
【化】 mechanism of bimolecular electrophilic substitution
both; double; even; twin; two; twofold
【化】 dyad
【醫】 amb-; ambi-; ambo-; bi-; bis-; di-; diplo-; par
element; member; molecule; numerator
【計】 molecusar
【化】 molecule
【醫】 molecule
benignity; for oneself; parent; relative
electron
【化】 electron
【醫】 e.; electron
【化】 substitution reaction
mechanism
【化】 mechanism
【醫】 mechanism
雙分子親電子取代反應(Bimolecular Electrophilic Substitution, 簡稱 SE2)是有機化學中一類重要的取代反應機理,指一個親電試劑(Electrophile)進攻富電子底物,同時離去基團(Leaving Group)脫離的過程,該過程涉及親電試劑與底物分子共同參與決定反應速率的步驟(即動力學上為二級反應)。
親電試劑進攻
親電試劑(E⁺)接近底物分子(R-L)中富含電子的部位(如芳環、烯烴雙鍵或帶有給電子基的碳原子)。該步驟與親核取代(SN2)的背面進攻不同,親電試劑通常從電子雲密度較高的區域接近。
過渡态形成
親電試劑與底物部分成鍵,離去基團(L)則部分斷鍵,形成線性或接近線性的過渡态結構(R⋯E⁺⋯L)。此步驟需要較高活化能,是反應的決速步。
離去基團脫離
過渡态解離,親電試劑(E⁺)與底物(R)完全成鍵,離去基團(L)攜帶一對電子離開,生成産物(R-E)。
芳香親電取代(Electrophilic Aromatic Substitution)
苯環硝化反應中,親電試劑硝鎓離子(NO₂⁺)進攻苯環,同時氫原子以質子形式離去: $$ce{ C6H6 + NO2+ ->[text{SE2}] C6H5NO2 + H+ }$$ 過渡态中苯環的共轭體系部分破壞,反應後恢複芳香性。
脂肪族親電取代
烯烴與鹵化氫加成遵循類似機理(如馬氏規則): $$ce{ CH2=CH2 + HBr -> CH3CH2Br }$$ 質子(H⁺)作為親電試劑進攻雙鍵,溴離子(Br⁻)作為離去基團參與過渡态。
中文術語 | 英文術語 |
---|---|
雙分子親電取代 | Bimolecular Electrophilic Substitution (SE2) |
親電試劑 | Electrophile |
離去基團 | Leaving Group |
過渡态 | Transition State |
決速步 | Rate-Determining Step |
芳香親電取代 | Electrophilic Aromatic Substitution |
硝鎓離子 | Nitronium Ion |
第8版詳細解析親電取代機理的動力學與立體化學特征,涵蓋芳環與脂肪族體系案例 。
明确定義SE2機理的動力學标準與分子協同性(Section 4.5.1.2)。
第6章系統對比SE1/SE2機理,強調過渡态結構與溶劑效應 。
規範中文術語“親電取代”與“雙分子機理”的對應關系(2020版)。
結構圖示:苯的親電取代(SE2)過渡态
H
/
C (部分鍵合)
/
E⁺---C (親電試劑進攻)
/
C (共轭體系部分破壞)
L (離去基團脫離)</code></pre>
網絡擴展解釋
雙分子親電取代反應(SE2機理)是親電取代反應的一種重要類型,其核心特征在于反應涉及兩個分子(親電試劑和底物)同時參與過渡态的形成。以下是其機理的詳細解釋:
-
反應過程與立體化學
親電試劑從離去基團的背面進攻中心碳原子,形成過渡态時,中心碳的鍵結構經曆從“傘形”到“平面形”的轉變。這一過程中,舊鍵(底物與離去基團)部分斷裂,新鍵(親電試劑與中心碳)部分形成,屬于協同反應(鍵斷裂與形成同時進行)。
-
動力學特征
反應速率與底物和親電試劑的濃度均成正比,即遵循二級動力學方程:
$$
text{速率} = k[text{底物}][text{親電試劑}]
$$
這與SN2反應的動力學特性類似,但作用試劑類型不同(親電而非親核)。
-
與SE1/SN2的對比
- SE1:單分子機理,分步進行,首先生成碳正離子中間體,速率僅與底物濃度相關。
- SN2:親核試劑背面進攻,中心碳發生構型翻轉(瓦爾登反轉),而SE2中親電試劑的進攻方向同樣會導緻立體化學變化,但因反應類型差異,具體表現可能不同。
-
應用與實例
此類機理常見于芳香族親電取代(如苯環的硝化、磺化),但部分脂肪族化合物(如三級鹵代烴)在特定條件下也可能通過SE2進行反應。
總結來說,SE2機理強調協同的鍵變化和雙分子參與的過渡态,其立體電子效應和動力學特征是其區别于其他取代反應的核心标志。
分類
别人正在浏覽...
【别人正在浏覽】