干貨 | 初級(jí)有機(jī)反應(yīng)機(jī)理

A-Level有機(jī)化學(xué)部分在歷年出的真題當(dāng)中可謂一直是一個(gè)大考點(diǎn)，動(dòng)輒7-8分的問(wèn)題，如果沒(méi)搞清楚具體反應(yīng)丟分就太不值得了。

下面就帶領(lǐng)大家好好梳理一遍Organic Mechanism的各項(xiàng)反應(yīng)。

A-level化學(xué)當(dāng)中涉及的有機(jī)反應(yīng)，基本有如下幾種：

Free Radical Substitution

舉例反應(yīng)有Methane with chlorine

Electrophilic addition

舉例反應(yīng)有Alkenes with hydrogen bromide

Alkenes with bromine

Alkenes with sulphuric acid

Nucleophilic substitution

舉例反應(yīng)有 Haloalkanes with?hydroxide ions

Haloalkane with cyanide ions

Haloalkane with ammonia

Elimination

舉例反應(yīng)有 Hydrogen halides from haloalkanes

各位同學(xué)，溫馨提醒：解答反應(yīng)機(jī)理的時(shí)候，畫的示意圖一定要明確，彎曲的箭頭一定是從lone pair或者bond上面開始的，代表著電子的遷移運(yùn)動(dòng)。

Lone pair是絕對(duì)要畫出來(lái)的喲（否則就是一分白白被扣掉了）

Free radicals的那個(gè)小點(diǎn)一定不能忘記

1.?Free Radical Substitution

Step 1. Initiation: ?UV破壞Cl2分子變成兩個(gè)Free Radical

UV

Step2. Propagation: ?Cl. 的‘親和力’更強(qiáng)，所以將methane的一個(gè)H拆散組成了HCl, 同時(shí)被拆散家庭的CH3.找到Cl-Cl, 搶回了一個(gè)Cl.

Step3. Termination: 兩個(gè)無(wú)家可歸的Cl.走到了一起

到這個(gè)第三步，F(xiàn)ree Radical Substitution的Mechanism就完成了，Cl2經(jīng)歷拆開又經(jīng)歷了重合，最后根本沒(méi)有變化，所以在這個(gè)反應(yīng)當(dāng)中，Cl2被視作是Catalyst 催化劑。

但是事情不都是這樣變化的，還有一種情況也有可能發(fā)生

Other situation:?Further propagation:

Cl.自由基的魅力太大了，拆散Methane還不夠之前，重組過(guò)的家庭還要來(lái)拆，再擠一個(gè)進(jìn)去

Other situation: different termination

還記得之前生成過(guò)CH3.的自由基嘛？如果有兩個(gè)這個(gè)也是有可能合體的，公式如下：

2.?Electrophilic addition

Electrophilic addition當(dāng)中，和alkene發(fā)生反應(yīng)的需要是一個(gè)polar的molecule, 因?yàn)樾枰a(chǎn)生polarity, Alkene的Double bond部分擁有的high density electrons才能被‘異性’的部分吸引。

這種non-polar的特性就是electron affinity啦。因此Electrophilic addition的名字當(dāng)中就說(shuō)明了反應(yīng)的特性，要涉及電子的移動(dòng)。

a)?with hydrogen bromide

這個(gè)反應(yīng)非常straight?forward,一目了然，我CA就不解釋了

b)?with bromine

Bromine這個(gè)東西非常特殊，雖然看它由兩個(gè)Br原子組成，但是其實(shí)它是一個(gè)Non-polar的molecule, 但是它是由一個(gè)Covalent non polar bond連接的，

因此圍繞著兩個(gè)Br的電子是相對(duì)非常自由的，因此靠近electric field的時(shí)候，電子們都會(huì)被排斥到另一邊，因此其中距離更近的Br就有了一個(gè)δ+的極性啦。

c)?with sulphuric acid

Sulphuric acid是一個(gè)很大的分子，但是大家不要看它很復(fù)雜就被嚇到，中間的S拖家?guī)Э谄鋵?shí)最終是只有一個(gè)single bond連接的OH group跟它反應(yīng)的

3.?nucleophilic substitution

在說(shuō)這個(gè)反應(yīng)之前，需要搞清楚Nucleophiles究竟代表什么，Nucleo這個(gè)詞頭，代表的是核子，跟之前講的Electrophilic不同的地方在于，它是直接由核本身跟其他分子反應(yīng)的。（就是拖家?guī)Э诘匾黄痍J進(jìn)別人家庭）

a)?with hydroxide ions

b)?with cyanide ions

c)?with ammonia

這里的三個(gè)反應(yīng)看起來(lái)都差不多，其實(shí)區(qū)別最大的地方在于‘闖進(jìn)別人家庭’反應(yīng)的Nucleophiles, 特性是不同的。

上面這張圖細(xì)看就會(huì)發(fā)現(xiàn)，這里每一個(gè)都是包含至少一對(duì)lone pair的，而且是在一個(gè)有完整的negative chard或者very electronegative atom(就是有很強(qiáng)的δ-)上面的，因此看到這樣的nucleophiles, 就要馬上想到是nucleophilic substitution

4.?Elimination

Elimination反應(yīng)的意思在于，從single bond轉(zhuǎn)變成double bond. 同樣兩個(gè)Carbon之間Double bonds的bond energy要比single bonds高，因此怎么樣進(jìn)行Elimination reaction是需要一點(diǎn)點(diǎn)‘心機(jī)’的

a)?halogenoalkanes

這里只介紹一下primary halogenoalkanes的情況，就是Halogen的functional group位于Carbon chain的末端。

在這個(gè)反應(yīng)中，hydroxide ion acts as a base-, 一個(gè)H被移去隔壁‘安撫’最末端的X（一個(gè)halogen group），但是這個(gè)‘安撫’是不穩(wěn)定的，最終孤單的X(我們的halogen group)還是被排斥走了，re-arrange了以后就變成了一個(gè)alkene.