消除与替代反应: 试剂

- [老师]当你试图确定 在取代和消除反应之间， 重要的是要考虑试剂的功能。 你的试剂是否具有亲核的功能 还是仅将它作为一个基础？ 所以首先让我们看看亲核试剂。 让我们回忆一下起电的概念。 我们知道水可以作为亲核试剂 所以我们有一个高电子密度的区域 周围的氧气。 氧气部分带负电荷 因为氧气比氢气带更多负电 所以这些氢离子部分是带正电荷的。 所以水可以作为亲核试剂， 但它是一种弱亲核试剂 因为我们没有那么高的电子密度区域 就像我们对氢氧根离子一样。 所以氢氧根离子是强亲核试剂。 它的氧离子充满负电荷 而不仅仅是部分负电荷。 接下来让我们考虑亲核试剂的极化率。 让我们将氢氧根离子与硫酸氢根离子进行比较。 所以我们已经看到了氢氧根离子 是带有负电荷的强亲核试剂 在氧离子上。但结果是硫酸氢盐 成为强亲核试剂，即使 它的硫离子没有负电荷。 那是由于极化率的概念 这与原子的大小有关， （原子核的大小）体现在电子到原子核的距离。 硫是比氧更大的原子， 我们有好几个电子 是远离核心的， 因为这些电子离原子核很远， 所以原子核对它们没有太大的吸引力 并且更容易极化这些电子。 因此，比方说，一对这样的电子更容易 作为亲核试剂 更接近亲电体。 所以这就是硫酸氢盐被称为 强亲核试剂的原因。 我们已经看到，氢氧化物是一种强亲核试剂。 电子离原子核更近， 所以原子核对它们有更强的吸引力。 所以它不是极化的，但事实证明它仍然是 由于负电荷而成为强亲核试剂。 当你遇到像氢化物离子这样的东西时， 这是非常小的。 我们知道氢离子是最小的离子（误读作原子） 所以这两个电子离原子核很近 所以原子核对它们有很强的吸引力。 所以因为这个电子云 离原子核那么近 （所以）它不是可极化的， 即使它带有负电荷。 所以这不能作为亲核试剂 所以氢的阴离子不能作为亲核试剂 因为它不是可极化的。 当你试图弄清楚试剂的性质时 有四个不同的类别 如果你想分配你的试剂 找到这四个类别之一。 第一个是你试剂作用的地方 仅作为亲核试剂而非碱基 一个很好的例子就是氯的阴离子。 所以它可以作为亲核试剂 因为我们这里有个负电荷 我们有一个高电子密度的区域 但它不能作为碱基 氯的阴离子的共轭酸是氯化氢。 只需将氢的阳离子与氯的阴离子结合，就能得到氯化氢 我们都知道氯化氢是一种强酸 我们也知道酸性越强 共轭碱基越弱 所以氯的阴离子是一种碱性非常弱的碱 这就是为什么它只会作为 作为我们反应中的亲核试剂 所以溴化物中的阴离子和碘化物阴离子的原理相同 然后我们也有我们的硫亲核试剂 我们刚刚看到的 这里的硫酸氢盐是一种强亲核试剂 因为硫的极化。 但这些也只会作为 作为我们反应中的亲核试剂， 那是因为该共轭酸是具有相当强的酸性的 所以和我们在这里讨论的原因相同 第二类是当你的试剂 仅用作碱基而不是亲核试剂。 氢的阴离子就是一个例子。 我们已经知道为什么氢阴离子 不作为亲核试剂 但现在让我们谈谈为什么它是一个强大的碱基。 如果你考虑与氢的阴离子的共轭酸， 只需添加一个 H+，你当然会得到 H2。 我们知道氢气分子是一个非常稳定的分子 这使它成为一种非常弱的酸。 而且酸性越弱 共轭碱基越强， 这使得带负电的氢化物成为非常强的碱。 如果你在反应中看到它 仅将碱视为试剂。 你会得到氢化物离子，比如氢化钠， 所以 NaH 将是你的来源。 另一个例子是这个分子 缩写为 DBN。 因此 DBN仅用作碱基而不是亲核试剂。 你可能会认为单独一对电子 在氮上可以起到亲核试剂的作用， 但不是当你在这里有这个熔环系统时。 那太笨重了，会阻止这种情况 从充当亲核试剂。 它确实可以作为碱基。 让我们弄清楚哪些氮被质子化了。 是这个sp3杂化氮吗? 还是这个 sp2 杂化氮？ 原来是sp2杂化氮， 让我们看看为什么。 我先把这单独一对的电子变成洋红色， 还有那对长长的电子 会捡起一个质子并形成一个键。 所以那对孤独的伙伴在这里变成了这种纽带， 现在这种氮会 一加一正式生效。 所以再加上这个氮的正式效用， 这是 DBN 的共轭酸。 并且这种共轭酸是共振稳定的。 我可以把这些电子推到这里 然后把这些电子推到氮上， 让我们跟随这些电子。 让我们把这些电子变成红色。 所以这对孤对移动到这里形成双键， 然后让我们把这里的这些电子变成蓝色。 蓝色电子从这个氮上脱落 我们仍然和这里的氢有联系， 它将正电荷转移到另一个氮上。 所以这个氮现在有一个加一的正式效用。 所以我们的共轭酸是共振稳定的， 正电荷在两个氮上分开。 而且因为我们的共轭酸是共振稳定的 酸性不是很强 这意味着共轭碱基强， 这就是为什么这是一个强共轭碱基 尽管它是一个中性分子。 所以质子化发生在sp2 杂化氮 而不是sp3。 如果你试图质子化 sp3 它不能离域 两个氮上的正电荷。 所以有一个与DBN相似的分子， 缩写为DBU，作用相同， 仅作为反应中的碱基。 我们的第三类是我们的试剂 是强亲核试剂和强碱， 氢氧根离子就是一个很好的例子。 我们已经讨论过为什么氢氧根离子 是强亲核试剂，我们从经验中注意到 那个氢氧化物是强碱。 所以氢氧化钠 在普通化学（实验）中经常使用。 如果我们用烷基取代氢， 会形成一个醇盐离子 与氢氧根离子类似。 所以他们都是例子 强亲核试剂和强碱基。 我们的第四个也是最后一个类别 是弱亲核试剂/弱碱。 我们知道，水分子是一种弱亲核试剂。 它没有负数 带正电的氧离子。 当然，水是弱碱。 所以共轭酸是H3O+的，对吧？ 只需在H2O 中添加 H+，即可获得 H3O+。 我们知道水合氢离子是相当酸性的。 所以它会有一个弱共轭碱基。 如果你更换其中一个氢 与烷基，然后形成醇， 它也是弱亲核试剂和弱碱基。