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第十讲有机化学反应类型及条件

酸碱反应实际上是形成配位键的 过程。或者说Lewis酸是亲电试剂; Lewis碱是亲核试剂。
二、相关知识链接
常见的Lewis酸如H+、R+、Cl+、Br+、 BF3、AlCl3等。
它们是缺少电子不满足八隅体(氢是 二隅体)电子构型的正离子,或者含 具有空轨道可接受电子对的原子。
在反应中总是进攻反应中电子云密度 较大的部位,所以是一种亲电试剂。
+ transition stat
协同反应
三、小结:有机反应类型分类
各类反应的特点: 自由基反应常在气态下反应,常需光照、
高温或引发剂,一般无需酸或碱催化。 离子型反应很少在气态下发生,常需酸
或碱催化,溶剂化作用对反应速率的影 响较大。 协同反应的速率无论液相或气相都很少 受其它因素的影响而发生变化。
一、有机化学反应类型及条件
碳与其它原子间的σ键断裂时,可得到 碳正离子(carbonium ion或carbocation) 或碳负离子(carbanion)
异 裂
CY
C+Y
正 碳 离 子
异 裂
C Y
C + Y
负 碳 离 子
二、相关知识链接
有机酸碱概念
A 布朗斯特酸碱理论(酸碱质子理论)
凡能给出质子的物质都是酸以,能接受
一、有机化学反应类型及条件
2. 离子型反应(共价键的异裂) 共价键断裂后,其共用电子对只归属
于原共价键的某一原子,产生了正、负 离子。这种键的断裂方式叫做异裂 (heterolysis)。相应的反应称为离子型 反应(ionic reaction)
它往往被酸、碱或极性溶剂所催化, 一般在极性溶剂中进行。
E+

π 络 合物
E
+H
δ 络 合物
+E
Hale Waihona Puke EEHH
+
H
+
共振 体 结 构
第三步是δ络合物碳正离子失去而形成卤苯。
下一知识点:第三步
五、亲电反应历程(5-1)
E

+H
E
+
H
δ 络 合物
该反应过程是由亲电试剂进攻苯环而引起的反 应,称为亲电取代反应历程。在苯环上发生的 卤化、硝化、磺化、烷基化和酰基化反应都属 亲电取代反应历程。
碳正离子属于路易斯酸也是亲电试剂。
二、相关知识链接
常见的Lewis碱有: I-、OH-、CN-、 R-、H2O、NH3、ROH、烯烃和芳烃 等。
它们是负离子,或者是具有未共用电 子对的原子,或者是富电子的π键。
在反应中往往寻求质子或进攻一个带 正电的中心,是亲核试剂。
碳负离子属于路易斯碱也是亲核试剂。
一、有机化学反应类型及条件
由亲电试剂进攻而发生的反应叫亲 电反应;由亲核试剂的进攻而发生的反 应叫亲核反应。根据反应物和产物之间 的关系,又可分为亲电取代和亲电加成; 亲核取代和亲核加成。
离子型 反应
亲电反应:由亲电试剂进攻反应物而引起的反应叫做 亲电反应。
亲核反应:由亲核试剂进攻反应物而引起的反应称为 亲核反应。
一、有机化学反应类型及条件
3.协同反应
协同反应(concerted reaction) 指反应时, 分子中旧键的断裂和新键的形成同时 发生,没有自由基或离子等中间体产 生。可在光或热的作用下发生。协同 反应往往有一个环状过渡态(transition state)。
一、有机化学反应类型及条件
如Diels-Alder反应:
加成反应历程包括两个步骤。
第一步是烯烃分子受HX的影响,π电子云偏移而极化,使一 个双键碳原子上带有部分负电荷,更易于受极化分子HX的带正 电部分(H->X)或质子H+的攻击,结果生成带正电的中间体碳 正离子和HX的共轭碱X-。
CC
反应物
δ+ δ- 慢
+H X
亲 电试 剂
C C +X
+
H
下一知识点:第二步
三、小结:有机反应类型分类
反应类型分类如下表所示:
自由基取代:烷烃卤代、芳烃侧链卤代、烯烃α—H卤代
自由基反应
自由基加成:烯烃的过氧化效应,部分聚合反应
反应类型
亲电加成:烯、炔、二烯烃的加成 亲电取代:芳环上的取代反应 离子型反应 亲核加成:醛、酮的亲核加成、羟醛缩合反应 亲核取代:卤代烃、醇的SN1反应 消除反应:卤代烃和醇的E1反应 亲核加成—消除反应:羧酸衍生物的代表反应
一、有机化学反应类型及条件
共价键的断裂方式:均裂和异裂
1. 自由基反应(共价键的均裂) 共价键断裂后,两个成键原子共用的 一对电子由两个原子各保留一个,这 种断裂方式称为均裂(homolysis)。
均 裂
CY
C+Y
自 由 基
一、有机化学反应类型及条件
均裂往往在较高的温度或光的照射下 发生。
由均裂生成的带有未成对电子的原子 或原子团叫自由基或游离基(free radical)。通过共价键的均裂而发生的 反应叫做自由基反应(free radical reaction)。
协同反应(反应连续进行,一步完成):双烯合成、SN2、 E2反应
在本节课中,主要对亲电反应和亲核反应相关知识进行介绍。要弄清楚亲核反 应和亲电反应,首先要明确什么是反应物,什么是试剂。
下一知识点:反应物和试剂
五、亲电反应历程(5-1)
1、亲电加成反应历程
以烯烃和卤化氢的加成反应为例,说明亲电加成的历程。
五、亲电反应历程(5-1)
第二步是碳正离子迅速与X-结合生成卤烷。
CC + X 快
+
H
CC HX
第一步的反应速度慢,反应速度由第一步决
定,而第一步是由亲电试剂的进攻而发生的,称
亲电加成反应。烯、炔和亲电试剂的反应,二烯
烃的加成反应,脂环烃小环的开环反应加成都是 亲电加成反应历程。 (亲电试剂:卤素、卤化氢、 水、硫酸、次卤酸等)
质子的物质都碱。
HCl + H2O


Cl + H 3O +
共轭碱 共轭酸
H2SO4 + CH3OH


HSO4- + CH3OH2+
共轭碱
共轭酸
二、相关知识链接
B 路易斯酸碱理论 酸是能接受一对电子形成共价键
的物质,碱是可以提供一对电子形成 共价键的物质。即酸电子对的接受体, 碱是电子对的给予体。
下一知识点:亲电取代
五、亲电反应历程(5-1)
2、亲电取代历程 以苯和亲电试剂反应为例,说明亲电取代历程。
第一步是亲电试剂E+进攻苯环,很快地和苯环的π 电子形成π络合物,π络合物仍然还保持苯环的结构。
+ E+

E+
反应物
亲 电试 剂
π 络 合物
下一知识点:第二步
五、亲电反应历程(5-1)
第二步是π络合物进一步与苯环的一个碳原子直接连 接,形成δ络合物。
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