化学
什么是分子反应

2019-04-29

什么是分子反应
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单分子反应 反应机理之一,其特点是在决定反应速率的步骤中仅涉及一个反应物分子的变化.例如,在亲核取代反应过程中,第一个步骤是离去基团与中心碳原子之间的键异裂(见异裂反应),生成一个不稳定的正碳离子,这是一个慢步骤;第二个步骤是正碳离子中间体迅速与亲核试剂Nu:(或Nu:)结合,构成新键:
整个反应速率只决定于第一个慢的步骤.由于在决定反应速率的慢步骤中只有一个反应物(RL)分子参加,所以一般把按这种过程进行的反应叫做单分子亲核取代反应SN1(S代表取代,N代表亲核,1代表单分子).
在单分子亲核取代反应过程中,离解速率取决于离解后所生成的正碳离子中间体的稳定性[1],它是决定整个反应速率的步骤.而被离解出来的正碳离子中间体与亲核试剂的结合成键,是不决定反应速率的步骤.反应速率只与反应物浓度成正比,而与亲核试剂的浓度无关:反应速率=k1【RL】
k1为反应速率常数.例如,用三级卤代烃在极性较强的溶剂中与碱反应:
反应中间体(CH3)3C的稳定性是单分子反应的内在因素.极性较大的溶剂具有较大的介电能力,能促进RL离解成R和L,是单分子反应的外部条件.
在离子型消除反应中,在溶剂的影响下,离去基团先带着一对电子离去,生成的正碳离子失去一个质子,生成烯键:
与取代反应一样,反应物的离解是决定整个反应速率的步骤,并且只有一个反应物分子参加,所以将按这种过程进行的反应称为单分子消除反应E1(E代表消除,1代表单分子).E的反应速率与反应物的浓度成正比.它与SN1反应一样,也是分两步进行的,中间体也是正碳离子.
双分子反应 元反应类型之一,其特点是在决定反应速率的步骤中,涉及两个反应物分子间的变化.例如,在亲核取代反应过程中,中心碳原子与离去基团L:相连的键断裂,而亲核试剂 Nu:与中心碳原子构成了新键,在这一步反应中,亲核试剂从离去基团的背面进攻中心碳原子,当亲核试剂逐渐与中心碳原子接近而构成新键的同时,离去基团被逐渐推出中心碳原子而使原有的键断裂,二者是协同进行的.Nu:+RL—→【Nu…R…L】—→Nu-R+:L
由于有两个反应物分子参与了过渡态的形成[1],反应速率既取决于RL,也取决于Nu,所以将按这种过程进行的反应称为双分子亲核取代反应SN2(S代表取代,N代表亲核,2代表双分子).在SN2反应中亲核试剂是从离去基团的背面进攻中心碳原子,因而会引起手性碳原子的构型转化:
随着反应的进行,碳原子由sp杂化变成sp杂化,碳原子上p轨道分别与亲核试剂和离去基团的电子云重叠,然后碳原子由sp杂化变成sp杂化,同时发生构型转化:
双分子反应的反应速率 (r)与反应物的浓度和亲核试剂的浓度成正比:r=k【RL】【Nu】
式中k为反应速率常数.例如,一级卤代烃在极性较小的溶剂(如丙酮)中的碱性水NaOH+CH3Cl—→CH3OH+NaCl
r=k1【CH3Cl】【NaOH】
在双分子亲核取代反应中,反应物不倾向于离解成正碳离子中间体,这是结构因素和反应条件所决定的.溶剂的极性不够强时,亲核试剂易于接近碳而形成过渡态.
在消除反应中,在试剂进攻 β碳原子上的氢原子的同时,离去基团带着一对电子离去,在两个碳原子之间生成烯键,例如:
β位的H-C键和α 位的C-Br键的断裂与双键的生成是协同进行的.在决定反应速率步骤中有反应物分子和试剂参加,因此称为双分子消除反应E2(E代表消除,2代表双分子).E2反应为一步反应,其速率与反应物的浓度和试剂的浓度成正比:r=k【CH3CH2Br】【C2H5O】
在E2反应中,试剂还可以进攻 α碳原子,生成取代产物.因此E2和SN2反应常同时发生,二者相互竞争.
单分子反应 反应机理之一,其特点是在决定反应速率的步骤中仅涉及一个反应物分子的变化.例如,在亲核取代反应过程中,第一个步骤是离去基团与中心碳原子之间的键异裂(见异裂反应),生成一个不稳定的正碳离子,这是一个慢步骤;第二个步骤是正碳离子中间体迅速与亲核试剂Nu:(或Nu:)结合,构成新键:
整个反应速率只决定于第一个慢的步骤.由于在决定反应速率的慢步骤中只有一个反应物(RL)分子参加,所以一般把按这种过程进行的反应叫做单分子亲核取代反应SN1(S代表取代,N代表亲核,1代表单分子).
在单分子亲核取代反应过程中,离解速率取决于离解后所生成的正碳离子中间体的稳定性[1],它是决定整个反应速率的步骤.而被离解出来的正碳离子中间体与亲核试剂的结合成键,是不决定反应速率的步骤.反应速率只与反应物浓度成正比,而与亲核试剂的浓度无关:反应速率=k1【RL】
k1为反应速率常数.例如,用三级卤代烃在极性较强的溶剂中与碱反应:
反应中间体(CH3)3C的稳定性是单分子反应的内在因素.极性较大的溶剂具有较大的介电能力,能促进RL离解成R和L,是单分子反应的外部条件.
在离子型消除反应中,在溶剂的影响下,离去基团先带着一对电子离去,生成的正碳离子失去一个质子,生成烯键:
与取代反应一样,反应物的离解是决定整个反应速率的步骤,并且只有一个反应物分子参加,所以将按这种过程进行的反应称为单分子消除反应E1(E代表消除,1代表单分子).E的反应速率与反应物的浓度成正比.它与SN1反应一样,也是分两步进行的,中间体也是正碳离子.
双分子反应 元反应类型之一,其特点是在决定反应速率的步骤中,涉及两个反应物分子间的变化.例如,在亲核取代反应过程中,中心碳原子与离去基团L:相连的键断裂,而亲核试剂 Nu:与中心碳原子构成了新键,在这一步反应中,亲核试剂从离去基团的背面进攻中心碳原子,当亲核试剂逐渐与中心碳原子接近而构成新键的同时,离去基团被逐渐推出中心碳原子而使原有的键断裂,二者是协同进行的.Nu:+RL—→【Nu…R…L】—→Nu-R+:L
由于有两个反应物分子参与了过渡态的形成[1],反应速率既取决于RL,也取决于Nu,所以将按这种过程进行的反应称为双分子亲核取代反应SN2(S代表取代,N代表亲核,2代表双分子).在SN2反应中亲核试剂是从离去基团的背面进攻中心碳原子,因而会引起手性碳原子的构型转化:
随着反应的进行,碳原子由sp杂化变成sp杂化,碳原子上p轨道分别与亲核试剂和离去基团的电子云重叠,然后碳原子由sp杂化变成sp杂化,同时发生构型转化:
双分子反应的反应速率 (r)与反应物的浓度和亲核试剂的浓度成正比:r=k【RL】【Nu】
式中k为反应速率常数.例如,一级卤代烃在极性较小的溶剂(如丙酮)中的碱性水NaOH+CH3Cl—→CH3OH+NaCl
r=k1【CH3Cl】【NaOH】
在双分子亲核取代反应中,反应物不倾向于离解成正碳离子中间体,这是结构因素和反应条件所决定的.溶剂的极性不够强时,亲核试剂易于接近碳而形成过渡态.
在消除反应中,在试剂进攻 β碳原子上的氢原子的同时,离去基团带着一对电子离去,在两个碳原子之间生成烯键,例如:
β位的H-C键和α 位的C-Br键的断裂与双键的生成是协同进行的.在决定反应速率步骤中有反应物分子和试剂参加,因此称为双分子消除反应E2(E代表消除,2代表双分子).E2反应为一步反应,其速率与反应物的浓度和试剂的浓度成正比:r=k【CH3CH2Br】【C2H5O】
在E2反应中,试剂还可以进攻 α碳原子,生成取代产物.因此E2和SN2反应常同时发生,二者相互竞争.
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