消除反应

消除反应(英语:elimination reaction),又称脱去反应消去反应,是一种有机反应。是指一有机化合物分子和其他物质反应,失去部分原子或官能团(称为离去基)。反应后的分子会产生多键,为不饱和有机化合物。

消除反应分为下列两种:

  • β消除反应:较常见,一般生成类。
  • α消除反应:生成卡宾类化合物。

离去基所接的碳为α碳,其上的氢为α氢,而隔壁相邻接的碳及氢则为β碳及β氢。化合物会失去β氢原子的称为 β消除反应,会失去α氢原子的称为α消除反应。

β消除反应

β消除反应又可分成E1和E2反应。

E1反应

E1反应是单分子的消除反应,其反应机理如下:

 
单分子消除反应机理
  1. R-CH2-CH2X →R-CH2-C+H2+X-
    离去基主动脱离生成碳阳离子
  2. R-CH2-C+H2 → R-CH=CH2 + H+
    β氢变成氢离子同时产生碳碳双键

通过研究,E1历程反应速率只正比于反应物浓度,与催化剂路易斯碱浓度无关。由于反应中生成碳正离子,有时有可能发生重排生成更为稳定的3°碳正离子,形成相应的不饱和产物。 反应速率:叔碳 > 仲碳 > 伯碳(β碳上带有推电子基团(如烃基、氨基、羟基等)有利反应的进行)

E1cB历程

一定条件下,可进行E1cB历程,生成碳负离子,其反应机理如下:

 
E1cB反应 通式
  1. R-CH2-CH2X + :B → R-CH-CH2X + HB
    氢离子与路易斯碱脱离生成碳负离子
  2. R-CH-CH2X → R-CH=CH2 + X-
    离去基团消去同时产生碳碳双键

β碳上带有吸电子基团(如羧基、羰基、卤原子等)有利反应按E1CB历程进行

E2反应

E2反应其中有和产生消除反应的分子,是双分子的消除反应,反应机构如下:

 
Scheme 1. E2 reaction mechanism
  1. H-R-X + :B → X-R-H…B
    由强碱抓β氢,形成过渡态(T.S)
  2. X-R-H…B → R相应不饱和产物 + HB + X-
    C-H键断裂,同时生成碳碳双键

通过研究,E2历程反应速率正比反应物浓度路易斯碱浓度。

反应速率:伯碳 > 仲碳 > 叔碳位阻小的有利反应进行)