干貨 | 初級有機反應機理

A-Level有機化學部分在歷年出的真題當中可謂一直是一個大考點，動輒7-8分的問題，如果沒搞清楚具體反應丟分就太不值得了。

下面就帶領大家好好梳理一遍Organic Mechanism的各項反應。

A-level化學當中涉及的有機反應，基本有如下幾種：

Free Radical Substitution

舉例反應有Methane with chlorine

Electrophilic addition

舉例反應有Alkenes with hydrogen bromide

Alkenes with bromine

Alkenes with sulphuric acid

Nucleophilic substitution

舉例反應有 Haloalkanes with?hydroxide ions

Haloalkane with cyanide ions

Haloalkane with ammonia

Elimination

舉例反應有 Hydrogen halides from haloalkanes

各位同學，溫馨提醒：解答反應機理的時候，畫的示意圖一定要明確，彎曲的箭頭一定是從lone pair或者bond上面開始的，代表著電子的遷移運動。

Lone pair是絕對要畫出來的喲（否則就是一分白白被扣掉了）

Free radicals的那個小點一定不能忘記

1.?Free Radical Substitution

Step 1. Initiation: ?UV破壞Cl2分子變成兩個Free Radical

UV

Step2. Propagation: ?Cl. 的‘親和力’更強，所以將methane的一個H拆散組成了HCl, 同時被拆散家庭的CH3.找到Cl-Cl, 搶回了一個Cl.

Step3. Termination: 兩個無家可歸的Cl.走到了一起

到這個第三步，Free Radical Substitution的Mechanism就完成了，Cl2經歷拆開又經歷了重合，最后根本沒有變化，所以在這個反應當中，Cl2被視作是Catalyst 催化劑。

但是事情不都是這樣變化的，還有一種情況也有可能發生

Other situation:?Further propagation:

Cl.自由基的魅力太大了，拆散Methane還不夠之前，重組過的家庭還要來拆，再擠一個進去

Other situation: different termination

還記得之前生成過CH3.的自由基嘛？如果有兩個這個也是有可能合體的，公式如下：

2.?Electrophilic addition

Electrophilic addition當中，和alkene發生反應的需要是一個polar的molecule, 因為需要產生polarity, Alkene的Double bond部分擁有的high density electrons才能被‘異性’的部分吸引。

這種non-polar的特性就是electron affinity啦。因此Electrophilic addition的名字當中就說明了反應的特性，要涉及電子的移動。

a)?with hydrogen bromide

這個反應非常straight?forward,一目了然，我CA就不解釋了

b)?with bromine

Bromine這個東西非常特殊，雖然看它由兩個Br原子組成，但是其實它是一個Non-polar的molecule, 但是它是由一個Covalent non polar bond連接的，

因此圍繞著兩個Br的電子是相對非常自由的，因此靠近electric field的時候，電子們都會被排斥到另一邊，因此其中距離更近的Br就有了一個δ+的極性啦。

c)?with sulphuric acid

Sulphuric acid是一個很大的分子，但是大家不要看它很復雜就被嚇到，中間的S拖家帶口其實最終是只有一個single bond連接的OH group跟它反應的

3.?nucleophilic substitution

在說這個反應之前，需要搞清楚Nucleophiles究竟代表什么，Nucleo這個詞頭，代表的是核子，跟之前講的Electrophilic不同的地方在于，它是直接由核本身跟其他分子反應的。（就是拖家帶口地一起闖進別人家庭）

a)?with hydroxide ions

b)?with cyanide ions

c)?with ammonia

這里的三個反應看起來都差不多，其實區別最大的地方在于‘闖進別人家庭’反應的Nucleophiles, 特性是不同的。

上面這張圖細看就會發現，這里每一個都是包含至少一對lone pair的，而且是在一個有完整的negative chard或者very electronegative atom(就是有很強的δ-)上面的，因此看到這樣的nucleophiles, 就要馬上想到是nucleophilic substitution

4.?Elimination

Elimination反應的意思在于，從single bond轉變成double bond. 同樣兩個Carbon之間Double bonds的bond energy要比single bonds高，因此怎么樣進行Elimination reaction是需要一點點‘心機’的

a)?halogenoalkanes

這里只介紹一下primary halogenoalkanes的情況，就是Halogen的functional group位于Carbon chain的末端。

在這個反應中，hydroxide ion acts as a base-, 一個H被移去隔壁‘安撫’最末端的X（一個halogen group），但是這個‘安撫’是不穩定的，最終孤單的X(我們的halogen group)還是被排斥走了，re-arrange了以后就變成了一個alkene.