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6.15 : 消除反应

亲核试剂可以与卤代烷反应,通过置换卤素得到取代产物。 或者它可以作为碱,通过相邻碳的去质子化形成烯烃来产生消除产物。 在消除反应中,底物失去来自相邻碳的两个基团,形成至少一个π键。 与卤素相连的碳称为α碳,而相邻的碳称为β碳; 因此,这些反应称为β消除或1,2-消除反应。

亲核试剂通过向质子提供一对电子而充当路易斯碱。 用于促进消除反应的常见碱包括氢氧化物 (OH)、醇盐 (OR) 和酰胺 (NH2)。 在强碱存在下,卤代烷从 β 碳失去质子,从 α 碳失去卤素,从而在两个碳原子之间形成 π 键。

消除反应机制

消除反应通常通过 E2 或 E1 机制发生。 E2 机制发生在一个协调的步骤中:碱基对 β 氢的夺取伴随着 α-碳-卤素键的断裂。 因此,E2 反应通过一种过渡态进行。

E1反应分两步发生。 首先,烷基卤化物发生电离,形成碳阳离子中间体和卤化物离子。 接下来,碳阳离子被碱基去质子化,形成 π 键。 因此,在E1反应中,碳阳离子中间体是通过一个过渡态形成的,并且存在用于去质子化步骤的第二过渡态。

区域选择性和立体选择性

当卤代烷具有两个不同的β碳时,消除反应可以产生多于一种的烯烃。 在这种情况下,通常会观察到取代度更高(且最稳定)的烯烃,称为扎伊采夫产物。 然而,在某些情况下,获得取代度较低的烯烃(霍夫曼产物)。 碱基的选择在决定形成哪种区域选择性产物方面起着重要作用。 消除反应也有利于反式烯烃的形成而不是顺式异构体,使它们具有立体选择性。

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Elimination ReactionsNucleophileAlkyl HalideSubstitution ProductElimination ProductDeprotonationAlkeneLewis BaseE2 MechanismE1 MechanismTransition StateCarbocation

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