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有机反应(organic reaction)即涉及有机化合物的化学反应,是有机合成的基础。几种基本反应类型为:取代反应、加成反应、消除反应、周环反应、重排反应和氧化还原反应。

简介

有机反应

早期的有机反应,包括有机燃料的燃烧反应,以及制造肥皂所用的皂化反应。当今有机反应已愈发复杂,其中几个获得诺贝尔化学奖的反应为:1912年的格氏反应、1950年的狄尔斯-阿尔德反应、1979年的维蒂希反应及2005年的烯烃复分解反应

名称及试剂

绝大多数的有机反应都以发现者的名字命名,因此很多有机反应也被称为人名反应,数目最少有1000个,参见列
有机反应

有机反应

表。除含有发现者的名字外,有机反应的名称中可能还包括反应类型(如重排反应还原反应有机合成),及反应底物的名称(如吲哚),例如Fischer吲哚合成和安息香缩合。早期的人名反应如克莱森重排反应(1912),最新的反应则为Bingel反应(1993)。当反应名称繁冗时,常以简写称呼,如狄尔斯-阿尔德反应则变为DA反应。
有机反应中所使用的试剂也是研究的热点。它们常被用于特定的反应中,比如:①氧化剂,如四氧化锇高锰酸钾间氯过氧苯甲酸;②还原剂,如氢化铝锂雷尼镍硼氢化钠;③,如二异丙基氨基锂氢氧化钠;④酸,如硫酸;⑤催化剂等。

基础知识

决定因素

决定有机反应反应性的因素与其他化学反应的类似,特别之处涉及:①反应物和产物的稳定性——因素包括共轭效应超共轭效应和芳香性等;②活性中间体的产生及稳定性——如自由基碳负离子碳正离子

存在现象

有机化学中普遍存在同分异构现象,因此为了合成具有某一特定结构的目标分子,需要引入区域选择性、非对映异构选择性和对映异构选择性的概念。用伍德沃德-霍夫曼规则可以判断周环反应能否发生,而马氏规则和查伊采夫规则则分别可作为亲电加成反应和消除反应的参考规则。

反应是药物合成的基础

有机反应是药物合成的基础。根据2006年的一份回顾,有机反应中,大约有20%涉及氮和氧原子上的烷基化反应,20%涉及保护基的引入和脱去,11%涉及新碳-碳键的生成,10%涉及官能团的互相转化。

机理

虽然有机反应的数目和反应机理数可以有无限个,但这些反应和反应机理都符合一些规律。因此,可根据反应机理的类型,将各种有机反应进一步细分。

加成反应

加成反应涵盖卤化反应水合反应氢化反应和卤化氢加成反应等反应,主要的类型包括:亲电加成反应(EA)、亲核加成反应(NA)和自由基加成反应(RA)。

消除反应

消除反应涵盖失水反应等反应,主要的机理有:E1、E2和E1cB反应机理。

取代反应

取代反应可细分为:亲核取代反应(亲核脂肪取代反应,SN1、SN2和SNi机理、亲核芳香取代反应(NAS)、亲核酰基取代反应)、亲电取代反应(ES)(亲电芳香取代反应(EAS))和自由基取代反应(RS)。

有机氧化还原反应

有机氧化还原反应指有机反应中的氧化还原反应,是有机氧化反应和有机还原反应的统称。在很多有机氧化还原反应中,电子转移并不实际发生,不同于电化学中的概念。
常以 氧化数或 氧化态作为碳原子 氧化程度的判断:
烷烃:-4烯烃、醇、卤代烃、胺:-2炔烃、酮、醛、偕二醇:0羧酸酰胺、氯仿:+2二氧化碳、四氯甲烷:+4 氧化数升高的 反应称为 氧化 反应,分子中电子云密度降低, 氧化数降低称为 还原 反应,既有升高也有降低的 反应称为歧化 反应。例如,烷烃中的甲烷燃烧 氧化,可得到二氧化碳, 氧化数由-4升高到+4。常见的官能团 氧化 还原 反应包括:炔烃到烯烃、烯烃再到烷烃的 还原;及醇到醛,醛再到羧酸氧化
很多 有机 氧化 还原偶联反应常涉及自由基中间体。真正的有机物 氧化 还原 反应存在于一些电化学合成 反应中,例如Kolbe电解。
不对称催化还原 反应及不对称催化 氧化 反应是不对称合成中的重要内容。
1.有机还原反应
有机还原反应有以下几种主要机理:
直接电子转移—单电子还原,如Birch还原
氢负离子转移,如Meerwein-Ponndorf-Verley还原反应和氢化铝锂参与的还原反应
加氢还原,比如Rosenmund还原反应,催化剂如Lindlar催化剂、Adkins催化剂
歧化反应,如Cannizzaro反应
不符合以上机理的还原反应如Wolff-Kishner反应。
2.有机氧化反应
有机氧化反应有以下几种主要机理:
单电子转移
经由酸酯中间体,如铬酸、四氧化锇、高锰酸钾
氢原子转移,如自由基卤化反应
氧气氧化,如燃烧反应
臭氧或过氧化物氧化,如臭氧化反应
机理涉及消除反应,如Swern氧化反应、Kornblum氧化反应,及IBX酸和Dess-Martin氧化剂参与的反应
由Fremy盐或TEMPO等亚硝基自由基氧化

聚合反应

聚合反应包括加成聚合反应和逐步聚合反应。

缩合反应

缩合反应是两个反应物结合,同时生成一个小分子如水的反应。逆过程称作水解

依官能团分类

有机反应可大致依据反应物和产物中官能团的种类而加以分类。例如,Fries重排反应中,反应物为,而产物为

其他

涉及杂环化合物的有机反应常以杂环的元数及杂原子类型分类。此外,也可以反应物含有的碳-元素键类型来对有机反应进行分类,由此衍生出的有机化学重要分支如有机硫化学、有机硅化学、有机磷化学和有机氟化学。由此得到的很多内容与有机金属化学有相当程度的重叠。

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  
He
CBe

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  
CB
CC
CN
CF
Ne

  
CNa
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CAl
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CK
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CGa
CAs
CSe
Kr

  
CRb
CSr
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CNb
CMo
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CRu
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CAg
CIn
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CSb
CI
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CCs
CBa

  
CHf
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CW
CRe
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CPt
CAu
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CTl
CPb
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Rn

  
Fr
Ra

  
Rf
Db
Sg
Bh
Hs
Mt
Ds
Rg
Uub
Uut
Uuq
Uup
Uuh
Uus
Uuo

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  
La
CCe
Pr
Nd
Pm
Sm
Eu
Gd
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
Yb
Lu

  

  

  

  
Ac
Th
Pa
CU
Np
Pu
Am
Cm
Bk
Cf
Es
Fm
Md
No
Lr

  

  

  
含碳的化合物

  
应用广泛
应用较多
仅限学术研究
尚未发现
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