(以下涉及到的术语均没有中文翻译,因为全部都是在英国新学的内容,为了避免网站上的翻译错误,而且自己懒得去查,好吧,这个是主要原因,所以所有术语都是英文啦,反正你们上课也是英语嘛~啵~)
之前提到了英国不管学哪一个教材,都很重视有机反应机理这一个版块。作为一个学习Pre U Chemistry的高(ku)级(bi)学僧,我们第一年刚开始有机化学不久就直接开始了有机反应机理的学习,并且在这一年一口气完成了三个反应机理,分别是:electrophilic addition, nucleophilic addition和nucleophilicsubstitution。
首先最容易理解和辨认的就是:electrophilic addition。
上一篇文章中提到electrophile的定义(An electrophile is something which is attracted to electron-richregions in other molecules or ions.),简单讲就是热爱电子的东西,而且他们一般都带正电荷。
Br+, NO2+,H+,SO3,以及BF3。
Electrophilic addition的本质就是碳碳双键中,双键上的四个电子吸引了极性化合物中带delta positive的原子(electrophile)靠近,并最终导致π键断裂,π键上的两个电子与electrophile形成新的共价键的过程。Electrophilic addition中最典型的反应物为烯烃(alkenes),在反应中扮演路易斯碱的角色。以下为英文介绍:
Alkenes behave as Lewis bases (electronpair donors) because of the π bond with its electron-rich areasabove and below their carbon-carbon double bond. Alkenes react with Lewis acid(electron pair acceptors) such as all hydrogen halides.
~~~~~~~~~~~以下高能,必须完全理解~~~~~~~~~~~~
整个过程其是非常好理解,其实和电视剧、小说里的言情剧情都走的是同一个套路。以乙烯和溴化氢的反应为例(请自动将下图中的X脑补为HBr中的H,Y为Br):
谈恋爱之前的先决条件是什么?当然是光明正大的表示:available咯。所以明摆着愿意被“撩”的溴化氢就带着自己的dipoles出现了:
第二步当然就是被深深吸引咯。碳与碳之间拥有两个键、四个电子的高密度的乙烯就如霸(zuan)道(shi)总裁(wang lao wu)一样,赤裸裸地对溴化氢中电负性较小的、带有positive dipole的氢原子发出了求爱的信号。好可爱好不做作的氢小姐当然也是一见钟情,深深被高电子密度吸引,于是他们越走越近:
说迟那时快,碳碳双键的撩妹能力可不是吹的,氢小姐很快就决定要放弃她的备胎男二溴同志,义无反顾地、一个电子都不带地与π键上的两个电子形成一个新的共价键。而被抛弃的溴同志只好带着他们之间唯一的信物——来自氢小姐的电子——成为了带负电的溴离子先生;同样的,总裁乙烯的另一个碳原子因为奉献给了氢小姐两个电子,甘愿带正电,取英文名:carbocation:
可是啊可是,本以为这段爱情就这么结束了,万千少女心中男一和男二在一起的戏码居然发生了!(what?!)是的!你没看错!带正电的carbocation和失意的男二,带负电的溴离子先生,对!上!眼!了!(唷~!)于是,溴离子先生终于明白了为什么自己留不住氢离子小姐(原来是因为…坏笑脸…科科),并且火速投入男一的另外一个怀抱:carbocation。于是这场虐恋也随即结束,迎来了男主女主、男一男二美满幸福的不能再完美的大结局:
好啦!剧情就是这样啦!不管你们有多喜欢文艺的言情剧,我这语言表达水平就这样,凑活着看吧!咳咳,下面开始考点讲解!
考试的时候一般就让你判断一下这个反应是什么机理啊,画画过程图啊之类的。总之,关于文字题,要记住的就是带delta positive的那个是electrophile;看到双键就是electrophilic addition,几乎没有例外就对了。画图就是重点了,考试里面你当然不能用上面的方法来画这个反应机理。所以,规范的画法长成这样:
(好吧,其实依然有点小问题,接下来细说)
首先要画curly arrows,注意,一定要是弯的(想想男一和男二)!这个是用来表示电子的转移的。箭头的头头要明确地指向转移的方向,比如说上图最左边第一步,上面那个箭头就应该正对着H上的delta positive,中间第二步应该正指向那个正电荷。(上面说的小问题就是这个)
其次就是dipoles啦,没有dipoles就没有available的表示哦!在这个反应里dipoles只出现在第一步,后面介绍的其他反应dipoles还会在反应过程中出现。
最后要注意的一点就是反映结束之后王老五就没有碳碳双键了,因为都奉献给他的爱人们了。哦耶!
那其实在不同主人公主导的虐恋中氢小姐(delta positive)和溴同志(delta negative)会根据王老五的自身条件形成不同的组合的(感觉剧情更复杂了)。所以我们下期继续: Markovnikov’s Rule!
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