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双分子消除反应

双分子消除反应（又名E2反应，E代表Elimination，而2代表反应速率受到二个化合物浓度的影响），为消除反应的一项反应机理，由于反应为一步形成，与二种反应物浓度皆有关，在反应动力学上是属于二级反应，故又称为“双分子消除反应”。

历史

双分子消除反应为1920年代，克里斯托夫·英果尔德（Christopher Kelk Ingold）与罗伯特·鲁宾逊（Robert Robinson）展开了一连串有机化学的研究，提出了许多现代有机化学里的观念，像是亲核性、亲电性、SN1反应、SN2反应、E1反应、E2反应等等都是在他们研究后先后提出来的崭新概念，这些概念的提出对揭示有机反应内在机理从而实现控制有机反应起到了巨大的促进作用，而E2反应，就是他们提出来解释消除反应的其中一项反应机构。

反应机理

 
Scheme 1. E2 reaction mechanism
  • 上图乙醇作为碱攻击β-氢。溴带着共用电子对在离去基作用下离去，而氢以质子的方式离去。

如同SN2反应，反应由一步完成，但不同的是由碱来拉走质子，而并不是当作亲核试剂，碱进攻β-氢，并与离去基同时离去，生成烯烃。而由于反应为一步完成，与二种反应物浓度皆有关，在反应动力学上是属于二级反应。


特性

而因为E2反应不需侵入重围，攻击之中的碳原子，只需从旁拉走一个质子，因此立体阻碍在此并不如SN2反应般发生影响，因此在一、二、三级受质皆可发生反应，而因为E2反应不会产生碳阳离子，故不会发生重排现象。E2反应为一步反应，因此碱的强弱对其反应速率有很显著的影响，越强的碱能使反应进行越快，而对于离去基来说，E2反应需要好的离去基方能进行反应，但离去基的影响相较于E1反应并没有如此敏感，但是离去基越强，皆能增加E1及E2的反应速率。 双分子消除反应与单分子消除反应和单分子亲核取代反应互为竞争反应。但由于E1反应较难发生，所有条件都必须恰到好处，(三级受质、弱碱、极好的离去基)，如果三个条件有一样稍微不同，反应都较倾向于遵循E2反应机构。因此，E2反应较为常见，特别是在一级受质的情况下，能使反应迅速发生。 在E1反应中，区域选择性使其反应遵循查依采夫规则，得到的产物会出现顺、反二种顺反异构物。但E2反应则不然，E2反应具有立体特异性，反应中的氢必须与离去基处于反式共平面（antiperiplanar），因此只会得到其中一种立体异构物。

比较

最后可将上述的结果整理成表格如下：

卤代烃类型 碱 离去基
一级卤代烃：只发生E2反应 强碱：E2 坏的离去基：皆不发生
二级卤代烃：E2 温和的碱：E1与E2 好的离去基：E1与E2(E2较多)
三级卤代烃：E1与E2 弱的碱：E1 极好的离去基：E1

E2反应与SN2反应的比较：

E2反应 SN2反应
反应类型 消除反应 取代反应
反应级数 二级反应 二级反应
立体障碍 不受影响 受影响
亲核试剂 随试剂碱度上升而反应增快 随亲核基强度上升而反应增快
离去基 离去基越好反应越快 离去基越好反应越快

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参考文献及资料

  1. David R. Klein. 有機化學天堂秘笈. Taiwan: 天下远见出版股份有限公司. Oct 19, 2007: 302~309. ISBN 978-986-216-008-4 （中文（香港））. 
  2. 鹵代烃. Jan 28, 2010 [2011-01-28]. （原始内容存档于2008-12-02） （中文）. 
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