消去反应 联系客服

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第九章 消去反应

9.1概述

1.?-消去得卡宾或氮宾 1.1-消去

CH2NN卡宾为6电子结构

△或 hvCH2+N2

R2C=C=O△或 hvR2C+CO

CHCl3+NaOHCCl2+NaCl+H2O

RNOSO2Ar+B-HBHRN+ArSO3-氮宾(6e)

RN1. ?-消去反应

又叫1,2-消去反应, 形成不饱和键.

NN-△或 hvRN+N2

αβRCH2CH2XOH-RCH=CH2+X-+H2O

历程分为:离子型消去,自由基消去和周环历程 9.2消去反应历程

9.2.1E1,E2,E1cb及Ei历程 1、 E1历程

R'RCH2CLR''R'慢RCH2-C++LR''

R'RCH2HC+R''快βH+R'RCH=CR''

v=k[底物]

与SN1相似一级反应,可发生重排,不同处在快步骤中失去?-H. 2. E1cb历程

B-H慢O2NCHCHRLO2NCHCHRL快O2NCH=CHR+L-

β-H酸性强

一级反应,中间体为C-离子,要求β碳上连有强吸电基 3.E2消除

B-HLδ-BHRCHCH2δ-(RCHCH2L)

RCHCH2+BH+ L-协同的一步反应,无任何中间体,而E1和E1cb均为二步反应。多数情况下E2键的断裂和形成并非协同的,而且有先有后,为此提出了可变过渡理论。

过渡态中C-H键断裂程度增加δH+BBHδδC-+δB+HCCLδ-BHδ-CCLCLδCCLδ+HδCCLδ+--过渡态中C-L键断裂程度增加E1cb\似E1cb\协同E2E2

4.Ei历程(分子内的消去反应)

通过环状过渡态如羧酸酯、黄原酸酯和胺氧化物等,不需要酸碱催化。

\似E1\E1

CCHO顺式立体消除

△ORCCHOOORC=C+HOCR

OCCH3CH2CH2H-ON+Me2PhCH=CH2+HONCH3

6.2.2影响消去反应的因素 一、反应底物 1.对E1和E2

底物分子?-碳上支链增多,消去反应的活性增大。

E1的?-碳上支链增多,碳正离子更稳定;E2消除β-H机会增大,形成的烯烃更稳定;而β-C有弱吸电基时倾向于E1cb。 2. 对E和SN的相互竞争 (1)E2和SN2的竞争

XαβCCSN2亲核试剂HZ2°RXE2碱

1°RX3°RX

E2比例增加,SN2比例降低按此顺序,亲核取代的位阻增大,进攻β-H的机会增大,产物烯烃更加稳定。

(2)SN1和E1

CCSN1HE1Z

?-碳上的支链增多,SN1的快步骤众的位阻增大,有利于消除。 二、进攻试剂

1.对E1和E2的影响

强碱有利于E2,弱碱或无碱的溶剂有利于E1。 2.消除与取代的竞争 (1)强度

强碱有利于消除,弱碱强亲核试剂有利于取代反应。

CH3COO-+(CH3)2CHBrC2H5O-+(CH3)2CHBrCH3COOCH(CH3)2+Br-

100%

CH3CH2OCH(CH3)2+CH2=CHCH3

碱性 C2H5O->CH3COO- 21% 79%

强碱的浓度越高,有利于双分子,特别是E2。低浓度碱或不用碱时,质子性溶剂中单分子反应占优势,特别是SN1。见P181。 (2)进攻试剂体积

大体积的强碱易发生E2,而不利于SN2(空阻)。

CH3(CH2)15CH2CH2BrCH3O-, CH3OHMe3CO-, Me3COHRO-, ROH回流CH3(CH2)15CH=CH2+CH3(CH2)15CH2CH2OR~1%(E2)~85%(E2)99%(SN2)~15%(SN2)

三、离去基

如果离去基有利于E1和E2,不好的离去基如F-、R4N有利于E1cb(强吸电性,使β-H酸性增加)。 四、溶剂

极性大的溶剂对单分子有利,对双分子不利,对E更不利,极性小的溶剂对双分子反应有利,对单分子反应不利,对E2更有利。

定速步骤中,单分子反应的电荷产生或集中,强极性溶剂有利于中间体的溶剂化而稳定,提高反应速率。双分子反应的过渡态电荷分散,E2比SN2更分散,极性小溶剂有利于电荷分散。

δBδB--HCCXδ-Cδ-X

RX+NaOH/H2ORX+NaOH/EtOH醇 取代烯 消除

五、反应浓度

消去反应的过渡态有C-H拉长和断裂,活化能更大,升温有利于消除。

C2H5OH(CH3)CBr+C2H5ONaMe3COEt+CH2=CMe2

25℃ 9%(SN1) 91%(E1+E2) 55℃ 0% 100%(E1+E2)

9.3消去反应的方向 9.3.1Saytzeff规则

醇、卤烷、磺酸酯存在此规则,得热力学稳定的烯烃

CH3CH3CH2CBrCH3C2H5ONaCH3CH=CCH3CH3+CH3CH2C=CH2CH3

71% 29% 9.3.2 Hofmann规则

季铵碱和锍碱消除形成双键上连较少烷基的烯烃。

(CH3CH2CH2)2N(CH2CH3)2OH-△CH2=CH2+CH3CH=CH296% 4%