文档介绍：第一章有机化学反应概论
有机化学反应与无机化学反应有较大的不同。无机化学反应为离子反应,可
以在瞬时间完成,而有机化学反应大多为分子反应,需要较长时间才能达到平衡。
一个有机化学反应式仅表明了参加反应的原料、反应所需的条件以及反应产物及
副产物,但却没有表示该反应微观上是如何进行的,即实际上经历了什么样的过
程。原料通过化学反应变成反应产物所经历的全过程称为反应历程(也称反应机
理, 。反应历程描述了试剂的进攻、旧键的断裂及断裂顺序、新
键的形成(即原子在反应时的结合)等问题。在化学反应进行时,从分子的碰撞到
分子的激烈振动直至发生旧键的断裂及新键的生成所经的时间极其短暂(约在
左右)。要在如此短暂的时间里直接观察原子与分子的运动,目前即使采用
最先进的测试手段亦无能为力。因而目前的反应历程都是根据实验结果及所观察
到的现象所作的理论推断。迄今为止,尚不能确切地说某反应历程已被完全证实。
如果提出的某一反应历程能解释所有事实,而且该历程可预测实验结果,即可说该
反应历程成立。如新的实验结果与所提出的反应历程不相符合则需将原有的历程
进行修改、补充甚至更新。
有机反应历程是有机化学最重要的研究对象之一,研究有机反应历程对有机
化学的发展有极其重要的意义。通过研究反应的历程可以揭示看起来似乎毫无联
系的数目庞大的有机化学反应的实质,只要用很少的一些基本原理便可把这些反
应联系起来。这样一来,我们便能深入系统地掌握有机化学反应,使学习过程理论
化、相关化和简单化。换句话说,我们只要掌握一些典型类别反应的规律即可了解
数以百万计的单个有机化学反应。不仅如此,深入研究反应历程,可以帮助我们选
择最佳反应条件以提高反应产率,优化反应原料以防止对环境的污染以及设计新
产品的合成等等。
研究及确定一个新的有机反应历程时一般要经过如下步骤:首先要提出一个
与已有的实验结果及理论知识相符合的可能的反应历程。其次,设计和进行实验
以检验提出的反应历程。如果新的实验结果与提出的历程相符合即可对最初提出
的历程加以肯定;如新的实验结果与假设的历程不符则需重新提出历程。
有机化学反应的分类
按反应历程分类
根据反应中旧键断裂及新键生成的方式可将有机化学反应分为离子反应、自
由基反应及分子反应等。
离子反应:通过共价键的异裂,生成两个离子而进行的反应。如反
应:
自由基反应:通过共价键的均裂生成两个带单电子的自由基而进行的反
应。如丙烯的反马氏加成:
分子反应:分子反应历程中旧键的断裂与新键的生成同时进行,反应一步
完成。如双烯合成:
按反应物与产物之间的关系分类
取代反应:在反应中一个原子或原子团被另一个原子或原子团所取代,反
应物不发生饱和度的变化。
根据进攻试剂的类型又可分为亲核取代、亲电取代及自由基取代。
亲核取代:
亲电取代:
自由基取代:
)加成反应:在反应中重键的键破裂,反应物增加了原子或原子团,反应
物的不饱和度减小。
根据进攻试剂的类型又可分为亲核加成、亲电加成及自由基加成。
亲核加成:
亲电加成:
自由基加成:
消去反应:在反应时从有机分子中失去两个原子或原子团,分子的不饱和
度增加。消去反应根据反应历程还可再分为离子消去、自由基消去及协同消去;也
可根据消去基团在分子中的位置分为消去或消去。下面所列的反应既是离
子消去又是消去。
重排反应:在反应中发生了碳骨架的变化,分子的不饱和度不变。重排反
应根据反应历程还可再分为离子重排(包括亲核重排、亲电重排)、自由基重排及协
同重排。
亲核重排: (
氧化还原反应:大多数有机反应并不直接涉及电子的得失转移,在有机分
子中引入氧或去掉氢的反应叫氧化反应;去掉氧或引入氢的反应叫还原反应。
氧化反应:
还原反应:
还有许多反应是某些反应类型的结合。
有机化学反应中的试剂
在有机化学反应中,我们常把某一种有机化合物视为反应中心(称底物、反应
物或作用物),而把另外的有机化合物或无机化合物视为试剂。如在取代反应中,
试剂往往带着被引进的取代基,而底物则在反应后与试剂提供的取代基相结合。
在有机试剂中,绝大部分是离子试剂,它们都具有偶数电子,如: 、
另外一些试剂称为自由基试剂,它们具有奇数电子,如:
离子试剂可分为亲电试剂和亲核试剂两类。在反应中接受底物的电子或与底
物共享电子的试剂称为亲电试剂;而供电子给进攻底物中带部分正电荷的原子的
试剂称为亲核试剂。
大多数反应试剂是电中性的,通常既具有亲电反应中心又具有亲核反应中心,
其中一个反应中心的反应性能往往要大一些,这种较强的反应中心即决定了该试