一步骤可以通过亲电试剂的正离子或中间体与苯环中的π电子云发生亲核反应,也可以通过亲电试剂的空轨道与苯环中的π电子云发生亲核反应。
三、苯环的亲电加成反应应用:苯环的亲电加成反应在有机合成中具有广泛的应用。
举例说明亲电加成反应亲电加成反应啊,听起来是不是很高大上?但别担心,咱们今天就来好好聊聊这个化学反应,通过具体的例子,让大家都能明白它到底是怎么回事。
亲电加成反应,简单说,就是两个分子之间,一个带着正电或者部分正电(我们叫它亲电试剂),另一个呢,带着可以共享的电子对(我们叫它亲核部分),它们一碰头,嘿,就形成了新的化学键,两个分子就手拉手变成一个新分子了。
这个过程,就像是两个好朋友,一个带着礼物(正电或部分正电),另一个带着期待(电子对),一见面,礼物一送,关系就确定了,成了更紧密的一家子。
咱们举个例子来说明吧。
比如说,乙烯,这个大家伙在化学世界里可是个常客。
它有两个碳原子,中间连着两个双键,就像是两个好朋友手拉手,特别紧密。
但是呢,有一天,乙烯遇到了溴分子,溴分子就像是带着礼物的朋友,它有两个溴原子,每个溴原子都想找个伴儿,于是它们就带着部分正电,成了亲电试剂。
当乙烯遇到溴分子的时候,溴分子就像是被乙烯吸引住了,慢慢靠近。
乙烯的两个碳原子之间的双键,就像是两个好朋友之间的秘密通道,但是溴分子太想加入这个圈子了,于是它就试着用自己的部分正电去吸引乙烯上的一个电子对。
这一吸引可不得了,乙烯上的一个电子对被溴分子拉了过去,两个溴原子分别和乙烯的两个碳原子形成了新的化学键。
就像是两个新朋友,一个送出了礼物(部分正电),另一个接受了礼物(电子对),它们就成了好朋友,手拉手一起玩了。
这个过程,就是亲电加成反应。
乙烯和溴分子,通过这个过程,形成了一个新的分子,我们叫它1,2-二溴乙烷。
这个新分子,就像是乙烯和溴分子的孩子,继承了它们的特点,但又有自己的新面貌。
你可能会问,这个过程为什么会发生呢?其实啊,这就是化学反应的奥秘所在。
就像人与人之间有吸引力一样,分子之间也有吸引力。
而亲电加成反应,就是利用了这种吸引力,让两个分子能够紧紧地结合在一起,形成新的化学键。
这个过程,不仅仅是化学上的变化,更是一种美的体现。
化学反应中的亲电亲电加成反应机理解析化学反应中的亲电加成反应机理解析化学反应是物质之间发生变化的过程,其中亲电加成反应是一种常见的反应类型。
本文将对亲电加成反应的机理进行解析,帮助读者更好地理解这一化学过程。
一、亲电加成反应的定义和背景介绍亲电加成反应是指亲电子反应物(通常是亲核试剂)与另一个反应物(通常是含有π电子体系的亲电子试剂)之间形成新键的过程。
这种反应通常涉及到多个步骤和中间体,其具体机理可根据不同反应情况而异。
二、典型亲电加成反应的机理解析2.1 亲电加成反应的基本步骤亲电加成反应的机理通常涉及以下基本步骤:亲电子试剂的进攻,产生中间体,中间体的重排和解离,最终生成产物。
2.2 实例分析:亲电加成反应与烯烃的加成反应以烯烃与亲电子试剂发生加成反应为例,具体步骤如下:1)亲电子试剂(如卤素)先与烯烃中的π电子形成中间体。
2)中间体发生重排,形成更稳定的中间体。
3)最终中间体发生解离,生成加成产物。
2.3 亲电加成反应机理的变化与反应类型亲电加成反应并不是固定的,其机理和类型可以根据反应物的不同而有所变化。
一些常见的亲电加成反应类型包括酮与醛的亲电加成反应、烯烃与亲电子试剂的加成反应等。
三、亲电加成反应的应用亲电加成反应在有机合成中有着广泛的应用,可用于合成各种有机化合物。
例如,亲电加成反应被应用于制备药物、农药、化妆品等领域。
四、亲电加成反应的前景展望随着化学科学的发展,亲电加成反应仍然是有机化学领域一个重要的研究方向。
随着对反应机理的深入研究,人们对亲电加成反应的控制性和选择性进一步提高,将有助于开发新的合成方法和探索新的化学反应。
综上所述,亲电加成反应是一类重要的化学反应类型,通过亲电子试剂与亲电子试剂之间形成新键的过程来合成各种有机化合物。
亲电加成反应的机理可以根据不同的反应类型和反应物而有所变化,但其基本步骤包括亲电子试剂的进攻、中间体的形成、重排和解离。
亲电加成反应在有机合成和其他领域具有广泛的应用前景。
苯环的亲电加成苯环的亲电加成是有机化学中的一个重要反应类型。
亲电加成是指亲电试剂与双键之间形成新的化学键的反应过程。
在苯环的亲电加成中,苯环上的π电子云与亲电试剂发生相互作用,生成新的化学键。
苯环是由六个碳原子组成的环状结构,每个碳原子上都有一个氢原子。
苯环的π电子云非常稳定,使得苯环具有很高的稳定性和惰性。
因此,苯环对于亲电试剂来说是不活泼的,很难与之发生反应。
然而,通过引入适当的官能团,可以改变苯环的性质,使其对亲电试剂更具反应性。
苯环的亲电加成反应可以分为两类:亲电芳香取代反应和亲电芳香加成反应。
亲电芳香取代反应是指亲电试剂取代苯环上的一个氢原子,生成新的官能团的反应。
这类反应常常需要在强酸或强碱的条件下进行。
例如,硝酸可以取代苯环上的一个氢原子,生成硝基苯。
硝基苯是一种重要的有机合成中间体,可用于制备多种化合物,如苯酚和苯二酚。
亲电芳香加成反应是指亲电试剂与苯环上的双键形成新的化学键的反应。
这类反应常常需要在较强的亲电试剂存在下进行。
例如,溴水可以与苯环上的双键反应,生成溴代苯。
溴代苯是一类重要的有机化合物,可用于制备多种有机合成中间体。
除了上述两类反应,苯环的亲电加成还可以发生在其他位置上,形成不同的产物。
例如,亲电试剂可以与苯环上的氧原子或氮原子反应,生成醚类化合物或胺类化合物。
这些化合物在有机合成中也具有重要的应用价值。
在苯环的亲电加成反应中,选择适当的亲电试剂是非常关键的。
常用的亲电试剂包括溴水、硝酸、酸性高锰酸钾等。
通过选择不同的亲电试剂,可以实现对苯环不同位置的亲电加成反应。
总结起来,苯环的亲电加成是有机化学中重要的反应类型。
通过引入适当的官能团,可以改变苯环的性质,使其对亲电试剂更具反应性。
亲电芳香取代反应和亲电芳香加成反应是苯环亲电加成的两类典型反应。
选择适当的亲电试剂,可以实现对苯环不同位置的亲电加成反应。
苯环的亲电加成反应在有机合成中具有广泛的应用价值,为合成各类有机化合物提供了重要的方法和途径。
浅谈亲电加成反应是如何进行的一、什么是亲电加成:亲电加成反应,简称亲电加成,是不饱和键的加成反应,是π电子与实际作用的结果。
π键较弱,π电子受核的束缚较小,结合较松散,因此得作为电子的来源,给别的反应物提供电子。
反应时,把它作为反应底物,与它反应的试剂应是缺电子的化合物,俗称亲电试剂。
广义上的亲电加成反应是由任何亲电试剂与底物发生的加成反应。
亲电加成中最常见的不饱和化合物是烯烃和炔烃。
二、亲电加成的反应机理:○1、碳正离子机理○2、离子对机理○3、环鎓离子机理○4、三中心过度态机理1、机理表现如图:碳正离子机理离子对机理环鎓离子机理氢氧根离子与溴己烷发生双分子亲核取代反应中的过渡态示意图:2、反应采取哪种机理进行与亲电试剂和不饱和化合物的性质、溶剂的极性和过渡态的稳定性等有很大的关系:一般来说,卤素加成反应中,溴与烯烃的加成反应主要按照环鎓离子中间体机理进行,而氯与烯烃的加成反应主要按照碳正离子机理和离子对机理进行。
(这主要是因为两种卤素原子电负性和原子半径不同,溴的孤电子对容易和碳正离子P轨道重叠,而氯则不同。
)3、不同的机理也会产生立体选择性不同的产物:碳正离子机理得到顺式加成和反式加成产物的混合物,离子对机理得到的是顺式加成产物,而环鎓离子机理得到的是反式加成产物。
对不对称的亲电加成反应来讲,反应一般符合马氏规则,产物具有区域选择性。
但双键碳上连有吸电子基或以有机硼化合物做亲电试剂时,产物是反马氏规则的。
4、亲电试剂进攻芳香环时,主要发生的不是亲电加成反应,而是亲电芳香取代反应。
三、主要的亲电加成反应类型:1、烯烃:卤素加成反应、加卤化氢反应、水合反应、氢化反应、羟汞化反应、硼氢化-氧化反应、Prins反应、以及与硫酸、次卤酸、有机酸、醇和酚的加成反应2、炔烃:卤素加成反应、加卤化氢反应以及水合反应。
(由于SP碳原子的电负性比SP2的碳原子的电负性强,与电子结合的更为紧密,所以炔烃的亲电加成反应一般要比烯烃的慢。
大学有机化学反应方程式总结亲电加成和亲核取代反应在有机化学中,亲电加成和亲核取代反应是两种常见的反应机理。
它们在有机合成中具有重要的地位,能够合成各种有机化合物。
本文将对亲电加成和亲核取代反应的机理和常见的反应方程式进行总结。
亲电加成反应是指通过亲电试剂攻击有机化合物中的亲电性较强的部分,从而形成共价键和新的化合物。
亲电试剂可以是正离子或中性分子,常见的有卤代烷、氯化亚砜、硫酮等。
亲电加成反应的机理通常包括四个步骤:1. 亲电试剂进攻:亲电试剂通过正电荷或δ+部分攻击有机分子的亲电性较强的部分;2. 形成共价键:亲电攻击后形成新的化学键,生成中间体;3. 步骤二反应完成:通过负离子或中性分子的攻击,使得步骤二生成的中间体去离子,生成产物;4. 氢离子回收:再生负离子或中性分子的离子,进行下一轮反应。
亲电加成反应的反应方程式常常以杂环化合物的形式出现,例如:环氧化酮的开环反应、环胺的开环反应等。
下面是几个亲电加成反应的常见例子:1. 环氧化酮的开环反应:[图1]2. 氨的亲电加成反应:[图2]3. 烯烃的亲电加成反应:[图3]亲核取代反应是指通过亲核试剂攻击有机分子中较强亲核性的部分,从而发生反应。
亲核试剂可以是负离子或中性分子,常见的有水、氨、醇等。
亲核取代反应通常包括三个步骤:1. 亲核试剂进攻:亲核试剂通过负离子或δ-部分攻击有机分子的亲核性较强部分;2. 形成新的化学键:亲核攻击后,在反应物中形成新的共价键;3. 步骤二反应完成:通过离子或中性分子的离去,生成产物。
亲核取代反应的常见反应方程式有醇的取代反应、酯的加水反应等。
下面是几个亲核取代反应的常见例子:1. 醇的取代反应:[图4]2. 酯的加水反应:[图5]3. 卤代烃的取代反应:[图6]亲电加成和亲核取代反应是大学有机化学中重要的反应机制,对于有机化合物的合成有着重要的意义。
在实际应用中,根据具体反应需要选择适当的试剂和条件,合理设计反应方程式,才能获得所需的产物。
化学反应中的亲电加成反应机理探讨化学反应是物质转化的过程,其中亲电加成反应是一种常见的反应类型。
在这篇文章中,我们将探讨亲电加成反应的机理以及其在化学反应中的重要性。
亲电加成反应属于反应物中亲电性物种与亲电性较低的物种之间的反应。
这种反应的机理主要涉及到亲电受体和亲电受体两个步骤。
在第一个步骤中,亲电性物种(通常是亲电性较高的分子或离子)通过提供一个亲电子对与亲电性较低的物种中的亲核性部位结合。
这个过程中,亲电性物质中的孤对电子或是氧、氮等元素上的亲电子对可以以共价键的形式与亲核性物质中的亲核性部位结合。
例如,对于烯烃的亲电加成反应,亲电性物质通常是一个电子亏损的分子。
它的亲电性中心可以是一个电子缺失的原子或是一个具有正电荷的离子。
当它与烯烃分子中的π键结合时,会通过共用电子对的形式形成一个新的化学键。
在第二个步骤中,亲电性物质中的亲电性中心得到亲核性部位提供的一个亲电子对,并释放出一个亲电子位。
这个过程中,亲电性物质的亲电性中心会经历电子的亲核性替代而与亲核性电子形成新的化学键。
亲电加成反应机理的探讨离不开两个关键因素:亲电中心的亲电性和亲核性部位的亲核性。
亲电中心的亲电性越高,反应速率越快。
在一些情况下,亲电中心的亲电性会受到分子结构的影响,例如共轭体系的存在可能会增加中间体的稳定性,从而加速亲电加成反应的进行。
另一方面,亲核性部位的亲核性也是决定亲电加成反应速率的一个重要因素。
亲核性部位的亲核性越高,越容易与亲电性物质中的亲电中心结合,从而促进反应的进行。
类似地,亲核性部位的亲核性也可能受分子结构的影响,例如通过酸性或碱性的调节可以增强亲核性部位的亲核性。
亲电加成反应在有机合成中广泛应用。
它可以用于构建新的碳-碳键或碳-其他原子键,从而合成具有特定结构和功能的有机分子。
通过选择合适的亲电性物质和亲核性部位,可以实现对反应产物的控制。
此外,亲电加成反应还常见于药物合成、材料科学和天然产物合成等领域。
烯烃的亲电加成和羰基的亲核反应烯烃的亲电加成和羰基化合物的亲核反应是有机化学中常见的两种反应类型。
在这篇文章中,我们将逐步回答下面的问题,以解释这两种反应的基本原理和机理。
1. 什么是亲电加成和亲核反应?亲电加成和亲核反应是有机化学中两种基本的反应类型。
亲电加成反应是指亲电体(通常为一个电子欠少的分子或离子)与烯烃(具有共轭双键)之间的反应,亲电体与烯烃的π电子进行相互作用,并形成新的化学键。
亲核反应则是指亲核物质(通常为带有一个或多个孤电子对的原子或分子)与羰基化合物(含有一个碳-氧双键)之间的反应,亲核物质的孤电子对攻击羰基碳原子,形成新的化学键。
2. 亲电加成反应的机理是什么?在亲电加成反应中,亲电体通常是一个离子化合物,如溴离子(Br-)、负离子(如氰离子CN-)或正离子(如卤化亚铜Cu+)。
首先,由于烯烃的π电子丰度较高,它们会引起亲电体的偏向,使其靠近烯烃双键。
接下来,亲电体中的一个原子(通常为电负性较高的原子)攻击烯烃中的一个π电子,形成一个中间体,也称为环状的质子化物种。
最后,通过质子的迁移和消除反应,中间体会转化为有机产物。
亲电加成反应通常遵循马尔科夫尼科夫规则,即在不对称的烯烃上具有更高的亲电攻击基团(较高的选择性)。
3. 亲核反应的机理是什么?在亲核反应中,亲核物质通常是含氧或含氮的化合物,如氨(NH3)、水(H2O)或醇(ROH)。
首先,亲核物质中的孤电子对靠近羰基双键的碳原子,形成一个中间体。
与亲电加成反应不同,亲核反应中形成的中间体通常是阴离子或中性分子。
接下来,中间体与亲核物质之间的电子重新排列,形成新的化学键,最终生成产物。
与亲电攻击不同,亲核反应通常是在对称的羰基化合物上反应,因此选择性较低。
4. 亲电加成和亲核反应的例子是什么?亲电加成反应的经典例子包括溴化物与乙烯反应生成1,2-二溴乙烷、氰化物与烯烃反应生成氰基化合物等。
而亲核反应的例子包括氨与醛反应生成氨基醇、水与酮反应生成醇等。
亲电加成取代反应机理主要分为三个步骤:
亲电试剂的进攻:亲电试剂通过提供正电荷或亲电子的试剂,与亲电反应物中的电子丰富的位点之间形成临时的化学键。
亲电试剂可以是正离子(如Br+,SO3)或中性分子(如HBr,Cl2)。
在亲电加成反应中,π电子与亲电试剂作用,消除该不饱和键。
中间体的形成:亲电试剂的正电性部分先和芳香环(一般是苯环或者有芳香性的杂环化合物)形成π络合物,然后再转化为σ络合物。
由催化剂或路易斯碱拔去质子氢回到芳环结构。
最终产物的生成:催化剂或路易斯碱的参与,使亲电子试剂进攻电子云密度较大的区域,形成新的碳-碳键或者使原有的碳-碳键断裂。
另外,在亲电加成反应中,进攻的亲电试剂是卤化氢一般发生的是碳正离子机理,质子氢从卤离子上脱去,破坏较弱的π键,产生中间体碳正离子,然后亲电试剂的负电部分加成到碳正离子上。
值得注意的是,卤离子和碳正离子形成卤代烷速率非常快,该反应的最终速度取决于碳正离子生成的那一步。
卤离子进攻碳正离子的方向不同,也会有顺式加成和反式加成两种产物。
由于中间体有碳正离子生成,可能会发生碳正离子的重排现象。
化学反应的亲电加成机理化学反应是物质发生转化的过程,其中亲电加成反应是一种重要的反应类型。
亲电加成机理是指一种化学反应中亲电子试图进攻亲核试图吸引而形成新的共价键的机制。
本文将通过对亲电加成机理的深入探讨,来帮助读者更好地理解化学反应中的亲电加成过程。
一、亲电加成的基本概念亲电加成是一种重要的化学反应机制,其中亲电子试图进攻亲核试图吸引。
亲电子是电子亏损的物种,具有正电荷或正电性区域,而亲核试图吸引的是电子富集的物质,具有负电荷或负电性区域。
亲电加成通常发生在碳-碳或碳-氧双键上,经过亲电加成反应,原来的双键会被断裂,新的共价键会形成。
二、亲电加成机理的步骤亲电加成机理可以分为四个步骤:亲电试图接近亲核,形成一个临时中间体,断裂原有的π键,形成新的σ键,最后释放出亲电子试图。
第一步:亲电试图接近亲核在亲电加成中,亲电子会试图接近亲核试图。
当亲电子接近亲核时,亲核试图吸引亲电子,形成临时中间体。
这一步是亲电加成反应的起始阶段。
第二步:形成临时中间体在接近亲核的过程中,亲电子与亲核试图形成一个临时的中间体。
这个中间体是暂时的,很容易被进一步的反应或者其他因素所影响。
第三步:断裂原有π键在形成临时中间体之后,原有的π键会被断裂。
这个断裂过程伴随着电子重新排布的过程,使得原有的π键成为一个新的σ键。
第四步:形成新的σ键,释放出亲电子通过断裂原有的π键,形成新的σ键。
这个新的σ键将亲电子释放出来,并使得亲电加成反应得以完成。
三、亲电加成机理的应用亲电加成机理在有机化学中广泛应用。
许多有机反应都遵循亲电加成的机理,例如酮和亲核试图发生加成反应,生成醇。
酯的水解反应、烯烃的氢化反应等也都是亲电加成机理的例子。
通过了解亲电加成机理,化学家能够更好地理解化学反应的本质,并且能够有针对性地设计合成路线,提高化学反应的效率和选择性。
四、亲电加成机理的实例为了更好地理解亲电加成机理,以下是两个典型的亲电加成反应实例:实例一:亲电加成反应中的酮和亲核试图酮分子中的羰基碳是亲电子试图,而亲核试图可以是一个负离子。
亲电加成三分子机理1. 介绍亲电加成三分子是指一种特殊的化学反应机制,其中涉及三个分子参与反应,并且反应中的一个分子作为亲电试剂与其它两个亲核试剂反应。
这种机制在有机合成中起着重要的作用,能够合成多种有机化合物,具有广泛的应用价值。
本文将详细介绍亲电加成三分子的机理。
2. 亲电试剂亲电试剂是指能够接受或亲近电子进行反应的化合物。
它们通常是电子亲和性较强的物质,如卤代烷、醛、酮等。
亲电试剂能够提供有效的正离子中心,从而与亲核试剂进行反应。
3. 亲核试剂亲核试剂是指能够捐赠或攻击亲电试剂的电子对的化合物。
亲核试剂通常具有孤对电子或π电子,如醇、胺、硫醇等。
亲核试剂能够攻击亲电试剂的正离子中心,从而产生新的化学键。
4. 亲电加成三分子的反应机理亲电加成三分子的反应机理涉及三个分子的相互作用和转移。
下面以最常见的亲核取代反应为例进行具体介绍。
4.1 反应前的准备反应开始时,亲电试剂与两个亲核试剂分别发生反应生成两个中间体。
这些中间体之后会相互作用形成最终的产物。
4.2 亲电试剂的攻击在第一步中,亲电试剂与其中一个亲核试剂发生反应。
亲电试剂的正离子中心会被该亲核试剂攻击,形成一个新的化学键。
同时,亲电试剂的一个取代基会与另一个亲核试剂生成一个轻微带电的中间体。
4.3 亲核试剂的攻击在第二步中,另一个亲核试剂与前一步中产生的中间体反应。
亲核试剂的亲核特性使其攻击轻微带电的中间体,形成一个新的化学键。
此时,亲电试剂的所有取代基都已被替换,最终产物生成。
4.4 反应的选择性和立体化学亲电加成三分子反应的选择性和立体化学常常受到反应条件和反应物的影响。
不同的反应条件和反应物可以导致不同的产物生成,并且可以控制产物的立体化学特性。
5. 应用亲电加成三分子机理在有机合成中具有广泛的应用。
通过仔细选择亲电试剂和亲核试剂的组合,可以合成各种有机化合物,包括药物、天然产物和功能性分子。
此外,亲电加成三分子机理还可以用于合成手性化合物,具有重要的应用前景。
浅谈亲电加成反应是如何进行的
一、什么是亲电加成:
亲电加成反应,简称亲电加成,是不饱和键的加成反应,是π电子与实际作用的结果。
π键较弱,π电子受核的束缚较小,结合较松散,因此得作为电子的来源,给别的反应物提供电子。
反应时,把它作为反应底物,与它反应的试剂应是缺电子的化合物,俗称亲电试剂。
广义上的亲电加成反应是由任何亲电试剂与底物发生的加成反应。
亲电加成中最常见的不饱和化合物是烯烃和炔烃。
二、亲电加成的反应机理:
○1、碳正离子机理
○2、离子对机理
○3、环鎓离子机理
○4、三中心过度态机理
1、机理表现如图:
碳
正
离
子
机
理
离
子
对
机
理
环
鎓
离
子
机
理
氢氧根离子与溴己烷发生双分子亲核取代反应中的过渡态示意图:
2、反应采取哪种机理进行与亲电试剂和不饱和化合物的性质、溶剂的极性和过渡态的稳定性等有很大的关系:
一般来说,卤素加成反应中,溴与烯烃的加成反应主要按照环鎓离子中间体机理进行,而氯与烯烃的加成反应主要按照碳正离子机理和离子对机理进行。
(这主要是因为两种卤素原子电负性和原子半径不同,溴的孤电子对容易和碳正离子P轨道重叠,而氯则不同。
)
3、不同的机理也会产生立体选择性不同的产物:
碳正离子机理得到顺式加成和反式加成产物的混合物,离子对机理得到的是顺式加成产物,而环鎓离子机理得到的是反式加成产物。
对不对称的亲电加成反应来讲,反应一般符合马氏规则,产物具有区域选择性。
但双键碳上连有吸电子基或以有机硼化合物做亲电试剂时,产物是反马氏规则的。
4、亲电试剂进攻芳香环时,主要发生的不是亲电加成反应,而是亲电芳香取代反应。
三、主要的亲电加成反应类型:
1、烯烃:卤素加成反应、加卤化氢反应、水合反应、氢化反应、羟汞化反应、硼氢化-氧化反应、Prins反应、以及与硫酸、次卤酸、有机酸、醇和酚的加成反应
2、炔烃:卤素加成反应、加卤化氢反应以及水合反应。
(由于SP碳原子的电负性比SP2的碳原子的电负性强,与电子结合的更为紧密,所以炔烃的亲电加成反应一般要比烯烃的慢。
)
四、马氏规则:
马尔科夫尼科夫规则简称“马氏规则”。
马氏规则规定:在烯烃的亲电加成反应中,加成试剂的正性基团将加到烯烃双键(或三键)取代基较少的(或含氢较多)的碳原子上。
它阐明了在加成试剂与烯烃发生反应中,如可能产生两
种异构体时,为何往往只产生其中的一种。
例如,在卤化氢对异丁烯的加成反应中,HX 的正离子H连接到双键末端的碳原子上,形成叔卤代物。
马氏规则的这种具有选择性的加成称为区位选择,可以用电子效应来阐明。
带正电荷部分的Y首先进攻双键,它倾向于加成到双键中电子密度较高的一端,同时所生成的正碳离子一端带有取代基。
由于烷基的超共轭稳定作用,有利于正电荷的分散,结构式a比b稳定,是加成反应的主要方向。
因此,马氏规则可以用来预示亲电加成反应的方向。
马氏规则可用另一种方法表述:不对称烯烃与极性试剂加成时,试剂中正离子或带部分正电荷部分加到重键中带有部分负电荷的碳原子上,而试剂中负离子或带部分负电荷部分加到重键中带有部分正电荷的碳原子上。
如此表述,不仅适用于不含氢原子的加成试剂,也适用于分子中含有含有吸电基的不饱和烃的衍生物。
五、马氏加成的原因:
马氏规则的原因是亲电加成反应中生成了较为稳定的碳正离子。
加上一个H+的碳原子会使其他碳原子上引入一个正电荷,形成一个碳正离子。
由于诱导效应和超共轭效应,取代基(碳上连接的碳或给电子基团)。
越多的碳正离子约为稳定。
而加成反应的主要产物会由一个更加稳定的中间体产生。
所以烯烃加溴化氢时,溴化氢中的氢总是加在连氢最多的碳上,而卤素基团加在连氢最少的碳上。
然而,其它比较不稳定的碳正离子仍然存在,通过它们生成的产物是不符合马氏规则的,通常是反应的副产物。
这个规则可以概括为“氢多加氢”或“富者愈富,而穷者愈穷”:连氢多的碳会得到另外的氢,而连氢少的碳会得到另外的取代基。
对于其他不对称亲电试剂也是如此。
正电基团加到取代少的碳上,负电基团加到取代多的碳上。
六、反马氏规则:
不对称烯烃与卤化氢等亲电试剂发生加成反应的取向与按马氏规则预测的取向不一致时,称为反马氏规则。
反马氏规则的情况大致有两种:(1)在光及过氧化物作用下,发生了游离基加成反应(参见过氧化物效应);(2)当亲电试剂中氢原子的电负性大于所连的原子或原子团时,从形式上看加
成的取向是违反马氏定律的。
具体的例子如:三氟乙烯和氯化氢加成违反马氏定则;烯烃的硼氢化是反马氏的,等等。
很多反应的区域选择性性质都与马氏规则所做的预测相悖,这些反应称反马氏规则的反应。
氢加到含氢较少的碳原子上,卤素等负电基团加成到了含氢较多的碳原子上。
反马氏规则的一个例子是吸电子基团取代的烯烃与亲电试剂的反应。
受诱导效应影响,当烯烃双键碳上连有-CF3等吸电子基时,直接与这些基团相连的碳原子带有部分负电荷,它所形成的碳正离子是不稳定的。
虽然亲电加成仍然符合电性规律,但是H+会加到远离吸电子基的双键碳上,生成反马氏规则的产物。
硼氢化-氧化反应是常见的反马氏规则反应之一,同时反马氏规则的性质也可以发生在炔烃的亲电加成反应上。