考前解析|初级有机反应机理，又名他人家庭破坏指南。

 

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。话说回来，化学一直被各位老师称作‘理科中的文科’，对此我CA表示不服，难道有机反应真的是要死记硬背嘛？当然不是这样子的啦！

 

 

下面我CA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，我CA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.

 

今天的干货分享就到这里啦，如果各位对于有机化学有兴趣的话，请在下方留言，我CA之后会更新更多的化学干货！