• 親電體

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    親電子

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    在化學中,親電子試劑是一種通過接受電子對與親核試劑形成鍵的化學物質。 因為親電子試劑接受電子,所以它們是路易斯酸。 大多數親電子試劑帶正電,有一個原子帶有部分正電荷,或者有一個原子沒有八位電子。

    親電體主要通過加成和取代反應與親核試劑相互作用。 有機合成中常見的親電子試劑包括 H+ 和 NO+ 等陽離子,HCl、鹵代烷、酰鹵和羰基化合物等極化中性分子,Cl2 和 Br2 等可極化中性分子,有機過酸等氧化劑, 不滿足八位組規則的如卡賓和自由基,以及一些路易斯酸如BH3和DIBAL。

    有機化學

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    添加鹵素

    這些發生在烯烴和親電子試劑之間,在鹵素加成反應中通常是鹵素。 常見的反應包括使用溴水滴定樣品以推斷存在的雙鍵數量。 例如乙烯+溴→1,2-二溴乙烷:

    C2H4 + Br2 → BrCH2CH2Br

    這采用如下所示的 3 個主要步驟的形式;

    • π-絡合物的形成親電子的 Br-Br 分子與富電子的烯烴分子相互作用形成 π-絡合物 1。
    • 形成三元溴離子烯烴作為電子供體,溴作為親電子試劑。 三元溴離子2由兩個碳原子和一個溴原子組成,釋放出Br?。
    • 溴離子的攻擊溴離子被來自背面的 Br? 攻擊打開。 這產生了具有反周面構型的鄰位二溴化物。 當存在其他親核試劑(例如水或醇)時,它們可能會攻擊 2 以生成醇或醚。

    這個過程稱為 AdE2 機制(加成、親電、二階)。 碘 (I2)、氯 (Cl2)、基離子 (RS+)、汞陽離子 (Hg2+) 和二氯卡賓 (:CCl2) 也通過類似途徑發生反應。 當 Br? 在反應介質中大量過量時,將出現 1 到 3 的直接轉化。 如果烯烴具有穩定陽離子的取代基如苯基,β-溴碳正離子中間體可能占主導地位而不是 3。 有一個分離溴離子 2 的例子。

    添加鹵化氫

    鹵化如氯化氫 (HCl) 與烯烴加成,在氫鹵化反應中生成鹵代烷。 例如,HCl 與乙烯反應生成氯乙烷。 反應以陽離子中間體進行,不同于上述鹵素加成。 一個例子如下所示:

    • 質子 (H+) 添加(通過作為親電子試劑)到烯烴上的一個碳原子以形成陽離子 1。
    • 氯離子 (Cl?) 與陽離子 1 結合形成加合物 2 和 3。

    以這種方式,產物的立體選擇性,即 Cl- 將從哪一側攻擊,取決于所用烯烴的類型和反應條件。 至少,兩個碳原子中的哪一個會被H+攻擊通常是由馬爾可夫尼科夫規則決定的。 因此,H+ 攻擊帶有較少取代基的碳原子,從而形成更穩定的碳陽離子(具有更穩定的取代基)。

    這是 AdE2 機制的另一個例子。 氟化氫 (HF) 和碘化氫 (HI) 以類似的方式與烯烴反應,將得到 Markovnikov 型產物。 溴化氫 (HBr) 也采用此途徑,但有時會發生自由基過程競爭,并可能形成異構體混合物。 盡管介紹性教科書很少提及這種替代方案,但 AdE2 機制通常與 AdE3 機制競爭(下面對炔烴有更詳細的描述),其中質子轉移和親核加成以一致的方式發生。

    親電體

    每個途徑的貢獻程度取決于幾個因素,如溶劑的性質(例如極性)、鹵化物離子的親核性、碳陽離子的穩定性和空間效應。 舉個簡單的例子,空間上不受阻礙的、穩定的碳陽離子的形成有利于 AdE2 途徑,而與涉及氯離子的反應相比,更具親核性的溴離子在更大程度上有利于 AdE3 途徑。

    在二烷基取代的炔烴(例如 3-己炔)的情況下,由此過程產生的中間乙烯基陽離子非常不穩定。 在這種情況下,據信會同時發生質子化(通過 HCl)和親核試劑 (Cl-) 對炔烴的攻擊。 Ingold 標簽 AdE3(加成、親電、三階)已知該機制途徑。 由于三種化學物質在反應方向上同時碰撞是不可能的,因此據信當親核試劑攻擊時達到三分子過渡態

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