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有機反應
(化學術語)
鎖定
有機反應定義
早期的有機反應,包括有機燃料的燃燒反應,以及製造肥皂所用的皂化反應。當今有機反應已愈發複雜,其中幾個獲得諾貝爾化學獎的反應為:1912年的格氏反應、1950年的狄爾斯-阿爾德反應、1979年的維蒂希反應及2005年的烯烴複分解反應。
有機反應基礎知識
有機反應決定因素
有機反應存在現象
有機化學中普遍存在同分異構現象,因此為了合成具有某一特定結構的目標分子,需要引入區域選擇性、非對映異構選擇性和對映異構選擇性的概念。用伍德沃德-霍夫曼規則可以判斷周環反應能否發生,而馬氏規則和查伊採夫規則則分別可作為親電加成反應和消除反應的參考規則。
反應是藥物合成的基礎
有機反應類型
(兩種分類方式)
1 有機反應是舊鍵的斷裂和新鍵的生成。根據共價鍵的斷裂方式的不同,可以把有機反應分為自由基型、離子型和協同反應。
共價鍵的斷裂方式有兩種。一種是成鍵的一對電子平均分給兩個成鍵的原子或基團,這種斷裂方式稱均裂(homolysis)。均裂一般在光或熱的作用下發生。均裂產生的未成對電子的原子或基團.稱為自由基(或遊離基)。
另一種斷裂方式是成鍵的一對電子完全為成鍵原子中的一個原子或基團所佔有,形成正、負離子,這種斷裂方式稱為異裂(heterolysis)。酸、鹼或極性溶劑有利於共價鍵的異裂。當成鍵兩原子之一是碳原子時,異裂既可生成碳正離子.電可以生成碳負離子。自由基、碳正離子和碳負離子都是在反應過程中暫時存在的活性中間體。在有機反應中,根據生成的中間體的不同,將反應分為自由基型反應和離子型反應。通過共價鍵均裂生成自由基中間體的反應.稱為自由基型反應;通過共價鍵異裂生成碳正離子或碳負離子中間體而進行的反應稱為離子型反應。離子型反應又根據試劑的類型不同.分為親核反應和親電反應兩大類型。由親核試劑進攻而發生的反應,叫做親核反應;由親電試劑進攻而發生的反應.叫做親電反應。在這兩大類型反應中.又根據反應進行的方式分為取代反應、加成反應、消除反應等,分別稱為親核取代、親核加成、親電取代、親電加成、親核消除和親電消除等。
2 a 取代反應:有機物分子裏的某些原子或原子團被其他的原子或原子團代替的反應。包含的小類型和發生反應的有機物類別如下:
滷代:烷烴、環烷烴、苯及其同系物、酚類、醇類(與鹵化氫)等。
硝化:苯及其同系物、酚類等,一般是含有苯環的物質。
酯化:酸(無機含氧酸或羧酸)與醇生成酯和水的反應。
水解:酯類(醇酯和酚酯)、鹵代烴、糖類、二肽、多肽、蛋白質的水解等。
其他:醇之間脱水成醚、羧酸之間脱水成酸酐等。
b 加成反應:有機分子中的不飽和碳原子跟其他原子或原子團直接結合生成新物質的反應。加而成之,類似化合反應。
不飽和碳原子:該碳原子所連的原子或原子團少於4個,不一定是碳碳雙鍵或碳碳 叁鍵。
(1)含-C=C-、-C、--的物質:可與H2、X2、HX、H2O等加成。包含烯烴、炔烴、油酸、油脂、裂化汽油等一切含上述官能團的物質。
(2)醛基、酮類中的碳氧雙鍵:可與H2等加成。
(3)苯及其同系物、含苯環的物質:可與H2等加成苯環。
c 消去反應:有機物在適當的條件下,從一個分子脱去一個小分子(如水、HX等),而生成不飽和(含雙鍵或叁鍵)化合物的反應。 特點:脱去小分子後,有不飽和碳原子生成。
d 氧化反應、還原反應
氧化反應:有機物加氧或去氫的反應。
(1)醇的氧化:R-CH2OH 機物加-CHO 去氫氧化
(2)醛的氧化:2R-CHO 化:機-COOH 加氧氧化
(3)有機物的燃燒、使酸性KMnO4褪色(含碳碳雙鍵、碳碳叁鍵的物質、苯的同系物等)的反應。
(4)醛類及其含醛基的有機物與新制Cu(OH)2、銀氨溶液的反應。
(5)苯酚在空氣中放置轉化為粉紅色物質。
還原反應:指有機物加氫或去氧的反應。
(1)烯、炔、苯及其同系物、醛、酮、酚、油脂等的催化加氫。
e 聚合反應:由小分子生成高分子的反應。
(1)加聚反應:由不飽和的單體加成聚合成高分子化合物的反應。
有機反應機理
雖然有機反應的數目和反應機理數可以有無限個,但這些反應和反應機理都符合一些規律。因此,可根據反應機理的類型,將各種有機反應進一步細分。
加成反應
消去反應
消除反應涵蓋失水反應等反應,主要的機理有:E1、E2反應機理。
取代反應
有機氧化還原反應
常以氧化數或氧化態作為碳原子氧化程度的判斷:
烷烴:-4烯烴、醇、鹵代烴、胺:-2炔烴、酮、醛、偕二醇:0羧酸、酰胺、氯仿:+2 二氧化碳、四氯甲烷:+4氧化數升高的反應稱為氧化反應,分子中電子雲密度降低,氧化數降低稱為還原反應,既有升高也有降低的反應稱為歧化反應。例如,烷烴中的甲烷燃燒氧化,可得到二氧化碳,氧化數由-4升高到+4。常見的官能團氧化還原反應包括:炔烴到烯烴、烯烴再到烷烴的還原;及醇到醛,醛再到羧酸的氧化。
不對稱催化還原反應及不對稱催化氧化反應是不對稱合成中的重要內容。
1 有機還原反應
有機還原反應有以下幾種主要機理:
直接電子轉移—單電子還原,如Birch還原
加氫還原,比如Rosenmund還原反應,催化劑如Lindlar催化劑、Adkins催化劑
歧化反應,如Cannizzaro反應
不符合以上機理的還原反應如Wolff-Kishner反應。
2 有機氧化反應
有機氧化反應有以下幾種主要機理:
單電子轉移經由酸酯中間體,如鉻酸、四氧化鋨、高錳酸鉀。氫原子轉移,如自由基鹵化反應。氧氣氧化,如燃燒反應。臭氧或過氧化物氧化,如臭氧化反應,機理涉及消除反應,如Swern氧化反應、Kornblum氧化反應,及IBX酸和Dess-Martin氧化劑參與的反應
聚合反應
縮合反應
依官能團分類
其他