E1反應依據第二步驟的過渡狀態分子的立體構造，選擇成為某一種異構物產物（立體選擇），同樣的，碳陽離子轉變為烯產物的第二步驟（速率較快的步驟）也決定了反應過程中哪些取代基比較容易被取代，這就是區域選擇。

有機化學的基礎307

1.      E1反應依據第二步驟的過渡狀態分子的立體構造，選擇成為某一種異構物產物（立體選擇stereoselectivity），同樣的，碳陽離子轉變為烯產物的第二步驟（速率較快的步驟）也決定了反應過程中哪些取代基比較容易被取代，這就是區域選擇regioselectivity。

2.      中間產物碳陽離子與離去基之間已經沒有化學鍵連接了。所以，製造烯分子只需要讓C－H鍵與碳陽離子的p軌域交疊。

Gabriel注：脫去反應是指一個「烷分子」脫去2個原子後變成「烯分子」，通常脫去的2個原子，其中一個是「帶負電的原子或原子群」，例如溴陰離子Br^－、氯陰離子Cl^－、氫氧根離子OH^－，稱為離去基LG；另一個是「帶正電的質子」，也就是氫原子核H⁺。
 
脫去反應機制

注：依據烷分子的2個原子脫去的順序，分為「E1脫去反應」與「E2脫去反應」。E1脫去反應是指先脫去「離去基LG」，形成碳陽離子，然後在周遭「鹼」的誘導下，繼續脫去質子。E2脫去反應剛好相反，周遭「鹼」的吸引使烷分子先脫去「質子H^＋」，然後再脫去「離去基LG」，沒有碳陽離子中間產物。
 
E1脫去反應機制
 
E2脫去反應機制

n   環己烷的E1脫去反應 E1 Elimination in Cyclohexane Rings

3.      讓我們仔細檢查「1-溴-1-甲基環己烷1-bromo-1-methylcyclohexane」失去HBr的反應過程，這樣就可以瞭解碳陽離子失去質子可能的脫去反應選項有哪些：

4.      在第一步「速率決定步驟」，1-bromo-1-methylcyclohexane失去溴，形成三級碳陽離子。陽離子周圍有2種碳可以立刻去質子化，完成脫去反應。

Gabriel注：三級碳陽離子周遭連接3個碳，但是種類只分為2種，一種是「甲基的碳」，在分子的右上方，這種碳連接3個「氫」；另一種是「環上的碳」，位於「碳陽離子」環的左上方與右下方，它們都連接2個「氫」。

5.      「碳陽離子」位於環上，「碳陽離子」左右兩側的環是對稱的，所以己環上與「碳陽離子」連接的2個碳原子，不論哪一個原子失去質子，製造出來的產物都一樣，都是「1－甲基環己烯1-methylcyclohexene」，形成的雙鍵都在環上（環內的endocyclic）。

6.      另一種情況是，甲基的碳失去質子，製造出「亞甲基環己烷methylenecyclohexane」，產物烯的雙鍵在環的外頭（環外的exocyclic）。

7.      烯的雙鍵連接的取代基愈多，穩定度愈高。（注：所以，1-methylcyclohexene比較穩定，因為它的雙鍵連接3個碳氫原子群取代基，methylenecyclohexane比較不穩定，因為它的雙鍵連接2個碳氫原子群取代基）

8.      三級碳陽離子的球棍圖顯示，在環狀分子上，與「碳陽離子」（帶正電荷）相鄰的2個碳，它們連接的氫原子在椅子型構象的軸型位置，這2個位於正確方位的氫原子，只要其中1個氫原子核（質子）流失，就會形成產物烯。

9.      同樣的道理，甲基原子群的3個氫原子，只有一個在正確的方向（椅子型構象的軸型位置），只有這1個氫原子核（質子）脫離，才會產生烯。

Gabriel注：「正確的方向」意思是指「氫原子」的位置剛好與「碳陽離子的p軌域」平行、重疊，又稱為「共平periplanar」，這時氫與碳之間的價電子（負電）很容易受到「碳陽離子」的「p軌域」的吸引（正電），造成「氫原子核」失去唯一的電子而脫離，氫原子遺留的電子與碳自己的電子，因此滯留在2個碳原子的「p軌域」，形成產物烯的「π鍵」，如下圖：

10. 熱力學條件有利於形成較穩定的烯。以「1-溴-1-甲基環己烷」來說，當產物是雙鍵位於環內的烯是比較穩定的，因為這是「三取代烯trisubstuted alkene」，如果產物的雙鍵位於環外，這種烯比較不穩定，因為這是比較不穩定的「雙取代烯disubstituted alkene」。

11. 因此「1-溴-1-甲基環己烷」的「區域選擇化學傾向 regiochemical preference」是製造出「1-甲基環己烯1-methylcyclohexene」這樣的產物，主要的原因是這種產物的穩定性高。

12. 特別留意，產物各種異構物的比例取決於第二步驟，這不是整個反應的速率決定步驟。因此，影響反應速率的因素不太會影響烯異構物的比例，甚至毫無影響。

13. 另一個脫去反應的例子是「1-bromo-1,2-dimethylcyclohexane」去除「HBr」的脫去反應；區域選擇出來的烯分子產物有三種可能

14. 初始物質「鹵烷」失去「溴離子」，製造出「碳陽離子」，「碳陽離子」銜接3個碳原子，它們都有氫原子可以進行下一步脫去反應。

15. 因為「碳陽離子」連接的3個碳原子各自不同，所以會有3種可能的產物烯：其中1種雙鍵在環外exocyclic，另外2種雙鍵在環內endocyclic。同樣的道理，E1脫去反應各種異構物產物的比例與產物烯的穩定度有關。

16. 產量最大的產物是最穩定的異構物，它的雙鍵擁有比較多的取代基，以「1-bromo-1,2-dimethylcyclohexane」脫去「HBr」的反應來說，最穩定的產物是「1,2-dimethylcyclohexene」（因為它的雙鍵連接4個取代基）。

n   非環狀系統的E1脫去反應 E1 Elimination in Acyclic Systems

17. 環狀有機分子區域選擇異構物、幾何異構物的觀念，也能用來解釋非環狀化合物的E1脫去反應。舉例來說，「2-溴丁烷2-bromobutane」進行脫去反應，它的「離去基Br^－」位於二級碳。脫去反應可得到2種可能的產物。

18. 進行E1脫去反應路徑造成「2-溴丁烷2-bromobutane」離子化，形成「第二丁基陽離子s-butyl cation」，陽離子連接的2個碳原子，各自連接不同數量的氫原子：

19. 如果是「3號碳C-3」的電子受碳陽離子吸引，失去 C-3連接的質子Ha（路徑a），會產生2-butene的混合物，包含「順式cis」與「反式trans」烯異構物。

20. 如果是「1號碳C-1」的電子受碳陽離子吸引，失去C-1連接的質子Hb（路徑b），那就會產生1-butene。

21. 這三種烯分子產物的穩定度不一樣。最穩定的產物是trans-2-butene，產量最大，因為反應路徑(a)優於路徑(b)，因為製造產物的速率會如實反應出產物的穩定度。

Gabriel注：「2-丁烯2-butene」的數量大於「1-丁烯1-butene」是因為「2-丁烯2-butene」的雙鍵取代基比較多，分子比較穩定，熱力學上比較有利。

「2-丁烯2-butene」又分為「反式trans」與「順式cis」，「反式烯trans- butene」的數量大於「順式烯cis- butene」，因為反式烯的2個碳氫原子群取代基在雙鍵π系統平面的不同側，取代基活動的空間大，彼此不會打架相撞，立體阻礙比較少。

n   翻譯編寫 Marye Anne Fox, James K. Whitesell《Organic Chemistry》