「鹵烷水解反應」的第二步驟-「碳陽離子」吸引「水」-只涉及「化學鍵」的鍵結,是「散熱反應」。最後一個步驟,「水合離子」的「質子」轉移給「鹼」-在這個反應「鹼」是「水」。反應機制中的「去質子化」的速度非常快。
有機化學的基礎244
1. 「鹵烷水解反應」的第二步驟-「碳陽離子」吸引「水」-只涉及「化學鍵」的鍵結,是「散熱反應exothermic」。
2. 最後一個步驟,「水合離子」的「質子」轉移給「鹼」-在這個反應「鹼」是「水」。反應機制中的「去質子化」的速度非常快。
3. 一般而言,「質子」從一個「異質原子」轉移到另一個「異質原子」的各種反應速度都快,「質子」轉移之後,有「極性電荷」的「原子」變得沒有「極性」(「水合離子」的「氧」,變成「氫氧根離子」的「氧」)。
4. 因為溶劑扮演「親核性試劑nucleophile」的角色,與「中間產物碳陽離子」互相吸引鍵結,因此,這些SN1反應稱為「溶劑解離反應solvolysis reactions」,當「溶劑」是「水」的時候,「溶解」就稱為「水解hydrolysis」。
5. 我們也可以用「醇類」製造出「碳陽離子」,把前一個鹵烷「水解反應」用相反的步驟進行就可以了,先質子化「醇類」,然後去質子化,再用「親核性試劑」捕捉「碳陽離子」
6. 利用這個方法,「醇」可透過「SN1反應」轉換成「鹵烷」,反應步驟剛好是「鹵烷水解」的「逆反應」,這二個反應「速率決定步驟」都是形成「碳陽離子」的那一步。
7. 「醇」的「質子化」形成「水合離子oxonium ion」,然後這個化合物脫水產生「陽離子」。
8. 依據「微觀可逆原理 The principle of microscopic reversibility」,這個「碳陽離子」跟「鹵烷」水解反應形成的「碳陽離子」一樣。因此,「正反應」和「逆反應」的「速率決定步驟」都是形成「碳陽離子」的那一步。
9. 這些例子說明為什麼瞭解「中間產物」的構造和反應度,是學習有機化學非常重要的一件事:當你真正瞭解某個反應的正反應,你也瞭解它的逆反應。
10. 舉例來說,同樣的「碳陽離子」,可以被「鹵素離子」吸引鍵結成「鹵烷」,或是被「水」吸引鍵結變化成「醇」。不論反應是從「鹵化物」變成「醇」還是從「醇」變成「鹵化物」,「中間產物」都是一樣的。
n 翻譯編寫 Marye Anne Fox, James K. Whitesell《Organic Chemistry》
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