單分子消去反應機理英文解釋翻譯、單分子消去反應機理的近義詞、反義詞、例句
英語翻譯:
【化】 E-1 mechanism; mechanism of unimolecular elimination
分詞翻譯:
單的英語翻譯:
odd; single
【醫】 azygos; mon-; mono-; uni-
分子的英語翻譯:
element; member; molecule; numerator
【計】 molecusar
【化】 molecule
【醫】 molecule
消去的英語翻譯:
expunction; expurgation
【化】 elimination
反應機理的英語翻譯:
【化】 mechanism of reaction; reaction mechanism
專業解析
單分子消去反應機理(Unimolecular Elimination Mechanism),簡稱E1 機理,是有機化學中消去反應(Elimination Reaction)的一種重要類型。其核心特征在于反應速率僅取決于反應底物(通常為鹵代烴或醇)的濃度,與進攻試劑的濃度無關,表明反應的決速步(rate-determining step)隻涉及一個分子發生共價鍵的異裂。
術語漢英解析
- 單分子 (Unimolecular): 指在反應的速率控制步驟中,僅涉及一個反應物分子發生解離。在 E1 中,即底物分子自身發生電離。
- 消去反應 (Elimination Reaction): 指從一個有機分子中除去兩個原子或基團,通常生成一個不飽和鍵(如碳碳雙鍵或三鍵)和小分子(如 HX 或 H₂O)。
- 機理 (Mechanism): 描述反應發生的詳細步驟和過程。
E1 機理的詳細步驟
E1 機理是一個兩步過程:
-
慢 - 底物分子的電離 (Ionization):
- 反應底物(通常為叔鹵代烴 R₃CX 或叔醇 R₃COH)在溶劑作用下,緩慢發生 C-X(X=鹵素)或 C-OH⁺(需質子化)鍵的異裂。
- 此步生成一個碳正離子中間體 (Carbocation Intermediate) 和一個離去基團陰離子(X⁻ 或 H₂O)。
- 速率方程:Rate = k [Substrate]。這一步是決速步,隻涉及一個底物分子,故為“單分子”。
- 化學方程式示例(鹵代烴):
R₃C-X ⇌ R₃C⁺ + X⁻ (慢)
-
快 - 去質子化 (Deprotonation):
E1 機理的關鍵特征
- 動力學: 一級反應,速率僅與底物濃度成正比 (
Rate = k [Substrate]
)。
- 中間體: 存在碳正離子中間體,其穩定性決定了反應的難易和主要産物取向(遵循 Saytzeff 規則)。穩定性順序:叔碳正離子 > 仲碳正離子 > 伯碳正離子。
- 底物結構: 易于形成穩定碳正離子的底物有利于 E1 反應,如叔鹵代烴、叔醇(需酸催化脫水)、仲鹵代烴在弱極性溶劑中。
- 試劑: 反應通常由弱堿(如溶劑)引發或催化,強堿的存在可能促進競争性的 E2 機理。
- 溶劑: 極性溶劑(如水、醇)有利于第一步電離的發生。
- 立體化學: 由于碳正離子中間體是平面 sp² 雜化,堿可以從其兩側進攻 β-氫,因此通常得到順反異構體的混合物(非立體專一性)。
- 競争反應: 常與 SN1 取代反應競争,兩者共享相同的碳正離子中間體。産物比例(烯烴 vs 取代産物)受反應條件(溫度、堿強度、溶劑)影響。
E1 與 E2 機理的區别
- E1: 兩步過程,有碳正離子中間體,速率僅與底物濃度有關 (
Rate = k [Substrate]
),受底物結構和溶劑極性影響大,弱堿即可引發。
- E2: 一步協同過程(雙分子),無中間體,速率與底物和堿的濃度均有關 (
Rate = k [Substrate][Base]
),需要強堿,立體化學通常具有專一性(反式共平面消除)。
應用與實例
- 叔醇脫水: 在酸催化下(如 H₂SO₄),叔醇((CH₃)₃COH)通過 E1 機理脫水生成烯烴((CH₃)₂C=CH₂)。
- 叔鹵代烴脫鹵化氫: 如 (CH₃)₃CBr 在乙醇中加熱,主要發生 E1 消除生成異丁烯((CH₃)₂C=CH₂)。
- 重排反應: 由于存在碳正離子中間體,E1 反應常伴隨重排現象,生成更穩定的碳正離子後再消除。
權威參考來源
- IUPAC Compendium of Chemical Terminology (Gold Book): 定義了“消除反應”(Elimination)和“單分子消除”(E1)的基本概念和動力學特征。這是化學術語的國際标準來源。 (來源: International Union of Pure and Applied Chemistry)
- Clayden, J., Greeves, N., & Warren, S. (2012). Organic Chemistry (2nd ed.). Oxford University Press. 經典有機化學教材,對 E1 機理的步驟、動力學、影響因素(底物、試劑、溶劑)及與 SN1/E2 的競争有詳細闡述和圖示。 (來源: Clayden et al., Organic Chemistry)
- Smith, M. B., & March, J. (2007). March's Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure (6th ed.). Wiley-Interscience. 高等有機化學權威著作,深入探讨了 E1 反應的機理細節、區域選擇性(Saytzeff規則)、立體化學以及重排現象。 (來源: 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. 另一本廣受推崇的高等有機化學教材,系統講解了 E1 消除的機理、動力學和反應勢能面分析。 (來源: Carey & Sundberg, Advanced Organic Chemistry)
- Khan Academy - Organic Chemistry: 提供免費的線上教學視頻和文章,清晰講解 E1 消除機理的步驟、特征和示例。 (來源: Khan Academy Organic Chemistry)
單分子消去反應(E1)機理是有機分子(尤其是叔鹵代烴和叔醇)在弱堿條件下失去小分子形成烯烴的重要途徑。其核心是底物分子首先發生單分子電離生成碳正離子中間體(決速步),隨後該中間體被堿迅速去質子化生成最終産物。該機理是一級反應動力學,受碳正離子穩定性支配,并常伴隨重排和取代(SN1)反應的競争。理解 E1 機理對于預測反應産物、選擇反應條件至關重要。
網絡擴展解釋
單分子消去反應(E1反應)是一種有機化學反應機理,其核心特征在于反應速率僅與反應物濃度相關,屬于動力學一級反應。以下是其詳細解釋:
一、反應機理
-
第一步:電離生成碳正離子
反應物分子中的離去基團(如鹵素)首先脫離,形成不穩定的碳正離子中間體。這一步是反應的決速步(速率控制步驟),僅涉及單個分子參與。
-
第二步:β-氫消除生成烯烴
溶劑或弱堿奪取碳正離子β位的氫原子,同時形成π鍵,最終生成烯烴。此步驟對反應速率無顯著影響。
二、動力學特征
- 速率公式:反應速率僅與反應物濃度成正比(Rate = k[反應物]),與堿的濃度無關。
- 單分子性:因決速步僅涉及一個分子電離,故稱為“單分子”機理。
三、典型條件
- 溶劑:極性溶劑(如水、醇)有利于穩定碳正離子中間體。
- 底物結構:三級鹵代烴更易發生E1反應,因生成的碳正離子更穩定。
四、對比其他機理
- 與E2的區别:E2為雙分子協同反應(一步完成),速率與反應物和堿的濃度均相關。
- 與E1CB的區别:E1CB機理中堿先奪取β-氫生成負碳離子,再脫去離去基團。
如需進一步了解具體實例或反應條件,可參考有機化學教材中的E1反應章節。
分類
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