石茂原

摘 要：有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的歷程是有跡可循的。影響化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的因素，如空間位阻、電子效應(yīng)、親核試劑和親電試劑等，在有機(jī)合成過(guò)程和實(shí)際進(jìn)行的化工生產(chǎn)中，這些因素將影響目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)率。本文通過(guò)對(duì)一些效應(yīng)的解釋對(duì)一些典型有機(jī)物的反應(yīng)進(jìn)行分析，從而探討有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中的影響因素。

關(guān)鍵詞：有機(jī)化學(xué) 典型反應(yīng) 反應(yīng)機(jī)理 合成路線

中圖分類號(hào)：G63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）10（a）-0082-02

有機(jī)化學(xué)反應(yīng)按中間體的不同可以分為自由基反應(yīng)、離子型反應(yīng)、協(xié)同反應(yīng)3種。若按反應(yīng)前后構(gòu)型的變化可分為取代反應(yīng)、加成反應(yīng)、消除反應(yīng)、縮合反應(yīng)、重排反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)和酸堿反應(yīng)。以上化學(xué)反應(yīng)都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，都形成相對(duì)穩(wěn)定的中間體，得到相對(duì)穩(wěn)定的產(chǎn)物。本文對(duì)影響化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的因素進(jìn)行分析、典型的化學(xué)反應(yīng)類型進(jìn)行分析。

1 影響有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的典型因素

1.1 溶劑效應(yīng)

溶劑可以分為質(zhì)子溶劑和偶極溶劑，兩者的區(qū)別在于偶極溶劑提供了一個(gè)非極性的化學(xué)環(huán)境，反應(yīng)物不會(huì)出現(xiàn)溶劑化。而質(zhì)子溶劑則恰恰相反，它可以通過(guò)氫鍵作用使反應(yīng)物溶劑化，進(jìn)而包裹住反應(yīng)物。當(dāng)反應(yīng)物間進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，就要脫下這層外殼，在此過(guò)程中就要消耗能量。

1.2 空間效應(yīng)

由于不同集團(tuán)的空間位阻存在較大差異，對(duì)反應(yīng)影響的強(qiáng)弱程度也將隨之變化?；鶊F(tuán)越大其排斥力也就越大，這不利于反應(yīng)物之間的接觸，從而減慢反應(yīng)速率。大位阻的強(qiáng)堿，如LDA等，往往從空間位阻小的地方進(jìn)攻親電試劑。

1.3 電子效應(yīng)

電子效應(yīng)大致可以分為3種，分別是誘導(dǎo)效應(yīng)、共軛效應(yīng)與場(chǎng)效應(yīng)。其中，誘導(dǎo)效應(yīng)是分子中原子或基團(tuán)的極性不同而引起成鍵電子對(duì)向某一方向偏移，該偏移力的大小會(huì)隨著距離的加大而急劇下降；所謂共軛效應(yīng)則是指單雙鍵交替出現(xiàn)或相鄰原子上有p軌道的體系為共軛體系，原子的相互影響使體系內(nèi)的π電子分布發(fā)生變化的效應(yīng)即為共軛效應(yīng)，一般來(lái)說(shuō)，給電子共軛基團(tuán)都有成對(duì)的電子，而吸電子共軛基團(tuán)有空的軌道去容納電子；場(chǎng)效應(yīng)是一種空間的靜電作用，其作用效果類似于氫鍵。

化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果則是以上幾個(gè)因素綜合在一起的結(jié)果。

2 幾種典型的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)

2.1 鹵代烴的親和取代反應(yīng)和消除反應(yīng)

鹵代烴的取代反應(yīng)機(jī)理可以分為Sn1、Sn2機(jī)理。而它的消去反應(yīng)機(jī)理又可以分為E1、E2、E1cb等機(jī)理。

Sn1反應(yīng)主要受親核試劑的濃度和親核性大小影響，Sn2反應(yīng)主要影響因素是碳正離子的穩(wěn)定性。取代反應(yīng)機(jī)理的機(jī)理類型主要受取代基多少影響，一般情況下，一級(jí)碳上的取代反應(yīng)滿足Sn1機(jī)理，因?yàn)樗目臻g位阻較小，親核試劑容易進(jìn)攻，而且甲基正離子處于極不穩(wěn)定狀態(tài)，幾乎是不存在的。三級(jí)鹵代烴的情況則相反，它們的親核取代反應(yīng)機(jī)理都是Sn1機(jī)理，其反應(yīng)機(jī)理如圖1所示。

在消去反應(yīng)中，E1cb機(jī)理一般發(fā)生在有吸電子基團(tuán)的化合物中。吸電子基團(tuán)可以起到增強(qiáng)α氫的酸性，也可以穩(wěn)定負(fù)電荷的作用，有利于分撒負(fù)電荷，如圖2所示。

2.2 烯烴和炔烴的典型反應(yīng)

烯烴與鹵素單質(zhì)的加成反應(yīng)機(jī)理不一，與氯氣加成時(shí)，是緊密電子對(duì)機(jī)理，從而完成順勢(shì)加成。在于溴加成時(shí)，由于溴的原子半徑大，已經(jīng)滿足三元環(huán)的構(gòu)成條件，于是完成了以離子為中間體的反式加成。在炔烴期待加成中，氯也是以三元環(huán)為中間體完成第一次加成。加上一個(gè)氯后，碳碳雙鍵要比碳碳單鍵短，為氯形成三元環(huán)提供了條件，如圖3所示。

烯烴在高溫下可以與鹵素單質(zhì)發(fā)生取代反應(yīng)。由于高溫下，可以產(chǎn)生烯丙位自由基。烯烴與鹵化氫加成時(shí)，在四氯化碳條件下，鹵素會(huì)加到取代基多的一邊，因?yàn)槟抢镄纬闪朔€(wěn)定的碳正離子。在這種反應(yīng)中，經(jīng)常伴隨著重拍現(xiàn)象的發(fā)生，形成一個(gè)更加穩(wěn)定的碳正離子。在有過(guò)氧化物等自由基引發(fā)劑的反應(yīng)中，游離出了鹵素自由基，與烯烴反應(yīng)，在取代基多的地方生成穩(wěn)定自由基，如圖4所示。

2.3 醛酮的典型反應(yīng)

醛酮的官能團(tuán)是羰基，羥基是一個(gè)吸電子基團(tuán)，這使得醛酮可以與親核試劑和堿反應(yīng)。當(dāng)羰基的α碳是手性碳時(shí)，也會(huì)對(duì)羰基加成產(chǎn)物的手型造成影響。

醛酮可以和格式試劑進(jìn)行加成反應(yīng)，空間位阻越大，產(chǎn)率越低，氰化物、炔化物等也可以與其進(jìn)行加成反應(yīng)。醛酮與醇進(jìn)行加成反應(yīng)，在有機(jī)合成中常被用作保護(hù)基。

α，β—不飽和醛酮，在格式試劑的作用下可以發(fā)生1、2加成和1、4加成。如果用二烷基銅鋰試劑，則會(huì)發(fā)生專一的1、4加成反應(yīng)。醛酮的α氫很活潑，可以被鹵素取代。酸性條件下，鹵化一般停留在第一步，因?yàn)樾纬傻恼x子中間體越來(lái)越不穩(wěn)定。而在堿性條件下，反應(yīng)難以控制，因?yàn)樨?fù)離子中間體越來(lái)越穩(wěn)定，形成速率越來(lái)越快。甲基酮就可以用碘仿反應(yīng)鑒別，如圖5所示。

3 結(jié)語(yǔ)

由上述分析可以看出，通過(guò)對(duì)典型有機(jī)物的分析和其產(chǎn)生的反應(yīng)式，就可以看出其反應(yīng)機(jī)理和結(jié)構(gòu)性質(zhì)。有機(jī)化學(xué)的反應(yīng)過(guò)程受到各種內(nèi)在的和外界因素的影響，對(duì)這些因素的了解的分析，是指導(dǎo)化學(xué)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)和化學(xué)生產(chǎn)的必要條件。

參考文獻(xiàn)

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