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按反应时键的断裂方式,可分为均裂与异裂两类反应,此外还有协同反应。
1.均裂反应(homolytic reaction)
键断裂时成键的一对电子平均分给两个原子或基团,如:
这种断裂方式称均裂,均裂时生成的原子或基团带有一个孤单电子,用黑点表示,如H3C·,H·,称自由基(free radical,或称游离基),它是电中性的。自由基多数只有瞬间寿命,是活性中间体中的一种。这类反应一般在光、热或自由基引发剂的作用下进行。这种分子经过均裂而发生的反应称自由基反应(free radical reaction)。自由基反应的特点是没有明显的溶剂效应,酸、碱等催化剂对反应没有明显影响,反应有一个诱导期,加一些能与自由基偶合的物质(阻抑剂),反应可被停止。
2.异裂反应(heterolytic reaction) 链断裂时原来一对成键电子为某一原子或基团所占有,如:
A:B─→A++:B-
(CH3)3C:Cl─→(CH3)3C++:Cl-
这种断裂方式称异裂,生成正离子(cation)和负离子(anion),反应往往在酸、碱或极性物质(如极性溶剂)催化下进行,一般离子也只有瞬间寿命,也是活性中间体中的一种。这种经过异裂生成离子的反应称为离子型反应(ionic reaction)。 离子型反应根据反应试剂的类型不同,又可分为亲电反应(electrophilic reaction)与亲核反应(nucleophilic reaction)两类: 亲电反应:反应试剂很需要电子或“亲近”电子,容易与被反应的化合物中能提供电子的部位发生反应,例如:
首先是由H+与电荷密度较大的C-1结合,然后Br-与C-2结合。此反应是先由缺电子试剂与具有部分负电荷的碳原子发生的,这个试剂,称为亲电试剂(electrophile或electrophilicreagent),与亲电试剂发生的反应称亲电反应。在反应中与试剂发生反应的化合物称为底物,上述反应中RCH=CH2就是底物。
亲核反应:试剂能提供电子,容易与底物中较电正性的部位发生反应,如:
首先由-CN进攻与氯原子相连的带有部分正电荷的碳原子,氯原子带着一对电子离去。这类能提供电子的试剂,称亲核试剂(nucleophile或nucleophilic reagent),由亲核试剂进攻而发生的反应称亲核反应。
3.协同反应(concerted reaction) 协同反应是在60年代根据过去已知的很多反应总结成的一类反应,所谓协同反应是起反应的分子——单分子或双分子——发生化学键的变化,反应过程中只有键变化的过渡态,一步发生成键和断键,没有自由基或离子等活性中间体产生。简单地说协同反应是一步反应,可在光或热作用下发生。协同反应往往有一个环状过渡态,如双烯合成反应经过一个六元环过渡态,不存在中间步骤:
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