
【化】 mechanism of unimolecular electrophilic substitution
odd; single
【医】 azygos; mon-; mono-; uni-
element; member; molecule; numerator
【计】 molecusar
【化】 molecule
【医】 molecule
benignity; for oneself; parent; relative
electron
【化】 electron
【医】 e.; electron
【化】 substitution reaction
mechanism
【化】 mechanism
【医】 mechanism
该机理(SE1)需通过慢步骤生成碳正离子中间体,随后快速完成取代:
解离步骤(速率决定步骤):
$$
ce{R-X -> R+ + X-}
$$
底物(如卤代烃)异裂生成碳正离子(R⁺),此步仅涉及单一分子,故为一级反应(单分子)。
亲电进攻与取代:
碳正离子(R⁺)作为亲电试剂,进攻芳香环的富电子位点,形成σ-络合物(中间体),随后失去质子恢复芳香性:
$$
ce{R+ + Ar-H -> [Ar-R...H]^+ -> Ar-R + H+}
$$
此步快速且不涉及动力学控制。
叔丁基苯的合成:
叔氯丁烷((CH₃)₃CCl)在Lewis酸催化下解离为叔丁基碳正离子,进攻苯环生成叔丁基苯:
$$
ce{(CH3)3CCl + AlCl3 -> (CH3)3C+ + AlCl4-}
ce{(CH3)3C+ + C6H6 -> (CH3)3C-C6H5 + H+}
$$
此过程符合SE1机理特征。
权威参考来源:
单分子亲电取代反应(SE1机理)是亲电取代反应的一种重要机制,其核心特征在于反应分步进行,且速率仅与底物浓度相关。以下是具体解析:
反应速率仅与底物浓度成正比(速率方程:Rate = k[底物]),与亲电试剂浓度无关,属于一级反应。
碳负离子中间体的稳定性直接影响反应速率。例如:
虽然SE1与SN1均为单分子机理,但两者中间体电荷性质不同:
SE1机理常见于芳香族亲电取代反应(如硝化、磺化),尤其是当离去基团(如质子)脱离后形成稳定的芳基负离子中间体时。此外,某些脂肪族化合物在强极性溶剂中也可能遵循此机理。
由于SE1涉及高能中间体,反应可能伴随副反应(如重排),需通过控制条件(如溶剂极性、温度)优化主产物比例。
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