高等有機化學——反應機理主講教師:劉培念有機反應式正確了解有機化學反應式的書寫規范，對了解反應式的反應機理有很大的幫助。1.有機反應式書寫的幾個特點（常造成混淆）：(1)、箭頭上面有時是劑量的試劑，有時是催化劑，有時是溶劑。如：(2).有機反應常常是不平衡的。一些次要產物如鹽、水、氣體產物等經常被省略。有機反應式(3).寫在反應式右邊的產物通常是經過水處理之后的產物。有機反應式

(4).反應式箭頭上的試劑用分號隔開時，表示反應是分步驟進行（一鍋反應）。有機反應式J.Org.Chem.

1995,60,

5143-5149有機反應式

(5).反應式箭頭上的試劑被編號時，可以表示反應是分步驟進行的一鍋反應，也可以是分步反應的縮寫。有機反應的進行就是化學鍵的斷裂和再重新形成的過程。因此，寫反應機理時，首先要確定是那個化學鍵斷裂了，是那個化學鍵形成了。化學鍵的斷裂與形成判斷方法：(1).配平反應方程式

(2).對反應物和產物的所有原子（H除外）按順序進行編號！

(3).寫出斷裂和形成的σ鍵。注意：化學鍵的數目是指σ鍵的數目，因為只有σ鍵參與化學鍵的斷裂和形成，π鍵不參與。如：練習TetrahedronLetters,1995,36,4539-4542.

練習基本的有機反應種類1.加成反應2.消去反應基本的有機反應的種類3.取代反應4.重排反應有機反應機理的類型1.離子反應2.自由基反應3.周環反應4.金屬催化反應第二章極性反應的基礎知識極性反應（PolarReaction）在極性反應中，親核試劑與親電試劑發生反應。大部分極性反應是在酸性或堿性條件下進行的。1.親核試劑（Nucleophiles）

2.親電試劑（Electrophiles）親核試劑是具有能量較高的電子的化合物，能夠形成新的化合鍵。具有親核性的原子可以是中性的，也可以帶有負電荷。親電試劑含有能夠形成新的化合鍵的能量較低的空電子軌道。親電試劑可以是中性的，也可以是電正性的。親核性ⅰ.在同族元素中，周期高的原子親核性大，堿性則降低。親核性：I->Br->Cl->F-；RS->RO-大多數情況下，堿性增加則親核性增加。堿性：I-<Br-<Cl-<F-；RS-<RO-以下是一些特例：ⅱ.當親核性原子的位阻變大時，親核性大大下降，而堿性稍有增加。堿性：t-BuO->EtO-;親核性：t-BuO-<<EtO-親核性iii負電荷的離域使堿性大大下降；相對而言，親核性則只是部分下降iv.非質子極性溶劑可以溶解陰離子，因此化合物的堿性和親核性都會增加，但親核性增加得更多。親核性非親核性堿Meier’sRule離去基團離去基團注意：離去基團的PKb一般是可以反映離去基團的離去能力的，但個別是例外的，如：RCONR2可在強堿水溶液中水解。

-NR2的PKb為35，根據規則此基團的離去能力弱，但是它真正的離去基團是HNR2，PKb為10.所以此化合物具有強的親電性。C=C鍵既可以是親核性的也可以是親電性的，它的性質取決于所連的官能團的性質。一般來說，C=C鍵連有親核性官能團如RO–，R2N–，–CH2MgBr時，這個烯烴或芳香化合物是親核性的；C=C鍵連有親電性官能團如–COR,–CO2R，–CN，–NO2，–CH2X時，這個烯烴或芳香化合物是親電性的。獨特的C=C鍵（變色龍）在此要注意兩條規則：

ⅰ.在吸電子基團的β位的C原子上具有親電性。不是α位上的C原子。如：βαβαⅱ.不要把正電荷與親電性混淆親電性的原子是C原子，不是O原子。CH2-OCH3CH2=OCH3++Me2N=CH2+Me2N-CH2+獨特的C=C鍵（變色龍）酸性條件和堿性條件：pKa值堿性條件下的反應機理：酸性條件和堿性條件：pKa值酸性條件下的反應機理：酸性條件和堿性條件：pKa值酸性條件和堿性條件：pKa值第三章堿性條件下的極性反應C(sp3)-Xσ鍵的取代反應C(sp3)-Xσ鍵的消除反應SN2反應機理的親核取代反應SN2和SN2’反應機理的親核取代反應區分SN2與SN2?反應機制的關鍵在與，化學式中的雙鍵的位置有沒有發生變化，SN2反應機制雙鍵的位置不發生變化。雜原子的SN2反應機理SN2反應機理中的特例β消除反應中的E2反應機理E2反應機理的立體化學E2反應機理的立體化學C(sp2)-X的E2消除反應機理練習β消除反應中的E2’反應機理E2消除反應機理β消除反應中的E1cb反應機理E1cb反應機理（特點：兩步完成，第一步是堿進攻酸性的H原子，形成碳負離子。第二步是離去基團離去，形成新的π鍵。）（H原子的酸性很強，而且離去基團的離去性很弱時發生）β消除反應中的E1cb反應機理消除反應或取代反應的預測在C(sp3)-X化合物的反應中，以消除反應或取代反應進行主要取決于兩個最主要因素：第一，親核試劑的親核性的強弱和含有孤對電子的化合物的堿性的強弱。第二，反應底物是否Me、Bn或是伯碳，仲碳，叔碳鹵代烷烴。親核性和堿性1.親核性強，堿性弱的基團,如：Br-,I-,R2S,RS,R3P,CN-,丙二酸酯負離子等基團。

2.親核性強，堿性強的基團，如：RO-,R2N-,RC≡C-,Cl-。3.親核性弱，堿性強的基團，如：t-BuO,i-Pr2NLi(LDA),(Me3Si)2NK(KHMDS),i-Pr2NEt，DBU,DBN,TMG.親核加成反應

羰基化合物上的加成反應羰基化合物有兩個主要的共振結構式，R2C=OR2C+-O-,從第二個共振結構式中，可以看出碳原子帶有正電性，很容易發生羰基上親核加成反應。羰基化合物的α位上的氫有一定的弱酸性，在堿性條件下可被奪去，形成碳負離子。O=CR--CR2-O-CR=CR2碳負離子是一個很好的親核試劑。

堿進攻酸性的α-氫

親核試劑進攻缺電子的碳

酸和親電試劑進攻富電子的氧

羰基化合物的熱力學穩定性與共振結構式R2C+-O-的穩定性有直接的關系，羰基化合物的熱力學穩定性順序：

RCOCl<RCO2COR<RCHO<R2CO<RCO2R<RCONR2<ROCO2R<ROCONR2<R2NCONR2<RCO2-。羰基化合物的熱力學穩定性順序羰基上的加成反應（CeCl3能促進羰基上的加成反應）羰基加成反應的立體化學羰基化合物與含氮親核試劑的加成反應醛、酮與可以與胺發生加成反應，也可以和胺的衍生物（羥氨、肼、苯肼）發生反應。與一級胺反應，氮上還有氫，加成物失去一份子水，變為亞胺稱為西佛堿。亞胺在稀酸中水解，可得回原來的羰基化合物及其胺，因此可以用來保護羰基化合物。反應過程如下：二級胺與羰基化合物反應，可以生成烯胺。反應歷程如下：二級胺與羰基化合物反應

一分子醛或酮，在堿的作用下，形成碳負離子，此碳負離子與另一分子醛或酮的羰基發生親核加成反應。

反應歷程如下：羥醛縮合反應（Aldolreaction）羥醛縮合反應（Aldolreaction）Aldolreaction的立體化學Aldolreaction的立體化學Retro-aldol

反應Knoevenagel

縮合反應

（E1cb消除）Knoevenagel

縮合反應

共軛加成反應Michael加成反應RobinsonannulationRobinsonannulation第一步（Michael加成反應）Robinsonannulation第二步（Aldol

加成反應）Robinsonannulation第三步（脫水反應）思考題C(sp2）-X上的親核取代反應

羰基碳上的取代反應

許多羰基化合物（如：酯、酰氯、酰胺、酸酐）里，羰基連有離去基團，羰基碳上帶有一定的正電性，有利于親核試劑的進攻，發生親核取代反應。是加成-消除反應機理，不是SN2反應機理。

酯與胺反應生成酰胺羰基化合物在進行親核取代反應中除了會發生加成-消除反應機理之外，酰氯和酸酐還可以和醇進行消除-加成的反應機理的取代反應。

反應實例：加成-消除反應機理：酰氯和醇的酯化反應消除-加成反應機理：沒有α氫的羰基化合物不能進行此反應機理。酰氯和醇的酯化反應加成-消除反應的催化劑（I-也有類似作用）Claisen

縮合反應酯在堿的催化下縮合為β-酮酯。逆Claisen縮合反應格式試劑、金屬負氫試劑對酯基的加成反應格式試劑對酰胺的加成反應α,β-不飽和羰基化合物的烯基碳上的取代反應

α，β-不飽和羰基