親電反應(yīng)和親核反應(yīng)講稿林桂汕一、目的和要求通過(guò)本節(jié)課的_第1頁(yè)
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1、親電反應(yīng)和親核反應(yīng)講稿林桂汕一、目的和要求 通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí),達(dá)到:1. 掌握共價(jià)鍵的斷裂方式2. 掌握有機(jī)化學(xué)反應(yīng)類型的分類3. 掌握親電試劑和親核試劑的概念4. 掌握親電和親核概念5. 掌握親電和親核反應(yīng)的歷程 要求能夠辨別親電反應(yīng)和親核反應(yīng)。 引言(提出問(wèn)題)我們說(shuō)乙炔和溴的四氯化碳溶液反應(yīng)生成 1,2二溴乙烯, 進(jìn)一步反應(yīng)生成 1, 1,2,2四溴乙烷的反應(yīng)為親電加成,反應(yīng)式如下:同樣是乙炔, 在堿的存在下, 和甲醇發(fā)生反應(yīng)生成甲基乙烯基醚是親核加成反 應(yīng),反應(yīng)式如下:在有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中, 親電和親核是讓很多同學(xué)困惑的概念, 為了說(shuō)明親 電和親核的概念,讓我們從共價(jià)鍵的斷裂說(shuō)起,來(lái)

2、闡明親核反應(yīng)和親電反應(yīng)。二、共價(jià)鍵的斷裂方式有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是舊鍵的斷裂和新鍵的形成過(guò)程。 組成有機(jī)化合物的化學(xué) 鍵主要是共價(jià)鍵,共價(jià)鍵是由電子云重疊而成,每根共價(jià)鍵由電子對(duì)( 2 個(gè)電子) 構(gòu)成,共價(jià)鍵的斷裂方式有兩種: 1 均裂即構(gòu)成共價(jià)鍵的電子對(duì)在斷裂時(shí)平均分配到兩個(gè)原子上,形成帶有單電子的 活潑原子或基團(tuán)游離基(又叫自由基) ,這種斷裂方式稱為共價(jià)鍵的均裂。 2 異裂異裂:A: B t A- + B(或 A + B-)即構(gòu)成共價(jià)鍵的電子對(duì)在斷裂時(shí)完全轉(zhuǎn)移到 1 個(gè)原子上,形成正離子和負(fù)離 子,這種斷裂方式稱為共價(jià)鍵的異裂。三、有機(jī)反應(yīng)類型分類 根據(jù)共價(jià)鍵斷裂方式分類根據(jù)共價(jià)鍵的斷裂方

3、式分類,可分為協(xié)同反應(yīng)、自由基反應(yīng)、離子型反應(yīng): 協(xié)同反應(yīng): 在反應(yīng)過(guò)程中,舊鍵的斷裂和新鍵的形成都相互協(xié)調(diào)地在同一步驟中 完成的反應(yīng)稱為協(xié)同反應(yīng)。協(xié)同反應(yīng)往往有一個(gè)環(huán)狀過(guò)渡態(tài)。它是一種基元反應(yīng)。 自由基型反應(yīng): 由于分子經(jīng)過(guò)均裂產(chǎn)生自由基而引發(fā)的反應(yīng)稱為自由基型反應(yīng)。 自由基型反應(yīng)分鏈引發(fā)、鏈轉(zhuǎn)移和鏈終止三個(gè)階段:鏈引發(fā)階段是產(chǎn)生自由基的 階段。由于鍵的均裂需要能量,所以鏈引發(fā)階段需要加熱或光照。鏈轉(zhuǎn)移階段是 由一個(gè)自由基轉(zhuǎn)變成另一個(gè)自由基的階段,猶如接力賽一樣,自由基不斷地傳遞 下去,像一環(huán)接一環(huán)的鏈,所以稱之為鏈反應(yīng)。鏈終止階段是消失自由基的階段, 自由基兩兩結(jié)合成鍵,所有的自由基都消失

4、了,自由基反應(yīng)也就終止了。 離子型反應(yīng): 由分子經(jīng)過(guò)異裂生成離子而引發(fā)的反應(yīng)稱為離子型反應(yīng)。離子型反 應(yīng)有親核反應(yīng)和親電反應(yīng), 由親核試劑進(jìn)攻而發(fā)生的反應(yīng)稱為親核反應(yīng) ,親核試 劑是對(duì)正原子核有顯著親和力而起反應(yīng)的試劑。 由親電試劑進(jìn)攻而發(fā)生的反應(yīng)稱 為親電反應(yīng) 。親電試劑是對(duì)電子有顯著親合力而起反應(yīng)的試劑反應(yīng)類型分類如下表所示:J 自由基取代烷烴鹵代、芳烴側(cè)鏈鹵代、烯在本節(jié)課中,主要對(duì)離子型反應(yīng)中的親電反應(yīng)和親核反應(yīng)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行介紹。 痙a H鹵代應(yīng)和親電反應(yīng),首先要明確什么是反應(yīng)物,什么是試劑 自由基反應(yīng)四、反應(yīng)物禾和試劑及試劑的分類要清楚親核反自由基加成烯烴的過(guò)氧化效應(yīng),部分聚合1 .反

5、應(yīng)物和試劑 反應(yīng)物(或 互作用的兩種物,作用物)和試劑之間并沒(méi)有十分嚴(yán)格的界限,是個(gè)相對(duì)的概念、習(xí)慣用語(yǔ)。本來(lái)相貢,即可互為反應(yīng)物,也可互為試劑。、但為了討論和研究問(wèn)題時(shí)方便,從經(jīng)驗(yàn)中 人為的規(guī)定反應(yīng)中的一種有機(jī)物為反應(yīng)物親電加機(jī)物或另一種有機(jī)物為二烯試劑的加成乙烯與環(huán)烴 反應(yīng),乙烯為反應(yīng)物,溴為試劑。苯肼與醛、酮的反應(yīng),醛、酮為反應(yīng)物,苯肼為試劑。2試劑的分類有機(jī)反應(yīng)中的試劑(無(wú)機(jī)試劑和有機(jī)試劑)按有機(jī)反應(yīng)歷程可分為 極性(或離子型)試劑和非 極性(自由基)試劑兩大基本類型。非極性試劑是指自由基或容易產(chǎn)生自由基的化合物, 極性試劑 是指含偶數(shù)電子的正、負(fù)離子或極性分子。廠極性(或離子型)試劑

6、含偶數(shù)電子的正、負(fù)離子或極性分 子試劑(按有機(jī)反應(yīng)歷程)Y非極性(自由基)試劑一一自由基或容易產(chǎn)生自由基的化合物從試劑的電子結(jié)構(gòu)來(lái)看, 極性試劑是指那些能夠接受和供給一對(duì)電子以形成共價(jià)鍵的試劑。 因此,極性試劑又分為兩類, 在離子型反應(yīng)中供給一對(duì)電子與反應(yīng)物生成共價(jià)鍵的試劑叫做親核試劑,而從反應(yīng)物接受一對(duì)電子生共價(jià)鍵的試劑叫做親電試劑。親核試劑一一供給一對(duì)電子與反應(yīng)物生成共價(jià)鍵的試劑極性(或離子型)試劑w親電試劑一一從反應(yīng)物接受一對(duì)電子生共價(jià)鍵的試劑從廣義的酸、堿概念的角度上來(lái)說(shuō),路易斯堿都是親核的,故為親核試劑 ;而路易斯酸都是親電的,則為親電試劑,在一般的離子型反應(yīng)中,極性試劑的分類如下表

7、所示:親核試劑親電試劑(1)所有的負(fù)離子所有的正離子(2)具有未共享電子對(duì)的分子可能接受未共享電子對(duì)的分子(3)烯烴雙鍵和芳環(huán)羰基雙鍵(4)還原劑氧化劑(5)堿類酸類(氫氟酸例外)(6)有機(jī)金屬化合物中的烷基鹵代烷中的烷基對(duì)試劑有了規(guī)定以后,所有的離子型反應(yīng)就可以根據(jù)試劑的性質(zhì)加以分類。由親核試劑進(jìn)攻反應(yīng)物而引起的反應(yīng),叫做親核反應(yīng)。由親電試劑進(jìn)攻而引起的反應(yīng),叫做親電反應(yīng)。廠親核反應(yīng) 由親核試劑進(jìn)攻反應(yīng)物而引起的反應(yīng),叫做親核反應(yīng)。離子型反應(yīng)Y 親電反應(yīng) 由親電試劑進(jìn)攻而引起的反應(yīng),叫做親電反應(yīng)。親核反應(yīng)又可進(jìn)一步分為親核取代反應(yīng)和親核加成反應(yīng)。親電反應(yīng)分為親電取代反應(yīng)和親電加成反應(yīng)。下面通

8、過(guò)親電加成、親電取代、親核加成、親核取代的反應(yīng)歷程,來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明親電 反應(yīng)和親核反應(yīng)。五、親電反應(yīng)歷程 1、親電加成反應(yīng)歷程我們以烯烴和鹵化氫的加成反應(yīng)為例,說(shuō)明親電加成的歷程。加成反應(yīng)歷程包括兩個(gè)步驟。第一步是烯烴分子受 HX的影響,n電子云偏移而極化,使一個(gè)雙鍵碳原子上帶有部分負(fù)電荷,更易于受極化分子 HX的帶正電部分(H-X)或質(zhì)子H+的攻擊, 結(jié)果生成帶正電的中間體碳正離子和 HX的共軛堿X- o第二步是碳正離子迅速與 X-結(jié)合生成鹵烷。第一步的反應(yīng)速度慢,反應(yīng)速度由第一步?jīng)Q定,而第一步是由親電試劑的進(jìn)攻而發(fā)生的,稱親電加成反應(yīng)。烯、炔和親電試劑的反應(yīng),二烯烴的加成反應(yīng),脂環(huán)烴小環(huán)的幵

9、環(huán)反應(yīng)加成都是親電加成反應(yīng)歷程。2、親電取代歷程以苯和親電試劑反應(yīng)為例,說(shuō)明親電取代歷程。第一步是親電試劑E+進(jìn)攻苯環(huán),很快地和苯環(huán)的n電子形成n絡(luò)合物,n絡(luò)合 物仍然還保持苯環(huán)的結(jié)構(gòu)。第二步是n絡(luò)合物進(jìn)一步與苯環(huán)的一個(gè)碳原子直接連接,形成3絡(luò)合物。第三步是3絡(luò)合物碳正離子失去而形成鹵苯。該反應(yīng)過(guò)程是由親電試劑進(jìn)攻苯環(huán)而引起的反應(yīng), 稱為親電取代反應(yīng)歷程。 在 苯環(huán)上發(fā)生的鹵化、硝化、磺化、烷基化和酰基化反應(yīng)都屬親電取代反應(yīng)歷程。六、親核反應(yīng)歷程1、親核加成反應(yīng)歷程以醛(或酮)和氫氰酸(HCN反應(yīng)生成氰醇為例,說(shuō)明親核加成反應(yīng)歷程。第一步是氫氰酸在堿的作用下生成氰離子。 第二步是氰離子進(jìn)攻羰基

10、的碳原子。第三步是氰醇負(fù)離子從水中奪取質(zhì)子( H),形成氰醇。在該反應(yīng)中,第一步和第三步是質(zhì)子( H )轉(zhuǎn)移反應(yīng),第二步是氰離子與羰基 的加成,是決定反應(yīng)速度的步驟,該步驟是親核試劑進(jìn)攻反應(yīng)物,所以該反應(yīng)是 親核加成反應(yīng)歷程。醛、酮和親核試劑(氫氰酸、醇、亞硫酸氫鈉、格利雅試劑、 氨衍生物)的加成反應(yīng)都屬親核加成反應(yīng)。2、親核取代反應(yīng)歷程(1)雙分子親核取代反應(yīng)( SN2) 以溴甲烷在堿性水溶液中水解生成甲醇為例,說(shuō)明雙分子親核取代反應(yīng)歷程。反應(yīng)如下:反應(yīng)按以下過(guò)程進(jìn)行:反應(yīng)速度即與反應(yīng)物的濃度有關(guān), 又與試劑的濃度有關(guān), 反應(yīng)中新鍵的建立和 舊鍵的斷裂是同步進(jìn)行的,共價(jià)鍵的變化發(fā)生在兩分子中

11、,因此稱為雙分子親核 取代反應(yīng),以 SN2 表示。(2)單分子親核取代反應(yīng)( SN1)以叔丁基溴在堿性溶液中水解為叔丁醇為例,說(shuō)明反應(yīng)歷程,反應(yīng)如下:第一步 ,CBr 鍵解離:第二步,生成C O鍵:在該反應(yīng)歷程中,第一步反應(yīng)速度慢,所以該步是整個(gè)反應(yīng)的決速步驟,而這 一步的反應(yīng)速度是與反應(yīng)物鹵烷的濃度成正比, 所以整個(gè)反應(yīng)速度僅與鹵烷有關(guān), 與試劑濃度無(wú)關(guān)。在決速步驟中,發(fā)生共價(jià)鍵變化的只有一種分子,所以稱為單 分子反應(yīng)歷程。這種單分子親核取代反應(yīng)常用SN1 表示。(3)親核取代反應(yīng)SN1 和 SN2 可簡(jiǎn)單表示為: 是由親核試劑進(jìn)攻反應(yīng)物的反應(yīng),故稱親核取代反應(yīng)。七、親電和親核反應(yīng)總結(jié)1、親電試劑和親核試劑的相對(duì)性親電試劑和親核試劑只有相對(duì)的意義, 某些試劑 可以隨著 反應(yīng)條件 和與相互作用的物質(zhì)性質(zhì)的不同,或者表現(xiàn)為親電性或者表現(xiàn)為親核性,例如水(H20)和氨(NH3)等少數(shù)無(wú)機(jī)試劑。個(gè)別有機(jī)試劑也存在這種情況。醇( ROH與鹵代烷的成醚反應(yīng)表現(xiàn)為親核性,而醇與金屬 有機(jī)化合物的反應(yīng)則表現(xiàn)為親電性。某些試劑既具有親電中心又有親核中心,它究竟屬于哪種試劑,一般按兩個(gè)中心的相對(duì)強(qiáng)度而定。如一個(gè)反應(yīng)分幾步完成,究竟屬于哪種反應(yīng),則由它的定速步驟來(lái)決定。2、親電反應(yīng)和親核反應(yīng)的相對(duì)性? 由于反應(yīng)物

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