2010年11月28日 星期日

異構化反應 Isomerization Reactions

有機化學的基礎220

1.      異構化反應幾個互相轉換的化合物,彼此的分子式一樣,但是結構不同。「異構化反應」與「重組反應」不同,「異構化反應」的碳骨架維持原貌,但是,「取代基」或「官能基」在空間中的位置改變了。

2.      「異構化反應」中,「反應物」和「產物」的分子式是一樣的;「重組反應」中,「反應物」和「產物」的分子式可能一樣(Beckmann重組反應),也可能不一樣(pinacol重組反應)。

3.      異構化反應共有二種,「幾何」和「位置」的異構化。

4.      在「幾何異構化反應 geometric isomerization」,「產物」的所有原子都與「反應物」的同一個原子鍵結,但是「產物」的化學鍵的空間位置改變了;

5.      位置異構化反應positional isomerization」,「產物」有1個或1個以上的「取代基」或「官能基」分子群的位置,與在「反應物」的原本位置不同。

6.      舉例來說,「順式-2-丁烯cis-2-butene」和「反式-2-丁烯 trans-2-butene」是幾何異構化反應,而「2-丁烯 2-butene」和「1-丁烯 1-butene」是位置異構化反應

7.      「溴化正丁基 n-butyl bromide」和「溴化第二丁基s-butyl bromide」也是位置異構化反應。

8.      幾何異構物彼此的差異是,「原子」或「分子群」在空間上的位置(例如順式-和反式-2-丁烯 cis- and trans-2-butene),位置異構物彼此的差異是,分子「官能基」的位置(反式-2丁烯和1-丁烯 trans-2-butene and 1-butene

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

徐弘毅:

1.      異構化反應幾個互相轉換的化合物,彼此的分子式一樣,但是結構不同。

2.      異構化反應官能基取代基的空間位置不同。官能基的空間位置改變,例如π系統的電子移轉到另一個化學鍵;取代基空間位置的改變,例如其中1個取代基化學鍵,旋轉到π系統的另一側,造成幾個取代基彼此的相對位置改變

3.      異構化反應過程中,沒有損失或增加任何原子,因此,異構化反應前後的原子數與種類都一樣

4.      但是「重組反應」就不同,重組反應的原子銜接順序改變,這會改變「官能基」或「取代基」的種類,例如在Beckmann Rearrangement製造醯胺的反應中,反應物的與「氮N」鍵結「OH」,到產物身上變成「O」。

5.      有些「重組反應」會同時伴隨「脫去反應」,例如Pinacol Rearrangement,反應過程會脫去1個水分子,這會造成反應前後的原子數不同。

6.      幾何異構化反應 geometric isomerization」,「產物」的所有原子都與「反應物」的同一個原子鍵結,但是「產物」的化學鍵空間位置改變了。

7.      幾何異構化反應的代表範例是,「順式-2-丁烯cis-2-butene」和「反式-2-丁烯 trans-2-butene」,這二種分子的「烷基」,同樣都跟「雙鍵」的2個「碳」鍵結,但是,「順式-2-丁烯」的2個「烷基」在雙鍵平面的同一側,「反式-2-丁烯 」的2個「烷基」在雙鍵平面不同側。

8.      位置異構化反應positional isomerization」,「產物」中1個或1個以上的「取代基」或「官能基」分子群的位置,與在「反應物」的原本位置不同。

9.      位置異構化反應positional isomerization的代表範例是「2-丁烯 2-butene」和「1-丁烯 1-butene」,這二個分子的差距是,「2-丁烯 2-butene」的雙鍵位於「2號碳」與「3號碳」之間,「1-丁烯 1-butene」的雙鍵位於「1號碳」與「2號碳」之間。

10.  另一個位置異構化反應positional isomerization的代表範例是「溴化正丁基 n-butyl bromide」和「溴化第二丁基 s-butyl bromide」,這二個分子的差距有:

11.  一、「溴化正丁基」的「Br」跟「1號碳C-1」鍵結;「溴化第二丁基」的「Br」跟「2號碳C-2」鍵結。這二種鹵烷的官能基「Br」,與「碳」分子鍊鍵結的位置不同。

12.   二、與官能基「Br」鍵結的「碳」,它的取代基不同。

13.  「溴化正丁基」的「1號碳C-1」鍵結的對象是:1個「丙基-CH2CH2CH3」、2個「H」、1個「Br」;「溴化第二丁基」的「2號碳C-2」鍵結的對象是:1個「乙基CH2CH3」、「甲基CH3」、1個「H」、1個「Br」。

 

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