苯甲醯氯

[拼音]:xiaochu fanying

[英文]:elimination reaction

使反應物分子失去兩個基團(見基)或原子,從而提高其不飽和度的反應。

分類

按失去的兩個基團在分子中的相對位置進行分類。

1,2-消除

或稱β-消除。為處於相鄰原子上的兩個基團失去後在這兩個原子之間生成π 鍵的反應。兩原子都是碳原子時就發生成烯消除反應:

1,1-消除

或稱α-消除。為同一原子上的兩個基團失去後該原子形成不帶電荷的低價結構(如卡賓或氮烯)的反應(式中R為烴基):

1,3-消除等

為分別連在1,3-或更遠的相對位置上的兩個基團消除後得到環狀產物的反應。這些反應也可看為分子內取代反應。

消除反應速率

在離子型1,2-消除反應中,帶著成鍵電子對一起從反應物分子的1位或α碳原子上斷裂下來的基團稱為離去基團(L),另一個失去的基團往往是連在2位或β碳原子上的氫,稱β氫原子。例如,1-溴丁烷與氫氧化鉀在乙醇中共熱,溴帶著鍵合電子對斷裂下來成為溴負離子,β氫原子以質子形式斷裂下來與鹼中和,同時在1和2位之間形成烯鍵:

這類消除反應的速率與滷代烷結構有關,在相同條件下以三級滷代烷最快,二級滷代烷次之,一級滷代烷最慢。由於鹼都是親核試劑,以鹼為試劑的消除反應常伴有親核取代反應,同時也可能發生重排反應,三種反應之間的競爭與滷代烷結構、試劑效能和反應條件等因素有關,強鹼和高溫有利於發生消除反應。

消除反應方向

扎伊採夫消除

二級和三級滷代烷分別有二和三個β碳原子,如其結構不相同,雖有可能得到幾個不同的消除產物,但主要得到雙鍵上取代基最多的取代乙烯。這是Α.М.扎伊採夫於1875年總結出的規律,稱為扎伊採夫規則。醇在酸性條件下加熱失水生成烯烴,也以得到扎伊採夫產物為主。

霍夫曼消除

為四級銨鹼加熱分解生成烯烴的反應,主要得到雙鍵上取代基最少的取代乙烯。這是A.W.von霍夫曼於1881年提出的規律,稱為霍夫曼規則。

離子型消除反應機理

在離子型反應中,按有關價鍵發生變化的先後順序不同,可分三種反應機理。

單分子消除反應(E1)

反應物先電離,L 斷裂下來,同時生成一個正碳離子,然後失去 β氫原子並生成π 鍵。反應分兩步進行,決定速率的電離這一步只有反應物分子參加。故E1的速率與反應物的濃度成正比,與鹼的濃迭a href='http://www.baiven.com/baike/224/296773.html' target='_blank' >任薰亍Ⅻ/p>

共軛鹼單分子消除反應(E1CB)

反應物先與鹼作用,失去β氫原子,生成反應物的共軛鹼負碳離子,然後從這個負碳離子失去 L並生成π鍵。在生成π鍵的步驟中只有共軛鹼負碳離子參加。E1CB也分兩步進行,反應速率不僅與反應物濃度成正比,也與鹼的濃度有關,其關係較複雜,在多數情況下也成正比。一般說來,只有β碳原子上連有硝基、羰基或氰基等足以穩定負碳離子的強吸電子基團的反應物,才能按E1CB機理進行反應。

雙分子消除反應(E2)

反應一步完成,L的斷裂、β氫原子與鹼中和、π 鍵的生成三者協同進行(見協同反應),反應物和鹼同時參加反應。E2的速率與反應物濃度和鹼濃度都成正比。上述三種機理以E2最普遍,但並非所有E2都完全協同。有些E2中,β氫的斷裂稍先於L的離去,情況在一定程度上與E1CB相似,稱為“接近E1CB的E2”;另一些E2的情況剛好相反,L的離去稍先於β氫的斷裂,在一定程度上與E1相似,稱為“接近E1的E2”。一般的E1、“接近E1的E2”和典型的E2等反應都以發生扎伊採夫消除為主,而E1CB和“接近E1CB的E2”卻以發生霍夫曼消除為主。

在E1和E1CB中,反應均分兩步進行,各自的活性中間體正碳離子和負碳離子都具平面結構,一般不存在立體選擇性問題。但在E2中,只有L、α和β碳及β氫四者處於共平面的空間位置,才有利於協同反應的進行,而符合這種要求的空間排列有兩種:L和β氫在α、β碳同一邊時,發生順式消除;L和β氫在α、β碳的兩邊時,發生反式消除。在大多數情況下,E2為反式消除,但不排除順式消除的可能性,甚至有些反應物由於結構的限制,只能發生順式消除。

有些反應物在 β碳原子上連有比氫更容易被路易斯鹼(見酸鹼理論)作用的基團或者根本沒有 β氫,它們就有可能發生不涉及失去 β氫的消除。連二滷代烷在碘離子或鋅的作用下發生的脫滷反應和 α,α-二烷基β-滷代酸的脫羧反應都屬於這種情況:

熱消除反應

一般在氣相進行,是不需要酸或鹼催化的單分子反應。反應物通過環狀過渡態直接把 β氫轉移到L上,同時生成π鍵,因此是順式消除,並主要得到霍夫曼產物。羧酸酯加熱至約400°C,便發生熱消除:

黃原酸酯可在約200°C發生熱消除,稱為楚加耶夫反應:

羧酸酯和黃原酸酯都容易由醇製得,所以這些熱消除是醇類間接失水成烯的方法,可藉以防止醇在酸催化直接失水中常伴有的重排。三級胺氧化物加熱約至 150°C左右也發生熱消除,稱為科普反應:

三級胺氧化物可由三級胺用過氧化氫氧化製得,產物不經分離就可進行熱消除,如以二甲亞碸或四氫呋喃為溶劑,在室溫就能發生反應。