单分子消去反应机理英文解释翻译、单分子消去反应机理的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【化】 E-1 mechanism; mechanism of unimolecular elimination
分词翻译:
单的英语翻译:
odd; single
【医】 azygos; mon-; mono-; uni-
分子的英语翻译:
element; member; molecule; numerator
【计】 molecusar
【化】 molecule
【医】 molecule
消去的英语翻译:
expunction; expurgation
【化】 elimination
反应机理的英语翻译:
【化】 mechanism of reaction; reaction mechanism
专业解析
单分子消去反应机理(Unimolecular Elimination Mechanism),简称E1 机理,是有机化学中消去反应(Elimination Reaction)的一种重要类型。其核心特征在于反应速率仅取决于反应底物(通常为卤代烃或醇)的浓度,与进攻试剂的浓度无关,表明反应的决速步(rate-determining step)只涉及一个分子发生共价键的异裂。
术语汉英解析
- 单分子 (Unimolecular): 指在反应的速率控制步骤中,仅涉及一个反应物分子发生解离。在 E1 中,即底物分子自身发生电离。
- 消去反应 (Elimination Reaction): 指从一个有机分子中除去两个原子或基团,通常生成一个不饱和键(如碳碳双键或三键)和小分子(如 HX 或 H₂O)。
- 机理 (Mechanism): 描述反应发生的详细步骤和过程。
E1 机理的详细步骤
E1 机理是一个两步过程:
-
慢 - 底物分子的电离 (Ionization):
- 反应底物(通常为叔卤代烃 R₃CX 或叔醇 R₃COH)在溶剂作用下,缓慢发生 C-X(X=卤素)或 C-OH⁺(需质子化)键的异裂。
- 此步生成一个碳正离子中间体 (Carbocation Intermediate) 和一个离去基团阴离子(X⁻ 或 H₂O)。
- 速率方程:Rate = k [Substrate]。这一步是决速步,只涉及一个底物分子,故为“单分子”。
- 化学方程式示例(卤代烃):
R₃C-X ⇌ R₃C⁺ + X⁻ (慢)
-
快 - 去质子化 (Deprotonation):
E1 机理的关键特征
- 动力学: 一级反应,速率仅与底物浓度成正比 (
Rate = k [Substrate]
)。
- 中间体: 存在碳正离子中间体,其稳定性决定了反应的难易和主要产物取向(遵循 Saytzeff 规则)。稳定性顺序:叔碳正离子 > 仲碳正离子 > 伯碳正离子。
- 底物结构: 易于形成稳定碳正离子的底物有利于 E1 反应,如叔卤代烃、叔醇(需酸催化脱水)、仲卤代烃在弱极性溶剂中。
- 试剂: 反应通常由弱碱(如溶剂)引发或催化,强碱的存在可能促进竞争性的 E2 机理。
- 溶剂: 极性溶剂(如水、醇)有利于第一步电离的发生。
- 立体化学: 由于碳正离子中间体是平面 sp² 杂化,碱可以从其两侧进攻 β-氢,因此通常得到顺反异构体的混合物(非立体专一性)。
- 竞争反应: 常与 SN1 取代反应竞争,两者共享相同的碳正离子中间体。产物比例(烯烃 vs 取代产物)受反应条件(温度、碱强度、溶剂)影响。
E1 与 E2 机理的区别
- E1: 两步过程,有碳正离子中间体,速率仅与底物浓度有关 (
Rate = k [Substrate]
),受底物结构和溶剂极性影响大,弱碱即可引发。
- E2: 一步协同过程(双分子),无中间体,速率与底物和碱的浓度均有关 (
Rate = k [Substrate][Base]
),需要强碱,立体化学通常具有专一性(反式共平面消除)。
应用与实例
- 叔醇脱水: 在酸催化下(如 H₂SO₄),叔醇((CH₃)₃COH)通过 E1 机理脱水生成烯烃((CH₃)₂C=CH₂)。
- 叔卤代烃脱卤化氢: 如 (CH₃)₃CBr 在乙醇中加热,主要发生 E1 消除生成异丁烯((CH₃)₂C=CH₂)。
- 重排反应: 由于存在碳正离子中间体,E1 反应常伴随重排现象,生成更稳定的碳正离子后再消除。
权威参考来源
- IUPAC Compendium of Chemical Terminology (Gold Book): 定义了“消除反应”(Elimination)和“单分子消除”(E1)的基本概念和动力学特征。这是化学术语的国际标准来源。 (来源: International Union of Pure and Applied Chemistry)
- Clayden, J., Greeves, N., & Warren, S. (2012). Organic Chemistry (2nd ed.). Oxford University Press. 经典有机化学教材,对 E1 机理的步骤、动力学、影响因素(底物、试剂、溶剂)及与 SN1/E2 的竞争有详细阐述和图示。 (来源: Clayden et al., Organic Chemistry)
- Smith, M. B., & March, J. (2007). March's Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure (6th ed.). Wiley-Interscience. 高等有机化学权威著作,深入探讨了 E1 反应的机理细节、区域选择性(Saytzeff规则)、立体化学以及重排现象。 (来源: Smith & March, March's Advanced Organic Chemistry)
- Carey, F. A., & Sundberg, R. J. (2007). Advanced Organic Chemistry: Part A: Structure and Mechanisms (5th ed.). Springer. 另一本广受推崇的高等有机化学教材,系统讲解了 E1 消除的机理、动力学和反应势能面分析。 (来源: Carey & Sundberg, Advanced Organic Chemistry)
- Khan Academy - Organic Chemistry: 提供免费的在线教学视频和文章,清晰讲解 E1 消除机理的步骤、特征和示例。 (来源: Khan Academy Organic Chemistry)
单分子消去反应(E1)机理是有机分子(尤其是叔卤代烃和叔醇)在弱碱条件下失去小分子形成烯烃的重要途径。其核心是底物分子首先发生单分子电离生成碳正离子中间体(决速步),随后该中间体被碱迅速去质子化生成最终产物。该机理是一级反应动力学,受碳正离子稳定性支配,并常伴随重排和取代(SN1)反应的竞争。理解 E1 机理对于预测反应产物、选择反应条件至关重要。
网络扩展解释
单分子消去反应(E1反应)是一种有机化学反应机理,其核心特征在于反应速率仅与反应物浓度相关,属于动力学一级反应。以下是其详细解释:
一、反应机理
-
第一步:电离生成碳正离子
反应物分子中的离去基团(如卤素)首先脱离,形成不稳定的碳正离子中间体。这一步是反应的决速步(速率控制步骤),仅涉及单个分子参与。
-
第二步:β-氢消除生成烯烃
溶剂或弱碱夺取碳正离子β位的氢原子,同时形成π键,最终生成烯烃。此步骤对反应速率无显著影响。
二、动力学特征
- 速率公式:反应速率仅与反应物浓度成正比(Rate = k[反应物]),与碱的浓度无关。
- 单分子性:因决速步仅涉及一个分子电离,故称为“单分子”机理。
三、典型条件
- 溶剂:极性溶剂(如水、醇)有利于稳定碳正离子中间体。
- 底物结构:三级卤代烃更易发生E1反应,因生成的碳正离子更稳定。
四、对比其他机理
- 与E2的区别:E2为双分子协同反应(一步完成),速率与反应物和碱的浓度均相关。
- 与E1CB的区别:E1CB机理中碱先夺取β-氢生成负碳离子,再脱去离去基团。
如需进一步了解具体实例或反应条件,可参考有机化学教材中的E1反应章节。
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