2010年11月23日 星期二

第七章 有機反應的機制 Mechanisms of Organic Reactions

有機化學的基礎214

1.      第六章我們學會,預測化學反應的第一步是,注意在熱力上「反應物」轉換成「產物」是不是很容易。第七章你將會學到如何依據「反應型式」把化學反應分門別類,並且說明各類反應如何發生。

2.      「化學鍵」形成和斷裂以製造「產物」的系列步驟,稱為「反應機制reaction mechanism」。

3.      要完全瞭解化學反應,必須追蹤電子在每一步驟的移動,瞭解電子移往哪裡去,或從哪個「鍵結軌域」而來。一般有機反應裡,電子在每一步驟的移動,我們將用弧形箭頭指出,並且說明清楚反應機制。

4.      我們將會分析幾種特定的反應機制:

u  單步驟(協同)親核性取代反應 a concerted nucleophilic substitution

u  中間產物是1碳陽離子多步驟親核性取代反應 a multistep nucleophilic substitution that proceeds through an intermediate carbocation

u  中間產物是連續2碳陽離子多步驟親核性取代反應 a multistep nucleophilic substitution in which two cationic intermediates are form sequentially

u  中間產物是自由基的均勻斷裂取代反應 a homolytic substitution proceeding through a free radical intermediate

5.      在我們更仔細地研究「反應機制」的細節之前,我們必須瞭解在反應進行的時候會發生什麼事。

6.      我們將思考怎麼對每一種反應進行分類,判斷它的能量有利於平衡位置往哪個方向移動,並且說明反應發生時鍵能的改變。

7.      我們將關注,如何利用電子的移動清楚定義「反應機制」。下一章我們將會研究怎麼在合成反應中化合物的轉換。

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

 

徐弘毅:

1.      分類,就是要找出事物的共通性相異性,瞭解物質的真正特性後,才能給予一個類別名稱。

2.      所有的化學反應,都牽涉到「化學鍵」形成和斷裂以製造「產物」的系列步驟,這個系列步驟就是各種化學的共通性,稱為「反應機制reaction mechanism」。

3.      如果要區分清楚,各種反應的反應機制有什麼不同(相異性),必須追蹤電子在每一步驟的移動,瞭解電子移往哪裡去,或從哪個「鍵結軌域」而來。

4.      這是因為目前的化學理論認為,形成「化學鍵」或「化學鍵」斷裂的原因,是組成分子的「原子」在最外層軌域的「價電子」移動造成。不過,牽動「電子」移動的力量來源,應該是「原子核」。

5.      單步驟(協同)親核性取代反應

6.      「單步驟」指這個反應只要經過一個「過渡狀態」就變成「產物」。

7.      「親核性」指反應物分子本身帶電,會受到帶正電的另一個反應物分子吸引。

8.      「取代」指在化學變化過程中,分子上的1個或1群原子,被另一種原子取代。

9.      中間產物是1碳陽離子多步驟親核性取代反應

10.  「多步驟」指這個反應需要經過1個或1個以上的「中間產物」,「反應物」才能變成「產物」。在這裡,「中間產物」只有1個「碳陽離子」。

11.  「碳陽離子」,指帶「正電荷」的「碳」原子,它共有3個「價電子」,因為一般的「碳」原子價電殼層應該有4個,所以,3個「價電子」的碳,可看成是缺1個「電子」、多帶1單位正電荷的「陽離子」。

12.  「中間產物」是連續2碳陽離子多步驟親核性取代反應:這裡的「多步驟反應」,需要經過連續2個中間產物「碳陽離子」。

13.  以上這三個反應,都是「化學鍵」非均勻斷裂出來的分子碎片的結合。

14.  其中一個,作為「取代基」的「反應物分子」帶「負電荷」,能夠多提供1個「價電子」;另一個被攻擊的「反應物分子」帶「正電荷」,缺少1個「價電子」,化學鍵的結合,是正負相吸的結果。

15.  中間產物是自由基均勻斷裂取代反應:

16.  「均勻斷裂」:「化學鍵」斷裂的時候,每個「鍵結原子」都各分配到1個「價電子」,就是「均勻斷裂」。「均勻斷裂」產生的分子碎片,稱為「自由基」。

17.  每個「自由基」都有1個未鍵結的「價電子」;所以,如果2個「自由基」相遇,就可以各自提供1個價電子來形成「化學鍵」。

18.  在我們更仔細地研究「反應機制」的細節之前,我們必須瞭解在反應進行的時候會發生什麼事。

19.  我們將思考怎麼對每一種反應進行分類,判斷它的能量有利於平衡位置往哪個方向移動,並且說明反應發生時鍵能的改變。

20.  我們將關注,如何利用電子的移動清楚定義「反應機制」。

21.  蘇格拉底:提供「名稱」,並非像你想像的那樣容易,或是輕而易舉,或是隨便什麼人都能做到。事物是什麼樣子,自然就會有什麼「名稱」,可是,事物的「名稱」並非每個人都可以提供,而只有那些能夠看出事物「天性」的人,才能去命名,使事物的真正形式被展現。

22.  蘇格拉底:我一無所知,但是願意和你一起探討,不是嗎?你和我現在正在討論這個問題,並且已經前進了一大步,因為我們已經發現了一個真理:「名稱」是自然的,那是事物本身具備的特質,並非每個人都知道如何給事物起「名稱」

23.  蘇格拉底:瞭解事物名稱的正確的方式是,向那些內行的人請教你得向他們付錢,還要深切地感謝他們,懇求他的教導,讓他把關於「名稱」恰當性的知識告訴你。

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