浅谈有机化学的反应机理及影响因素

石茂原

摘 要：有机化学反应的历程是有迹可循的。影响化学反应机理的因素，如空间位阻、电子效应、亲核试剂和亲电试剂等，在有机合成过程和实际进行的化工生产中，这些因素将影响目标产物的产率。本文通过对一些效应的解释对一些典型有机物的反应进行分析，从而探讨有机化学反应中的影响因素。

关键词：有机化学 典型反应 反应机理 合成路线

中图分类号：G63 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）10（a）-0082-02

有机化学反应按中间体的不同可以分为自由基反应、离子型反应、协同反应3种。若按反应前后构型的变化可分为取代反应、加成反应、消除反应、缩合反应、重排反应、氧化还原反应和酸碱反应。以上化学反应都有一个共同的特点，都形成相对稳定的中间体，得到相对稳定的产物。本文对影响化学反应机理的因素进行分析、典型的化学反应类型进行分析。

1 影响有机化学反应的典型因素

1.1 溶剂效应

溶剂可以分为质子溶剂和偶极溶剂，两者的区别在于偶极溶剂提供了一个非极性的化学环境，反应物不会出现溶剂化。而质子溶剂则恰恰相反，它可以通过氢键作用使反应物溶剂化，进而包裹住反应物。当反应物间进行反应时，就要脱下这层外壳，在此过程中就要消耗能量。

1.2 空间效应

由于不同集团的空间位阻存在较大差异，对反应影响的强弱程度也将随之变化。基团越大其排斥力也就越大，这不利于反应物之间的接触，从而减慢反应速率。大位阻的强碱，如LDA等，往往从空间位阻小的地方进攻亲电试剂。

1.3 电子效应

电子效应大致可以分为3种，分别是诱导效应、共轭效应与场效应。其中，诱导效应是分子中原子或基团的极性不同而引起成键电子对向某一方向偏移，该偏移力的大小会随着距离的加大而急剧下降；所谓共轭效应则是指单双键交替出现或相邻原子上有p轨道的体系为共轭体系，原子的相互影响使体系内的π电子分布发生变化的效应即为共轭效应，一般来说，给电子共轭基团都有成对的电子，而吸电子共轭基团有空的轨道去容纳电子；场效应是一种空间的静电作用，其作用效果类似于氢键。

化学反应的结果则是以上几个因素综合在一起的结果。

2 几种典型的有机化学反应

2.1 卤代烃的亲和取代反应和消除反应

卤代烃的取代反应机理可以分为Sn1、Sn2机理。而它的消去反应机理又可以分为E1、E2、E1cb等机理。

Sn1反应主要受亲核试剂的浓度和亲核性大小影响，Sn2反应主要影响因素是碳正离子的稳定性。取代反应机理的机理类型主要受取代基多少影响，一般情况下，一级碳上的取代反应满足Sn1机理，因为它的空间位阻较小，亲核试剂容易进攻，而且甲基正离子处于极不稳定状态，几乎是不存在的。三级卤代烃的情况则相反，它们的亲核取代反应机理都是Sn1机理，其反应机理如图1所示。

在消去反应中，E1cb机理一般发生在有吸电子基团的化合物中。吸电子基团可以起到增强α氢的酸性，也可以稳定负电荷的作用，有利于分撒负电荷，如图2所示。

2.2 烯烃和炔烃的典型反应

烯烃与卤素单质的加成反应机理不一，与氯气加成时，是紧密电子对机理，从而完成顺势加成。在于溴加成时，由于溴的原子半径大，已经满足三元环的构成条件，于是完成了以离子为中间体的反式加成。在炔烃期待加成中，氯也是以三元环为中间体完成第一次加成。加上一个氯后，碳碳双键要比碳碳单键短，为氯形成三元环提供了条件，如图3所示。

烯烃在高温下可以与卤素单质发生取代反应。由于高温下，可以产生烯丙位自由基。烯烃与卤化氢加成时，在四氯化碳条件下，卤素会加到取代基多的一边，因为那里形成了稳定的碳正离子。在这种反应中，经常伴随着重拍现象的发生，形成一個更加稳定的碳正离子。在有过氧化物等自由基引发剂的反应中，游离出了卤素自由基，与烯烃反应，在取代基多的地方生成稳定自由基，如图4所示。

2.3 醛酮的典型反应

醛酮的官能团是羰基，羟基是一个吸电子基团，这使得醛酮可以与亲核试剂和碱反应。当羰基的α碳是手性碳时，也会对羰基加成产物的手型造成影响。

醛酮可以和格式试剂进行加成反应，空间位阻越大，产率越低，氰化物、炔化物等也可以与其进行加成反应。醛酮与醇进行加成反应，在有机合成中常被用作保护基。

α，β—不饱和醛酮，在格式试剂的作用下可以发生1、2加成和1、4加成。如果用二烷基铜锂试剂，则会发生专一的1、4加成反应。醛酮的α氢很活泼，可以被卤素取代。酸性条件下，卤化一般停留在第一步，因为形成的正离子中间体越来越不稳定。而在碱性条件下，反应难以控制，因为负离子中间体越来越稳定，形成速率越来越快。甲基酮就可以用碘仿反应鉴别，如图5所示。

3 结语

由上述分析可以看出，通过对典型有机物的分析和其产生的反应式，就可以看出其反应机理和结构性质。有机化学的反应过程受到各种内在的和外界因素的影响，对这些因素的了解的分析，是指导化学反应实验和化学生产的必要条件。

参考文献

[1] 裴坚.基础有机化学（上册）[M].北京：北京大学出版社，2017.

[2] 裴坚.基础有机化学（下册）[M].北京：北京大学出版社，2017.

[3] 裴坚.中级有机化学[M].北京：北京大学出版社，2012.