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E1反應機制:碳陽離子中間產物
2011/07/19 08:46:19瀏覽13418|回應0|推薦0

脫去反應,就是一個烷分子失去2個與碳骨架連接的原子,然後形成雙鍵,變成烯分子;常見的脫去反應是,1個鹵烷分子,失去1個離去基(溴原子、氯原子……)與1個氫原子核,然後形成烯分子。

 

有機化學的基礎291

1.     第一類反應機制,CLG鍵非均勻斷裂,形成碳陽離子中間產物和離去基LG,這個單分子速率決定步驟完成後,接著進行快速的第二步驟CH鍵斷裂

2.     去質子H的碳與失去LG的碳彼此相連,這2個碳原子失去取代基後,各得到的1個價電子,在2個碳之間形成π鍵。

3.     第一步驟只有化學鍵的斷裂,並沒有伴隨形成任何化學鍵。第二步驟,碳氫鍵斷裂的同時,π也形成了;會產生去質子化的反應,是因為有其他的鹼拉走了質子,形成氫與鹼的共價鍵。

4.     因為第二步驟的活化能障壁低於第一步驟,進行比較容易,所以第一步驟失去離去基LG是速率決定步驟。如果進行親核性取代反應(親核劑與碳陽離子結合)的速度比失去質子快,取代反應(SN1機制)就會取代脫去反應。

5.     這個反應路徑的速度決定步驟是單分子、吸熱(第一步驟),過渡狀態十分接近碳陽離子中間產物,這種反應稱為E1 reactionE代表這脫去反應elimination1表速率決定步驟是單分子反應,是整個反應的第一步驟,也就是CLG鍵的非均勻斷裂(形成碳陽離子)。

6.     因為反應過程會形成碳陽離子中間產物,因此離去基在三級碳二級碳的位置,會比較有利於進行E1反應(二級碳或三級碳陽離子的穩定度比較高)。

n         翻譯編寫 Marye Anne Fox, James K. WhitesellOrganic Chemistry

 

研究心得:

1.     脫去反應,就是一個烷分子失去2個與碳骨架連接的原子,然後形成雙鍵,變成烯分子;常見的脫去反應是,1個鹵烷分子,失去1個離去基(溴原子、氯原子……)與1個氫原子核,然後形成烯分子。

2.     依據失去原子的方式,脫去反應可分為三種:1.先失去離去基,然後失去氫原子核,稱為E1反應機制2.離去基與氫原子核同時失去,稱為E2反應機制3.失去氫原子核,再失去離去基,稱為E1cB反應機制

3.     第一種E1反應機制,由2個獨立的步驟構成:

1)離去基脫離時,帶走它與碳之間的共價電子,製造出一個「碳陽離子」

2)碳陽離子的「氫原子核」,受到周遭環境的「鹼」的吸引脫離,留下2個共價電子;這2個共價電子很快地被碳陽離子的正電吸引,形成第二個化學鍵π

4.     這二個步驟以第1個步驟速度較慢,這是決定反應速率的步驟。第1個步驟比較慢的原因有:(1).離去基原子比較大、跟碳的引力比較強、並且(2)離去基的脫離,全靠化學鍵自行伸縮擺動斷裂,沒有任何外在誘因幫助。

5.     反應機制的定義是依據1.反應的種類與2.速率的步驟的性質1.反應的種類:脫去反應,英文稱為elimination,所以稱為E2.因為速率決定步驟是1個分子的化學鍵自行斷裂,所以稱為1。二個合起來稱為E1反應機制

6.     E1脫去反應並不是立刻從反應物變成產物,過程中必須經歷一個碳陽離子中間產物,所以碳陽離子中間產物的穩定度,會影響反應是否順利進行

7.     如果碳陽離子中間產物不穩定,反應物短暫地變成碳陽離子中間產物,很快地又會彈回去變成反應物;如果反應物的離去基連接的碳是一級碳,就會發生這種現象。一級碳是指,離去基連接的碳原子只與1個碳原子連接。

8.     如果碳陽離子中間產物穩定,反應物變成碳陽離子中間產物後,就比較有機會順利地繼續進行下一個步驟,變成產物;比較穩定的碳陽離子是三級碳二級碳,也就是離去基連接的碳原子,同時與2個或3個碳連接。

9.     十九世紀開始,全世界吹起民主風潮,一直到二十世紀,許多國家透過制憲、公投,來實行民主政治。在此之前,幾乎所有的國家或民族都是獨裁政治,獨裁政治如何成功轉變成民主政治呢?

10.  一個國家要進行民主化,要進行「脫去反應」。脫去反應會脫去2個原子,讓碳骨架的化學鍵變強,成為雙鍵的烯分子。

11.  從獨裁國家蛻變為民主國家,也要脫去2個東西:一、國家要進行除魅化,要讓社會大眾不再對政治獨裁者崇拜,然後學會獨立自主。二、國家要充分地進行國民教育,使百姓提高知識水準,變得更加地理性,脫去過舊的生活習慣與舊思維。

12.  對獨裁者進行「除魅化」的工程,重點並不是拆銅像或揭發他以前的醜聞,而是透過五育均衡並重的教育過程,栽培各領域由百姓當中出現的明星,例如運動選手、影視歌星、發明家、企業家……,當社會有更多的民間英雄、偶像出現,過去的獨裁者就會變得不重要,自然而然就除魅化了。

13.  人類在成長過程,一定需要社會典範當成偶像,來讓人類有奮鬥的目標或心理依賴的對象。但是崇拜政治權貴階級,會讓百姓變得低能與奴性,所以正常的民主國家可以崇拜明星,絕對不能崇拜政治領袖,因為那一定會造成百姓的弱智,使國家的整體競爭力逐漸下降。

14.  當百姓的知識水準愈來愈高,自然而然愈來愈理性,國民的社會競爭力就會增加,自然而然就會變得獨立自主,不想依賴政客。所以一個國家如果教育投資愈多,國民獨立自主的意識就愈強,整體社會也會愈活潑、愈多元化,各種產業因此應運而生,然後經濟自然發展,國家自然富強。

15.  如果除魅化的工程失敗,社會的文盲太多,那麼國家民主化的過程一定困難重重,甚至會反彈回去,變成獨裁統治。就像一級碳的離去基,短暫脫離又被吸引回去。

16.  如果一個國家正在進行民主化,一方面在做政治權貴除魅化的工程,另一方面在擴大教育投資,如何讓這樣的「過程」能夠持續進行順利?

17.  要充分地保障「言論自由、新聞自由」,這就像E1脫去反應要在鹼的條件下進行。「言論自由、新聞自由」讓社會弱勢者的聲音以及各領域的聲音都可以充分的發表,社會大眾因此可以打破自己過去的生活舊框架,重新認識真實的社會,也必然學會了彼此互相尊重。

18.  從事新聞工作的人都要有一個信仰:各種言論在社會當中彼此互相自由地競爭的時候,真理與反應客觀真實的言論,一定會持續發生影響力;沒有知識性、不真實的言論,一定會被社會淘汰。這是鐵律。

19.  所以充分保障新聞自由的結果,一定會讓社會大眾愈來愈瞭解客觀真實,愈來愈認清自己,愈來愈知道爭取自己的權益,因此會注重受教育的機會,並且對政治權貴階級產生厭煩感、不信任感。國家因此成功的對政治權貴除魅,並提升國民素質。

( 知識學習科學百科 )
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引用
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