2010年10月22日 星期五

中間產物的種類Types of Reactive Intermediates

有機化學的基礎181

1.      認識大部分有機分子中間產物分子電子結構,能幫助你瞭解反應如何發生。某些多步驟反應,中間產物非常穩定可以單獨分離出來。不過,大部分的情況是中間產物非常活潑,並且容易起反應,難以單獨分離。

2.      如果中間產物沒有辦法單獨分離,就必須透過光譜分析的方法或從一連串的實驗中分離出來。

3.      有機反應常見的中間產物有碳陽離子carbocations自由基radicals、碳陰離子carbanions、碳烯carbenes以及自由基離子radical ions

4.      因為容易起反應的中間產物相當不穩定,所以它們在反應媒介中的濃度通常相當低。大部分的光譜技術不太能夠檢驗出這些易起反應的中間產物,只有可見光紫外線光譜可以。可見光譜紫外線光譜的敏感度能夠探測到非常低濃度的東西。

5.      Ketyls(酮的自由基離子)的存在能夠偵測到,因為它們會大量吸收可見光。舉例來說,對溶液裡的二苯甲酮,添加,會產生ketyl,含有ketyl的溶液是深藍色的。

6.      遺憾的是,紫外線光譜可見光譜,沒有辦法像「紅外線光譜infrared spectroscopy」「碳13核磁共振光譜13C NMR spectroscopy」和「氫核磁共振光譜1H NMR spectroscopy」那樣,提供詳盡的分子結構。

7.      碳陽離子和自由基 Carbocations and Radicals】無論是碳陽離子自由基,都是由一個原子與它的3取代基構成的三角平面。

8.      碳陽離子、自由基的中心原子是「sp2混成軌域」的,缺電子的(這是與碳原子價電殼層應填滿的電子相比的結果);這些中間產物的穩定度隨著取代基增加而更加穩定。

9.      每個碳陽離子自由基,穩定度的順序是 三級tertiary>二級secondary>一級primary>甲基methyl

n   翻譯編寫 Marye Anne Fox, James K. WhitesellOrganic Chemistry

 

徐弘毅:

1.      為什麼要討論「過渡狀態」的穩定度?

2.      因為「過渡狀態」的穩定度會影響反應速率,而反應速率的快慢會影響最後能不能成功地製造出產物。有許多化學反應同時存在不同的化合物彼此競爭,速率快的反應比較容易成功製造出大量的產物。

3.      縱使沒有其他化合物的競爭,一個反應的過渡狀態比較不穩定,加上它的能量十分接近反應物,那麼,這個反應的過渡狀態很可能變回反應物,這樣變來變去好幾次,最後才變成產物,這就大大減低反應速率

4.      一個反應的過渡狀態比較穩定,那麼,縱使能量接近反應物,它變回反應物的機率仍舊比較小,比較容易直接從過渡狀態變成產物

5.      為什麼碳陽離子/自由基如果有取代基愈多愈穩定?因為取代基混成軌域上的電子,可以稍微填補碳陽離子/自由基缺電的需求。因為,在分子中,互相鍵結的原子,彼此的電子軌域會互相交疊。

6.      碳陽離子/自由基,與3個取代基「甲基」鍵結,跟與3個「氫」原子鍵結,有什麼不同呢?

7.      「甲基」分子群比較大,它的電子軌域體積更大,比較容易涵蓋「碳陽離子/自由基」缺電的價電殼層,讓「碳陽離子/自由基」有機會吸引甲基的電子靠近。

8.      「碳陽離子/自由基」與取代基這股互相吸引的力量,強化了「三級碳陽離子/三級自由基」的穩定度。

9.      「氫」原子比較小,它的「電子軌域」體積小,不容易與「碳陽離子/自由基」的電子軌域交疊,「碳陽離子/自由基」缺電的問題,沒有辦法透過吸引「氫」的電子來解決,只好再去搶奪剛剛斷裂離開的分子碎片,恢復成反應物;這種情況下要如期地進行反應,得多花一點時間,反應速率較慢。

  

 

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