第九章

sp3雜化碳原子的消去反應

EliminationReactionatsp3HybridizedCarbon

2本章內容線索能發生消去反應的化合物有哪些？

鹵代烴：堿性條件下消去HX成烯

醇：酸性條件下消去水成烯

季銨堿：加熱情況下消去成烯

氧化胺：加熱情況下消去成烯

鄰二鹵代物：脫鹵成烯

乙烯型鹵代烴：強堿作用下消去HX成炔

芳香鹵代物：強堿作用下消去HX成苯炔3本章內容線索能發生消去反應的化合物有哪些？

鹵代烴：堿性條件下消去HX成烯

醇：酸性條件下消去水成烯

親核取代反應b-消去反應

因此，本章首先將詳細討論鹵代烴和醇的b-消去反應機理、活性、區域選擇性、立體化學特征，繼而討論消去反應與取代反應的競爭問題，最后介紹其他消去反應。4本章內容線索反應的機理如何？不同類型化合物的消去反應有何區別，包括區域選擇性、立體化學特征等（1）E1,E2和E1cB機理（2）E2反應和E1反應（3）E2/E1競爭（4）E/SN競爭（5）E1cB反應（6）其他消去反應三.合成應用：烯烴和炔烴的合成？反應活性Reactivity區域選擇性Regioselectivity立體化學Stereochemistry5b-消去反應在一定的條件下，分子中的一個離去基團和相鄰碳上的氫從分子中離去，形成不飽和碳-碳鍵的反應。離去基團LG一、消去反應機理消去反應的機理—E1,E2,andE1cB消去反應機理61.機理

E2反應：在堿的作用下，C—LG

鍵的斷裂與C—H

鍵的斷裂同時進行，這是一個協同的雙分子反應。二、E2Reaction7離去基團越容易離去，則反應活性越高如：RI＞RBr＞RCl＞RF

（與SN2反應相同）進攻試劑的堿性越強，則反應活性越高。如：HO﹣>CH3COO﹣（與SN2反應有所不同）反應底物中不同的烴基部分活性為：

3o＞2o＞1o（與SN2反應相反）2.影響反應活性的因素83.反應的區域選擇性一般遵循Zaitsev’srule，從含氫較少的β-碳上消去得到取代基較多的烯烴為主（穩定）。9E2反應過渡態勢能分析3.反應的區域選擇性10影響E2反應區域選擇性的因素：1)

堿的結構（BaseStructure）堿的體積增大，多取代產物減少112)離去基團（Leavinggroup）離去基團堿性增加，離去傾向減弱，越容易生成少取代產物；氟代烴E2反應中的主產物為少取代烯烴CH3O-LeavinggroupConjugate

acidpKaX=IX=BrX=ClX=FHIHBrHClHF-10-9-73.281%72%67%30%19%28%33%70%+ABBA影響E2反應區域選擇性的因素：12對以上事實的解釋：

鹵負離子中，隨著堿性增強，離去基團越不容易離去，到氟離子的堿性達到最強，當堿進攻氫時，氟離子難以離去，反應過渡態具有了似E1cB的負離子特征。

碳負離子的穩定性是30<20<10<-CH3

1020133)

底物的結構(StructureoftheSubstrates)影響E2反應區域選擇性的因素：當可以形成穩定的共軛烯烴，則以形成共軛烯烴為主要產物。14E2反應區域選擇性小結

E2

消去反應的主要產物一般為多取代烯烴(即遵循Zaitsev’s規則)，除非：

1)

堿的體積很大

2)

氟代烴(似E1cB)

3)

可形成共軛烯烴反Zaitsev’s規則154.

E2反應的立體化學（Stereochemistry）

anti-periplanarelimination(反式共平面消去)

－占優

syn-periplanarelimination(順式共平面消去)

消去16反式消去，例如1：4.

E2反應的立體化學（Stereochemistry）17

例2:*(R)4.

E2反應的立體化學（Stereochemistry）(S)Morestable18Problem

請解釋以下實驗事實:(2S,3S)-2-bromo-3-phenylbutanegives(E)-2-phenyl-2-butenebut(2S,3R)-2-bromo-3-phenylbutanegives(Z)-2-phenyl-2-butene4.

E2反應的立體化學（Stereochemistry）19Solution：4.

E2反應的立體化學（Stereochemistry）205.環狀化合物的E2消去反式消去的立體化學特征不僅影響消去反應速率（eliminationrate）,而且還會影響到反應的區域選擇性（regioselectivity）。215.環狀化合物的E2消去Example122Example2200timesfaster區域選擇性也不同5.環狀化合物的E2消去23Problem：試預測下列反應產物?5.環狀化合物的E2

消去24三、E1Reaction1.Mechanism

25不同類型的RX的相對反應活性與碳正離子穩定性順序相同（與SN1反應相同）

3o芐基型＞3o烯丙型＞2o芐基型＞2o烯丙型＞3o

＞1o芐基型~1o烯丙型~2o＞1o

＞乙烯型鹵代烴的鹵素不同，進行E1反應的活性不同：

RI＞RBr＞RCl＞RF

（與SN1反應相同）

醇的脫水反應往往在酸性條件下，先質子化后進行，因此醇的脫水反應以E1反應為主。2.E1reactionactivity

E1Reaction263.Regiochemistry---

與E2相同，一般遵循Zaitsev’srule，生成多取代烯烴為主（產物穩定性）。E1Reaction274.Stereochemistry

---

因為先生成碳正離子，順、反消去均能發生，同時得到Z

和E

烯烴，但是位阻大的基團處于雙鍵的兩側是主產物。E1Reaction28E1Reaction295.環狀化合物的E1消去消去的兩個基團不需要在a-鍵，因為E1消去并非協同的反式消去。6.E1反應中的重排306.E1反應中的重排31SummaryMechanism：碳正離子中間體Reactivity：碳正離子、離去基團Regiochemistry:Zaitsev’srule

（產物穩定性）Stereochemistry:

非反式共平面消去反式烯烴產物為主（碳正離子中間體及其構象穩定性）Rearrangment：以形成更穩定的碳正離子E1Reaction32四、E2/E1,S/E競爭問題1.E2/E1競爭AnE2reactionisfavoredbyahighconc.ofastrongbaseandanaproticpolarsolvent（非質子性極性溶劑）AnE1reactionisfavoredbyaweakbaseandaproticpolarsolvent

（質子性極性溶劑）10RX---E2only20and30RX---bothE1andE23334（強堿條件下/高濃度的好的親核試劑）鹵代烴的反應活性:SN210>20>30E230>20>1010鹵代烴易于取代，較少消去但是如果進攻試劑體積大或鹵代烴的β碳上取代基多，則消去比率大大增加2.SN/E競爭問題親核取代反應b-消去反應2.SN2/E2競爭

——10

鹵代烴四、SN/E競爭問題352.SN2/E2競爭---20

和30鹵代烴對于20鹵代烴,兩種反應都會發生。一般進攻試劑堿性越強，體積越大，則發生E2的幾率越大。反應溫度高有利于E2。30鹵代烴以E2為主。E2/E1,S/E競爭問題362.SN2/E2競爭---20and30

鹵代烴E2/E1,S/E競爭問題37弱堿有利于取代3.SN1/E1競爭鹵代烴在SN1和E1反應中的活性順序是一致的：30>20>10;RI>RBr>RCl對于20和30鹵代烴,兩種反應都會發生。反應溫度高有利于E1。親核試劑的堿性越弱，親核性越強，則越有利于SN1反應的發生

弱的親核試劑/弱堿條件下38SummaryRXSN2/E2（Nu濃、親核性強）SN1/E1

（Nu稀，親核性弱）10SN2為主。若RX或Nu有空阻，則E2占優。不能進行SN1/E1反應20SN2/E2二者均可。親核性強、β-碳位阻大、溫度低，SN2有利；堿性越強、堿體積越大、溫度越高，E2越有利。SN1/E1二者均可。溫度越高，E1越有利。30OnlyE2SN1/E1二者均可。溫度越高，E1越有利。E2/E1,S/E競爭問題堿性越強，親核性越弱，有利于消去反應；堿性越弱，親核性越強，有利于取代反應。39SubstitutionandEliminationReactionsinSynthesis堿性強，消去反應越有利。取代反應為主消去反應為主4041——Williamson醚合成Question:如何合成以下醚?SN1和SN2反應在合成上的應用42Theansweris——pathaisbetterSN1和SN2反應在合成上的應用——Williamson醚合成因為醇鈉是一個強堿，30鹵代烴容易發生消去反應。事實上，a也有可能發生消去，只是相對b較好。Why?五、E1cBReaction具有以下特點的物質容易發生E1cB反應：(1)b-碳原子上連有強的吸電子基，從而使b-氫具有較強的酸性，容易離去，且碳負離子得以穩定；(2)

離去基團難離去.例1

β-羥基酮的E1cB機制43例2

氟代烴的似E1cB反應---因為氟的堿性強，難以離去，發生似E1cB反應，得到反Zaitsev規則為主的烯烴E1cBReaction44例3

季銨堿的Hofmann消去反應

因為季銨陽離子強烈的吸電子作用，其b-氫具有較強的酸性，容易離去，因此也具有似E1cB歷程，得到反Zaitsev規則為主的烯烴。

這種選擇性被稱為Hofmann取向（Hofmann

Orientation）。季銨堿E1cBReaction45例3

季銨堿的Hofmann消去反應也具有似E1cB歷程，得到反Zaitsev規則為主的烯烴。46六、其它消去反應1、Cope消去反應（氧化胺的消去反應）分子內E2消去，順式消去，Hofmann取向472、鄰二鹵代烴消去X2的反應（六）其它消去反應483、乙烯型鹵代烴消去HX的反應493、乙烯型鹵代烴消去HX的反應比氨基