干货 | 初级有机反应机理

A-Level有机化学部分在历年出的真题当中可谓一直是一个大考点，动辄7-8分的问题，如果没搞清楚具体反应丢分就太不值得了。

下面就带领大家好好梳理一遍Organic Mechanism的各项反应。

A-level化学当中涉及的有机反应，基本有如下几种：

Free Radical Substitution

举例反应有Methane with chlorine

Electrophilic addition

举例反应有Alkenes with hydrogen bromide

Alkenes with bromine

Alkenes with sulphuric acid

Nucleophilic substitution

举例反应有 Haloalkanes with hydroxide ions

Haloalkane with cyanide ions

Haloalkane with ammonia

Elimination

举例反应有 Hydrogen halides from haloalkanes

各位同学，温馨提醒：解答反应机理的时候，画的示意图一定要明确，弯曲的箭头一定是从lone pair或者bond上面开始的，代表着电子的迁移运动。

Lone pair是绝对要画出来的哟（否则就是一分白白被扣掉了）

Free radicals的那个小点一定不能忘记

1. Free Radical Substitution

Step 1. Initiation:  UV破坏Cl2分子变成两个Free Radical

UV

Step2. Propagation:  Cl. 的‘亲和力’更强，所以将methane的一个H拆散组成了HCl, 同时被拆散家庭的CH3.找到Cl-Cl, 抢回了一个Cl.

Step3. Termination: 两个无家可归的Cl.走到了一起

到这个第三步，Free Radical Substitution的Mechanism就完成了，Cl2经历拆开又经历了重合，最后根本没有变化，所以在这个反应当中，Cl2被视作是Catalyst 催化剂。

但是事情不都是这样变化的，还有一种情况也有可能发生

Other situation: Further propagation:

Cl.自由基的魅力太大了，拆散Methane还不够之前，重组过的家庭还要来拆，再挤一个进去

Other situation: different termination

还记得之前生成过CH3.的自由基嘛？如果有两个这个也是有可能合体的，公式如下：

2. Electrophilic addition

Electrophilic addition当中，和alkene发生反应的需要是一个polar的molecule, 因为需要产生polarity, Alkene的Double bond部分拥有的high density electrons才能被‘异性’的部分吸引。

这种non-polar的特性就是electron affinity啦。因此Electrophilic addition的名字当中就说明了反应的特性，要涉及电子的移动。

a) with hydrogen bromide

这个反应非常straight forward,一目了然，我CA就不解释了

b) with bromine

Bromine这个东西非常特殊，虽然看它由两个Br原子组成，但是其实它是一个Non-polar的molecule, 但是它是由一个Covalent non polar bond连接的，

因此围绕着两个Br的电子是相对非常自由的，因此靠近electric field的时候，电子们都会被排斥到另一边，因此其中距离更近的Br就有了一个δ+的极性啦。

c) with sulphuric acid

Sulphuric acid是一个很大的分子，但是大家不要看它很复杂就被吓到，中间的S拖家带口其实最终是只有一个single bond连接的OH group跟它反应的

3. nucleophilic substitution

在说这个反应之前，需要搞清楚Nucleophiles究竟代表什么，Nucleo这个词头，代表的是核子，跟之前讲的Electrophilic不同的地方在于，它是直接由核本身跟其他分子反应的。（就是拖家带口地一起闯进别人家庭）

a) with hydroxide ions

b) with cyanide ions

c) with ammonia

这里的三个反应看起来都差不多，其实区别最大的地方在于‘闯进别人家庭’反应的Nucleophiles, 特性是不同的。

上面这张图细看就会发现，这里每一个都是包含至少一对lone pair的，而且是在一个有完整的negative chard或者very electronegative atom(就是有很强的δ-)上面的，因此看到这样的nucleophiles, 就要马上想到是nucleophilic substitution

4. Elimination

Elimination反应的意思在于，从single bond转变成double bond. 同样两个Carbon之间Double bonds的bond energy要比single bonds高，因此怎么样进行Elimination reaction是需要一点点‘心机’的

a) halogenoalkanes

这里只介绍一下primary halogenoalkanes的情况，就是Halogen的functional group位于Carbon chain的末端。

在这个反应中，hydroxide ion acts as a base-, 一个H被移去隔壁‘安抚’最末端的X（一个halogen group），但是这个‘安抚’是不稳定的，最终孤单的X(我们的halogen group)还是被排斥走了，re-arrange了以后就变成了一个alkene.