四個反應的比較

TinyNotes

E1：一級消去反應

(1) mechanism

醇類遇酸脫去的機制
- Step1：OH donate電子給氫離子→產生oxonium ion
- Step2：rate determining step：oxonium ion脫去水，產生carbocation
- Step3：水的l.p吸引帶正電碳隔壁碳的H，產生烯類與酸根
鹵烷與弱鹼脫去的機制：
- Step1：rate determining step：碳donate電子給鹵素，產生carbocation
- Step2：極弱鹼(ex.醇)上O的lp donate電子給正電碳隔壁的氫，形成雙鍵烯類

(2) 重點

反應速率：受到carbocation的影響，其穩定性越高，反應越快。考慮到hyperconjugation與inductive effect，3級的carbocation大於2級，再大於1級
有carbocation的存在，就有機會產生rearrangement，判斷時要注意！！
當carbocation附近有2種以上的碳環境可以選擇，以接較少氫的為主，讓整個烯類的分支相對較多，也較穩定(Zaitsev rule )

(1) mechanism-鹵烷與強鹼脫去的機制

(2) 重點

(1) 鹵烷發生solvolysis溶液解的狀況下

(2) mechanism

(3) 重點

最後的產物為醇類
反應中有carbocation出現，可以推斷3>2>1，此外也有可能產生rearrangement的現象。其速率決定步驟中，主要牽涉C與鹵素鍵的斷裂，故碘化烷較氟化烷類容易反應
立體化學狀況：carbocation為平面分子，醇基可以由平面上或平面下接在C上。在實際的狀況下，兩種旋性皆會存在，然而，因為bromine脫去後仍離C較近，導致與原來相同光旋性的分子產率較低。
溶劑的影響：外界的溶劑極性越強，能夠穩定速率決定步驟中的過渡期，故能促進反應的進行

(1) 鹵烷的鹵素被另一個nucleophile所取代

(2) Step

(3) 重點

立體化學狀況：會明確的發現產物與原先的光旋性相反，稱為Walden inversion
反應受到原先鹵烷的結構影響。因為nucleophile要從背側進入鹵烷分子，如果鹵烷本身的支鏈太大，會影響到nucleophile進入的機會。故得到1>2>3。這個現象稱為steric hindrance
nucleophile的強弱也會影響反應的速率。一般判斷其強弱有幾個依準：
- 同樣原子時，帶負電者，其親核性越強
- 同列原子時，鹼性越強，其親核性越強
- 同族原子時，會發現分子量越大者越強，原因與polarizability相關
因為nucleophile常以離子化合物的形式，必須在polar的溶液中反應。影響較大的是所謂的protic與aprotic。Protic，也就是帶有質子，這樣的溶液會與nucleophile產生氫鍵，溶劑包覆nucleophile，反應速率變慢

我們會發現elimination與SN2的反應條件相當像。E2的鹵烷與強鹼反應，SN2則與nucleophile反應(OH-也為nucleophile)，到底哪個反應會發生？？

在高濃度的強鹼狀況(高nucleophile)時，脫去反應為E2，取代反應則以SN2為主。當鹼攻擊氫原子發生脫去，若攻擊帶有leaving group的碳原子時，則為取代。我們可以利用『鹵烷結構』與『鹼性』兩個方面來看

(1) 鹵烷結構(對一般的乙氧基離子 CH3CH2O-)

(2) 鹼性條件

具有強steric hindrance的鹼→脫去反應(第三丁氧基離子)
鹼性(basidity)與極化性(polarizability)的相對大小：
強鹼性→促進E2反應的產生
較弱鹼(對氫氧根而言)→促進SN2的產生
極化性強者(碘，溴)→促進SN2的產生

(3) 三級的鹵烷