消除反应简介

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消除反应 (eimination reaction) 又称脱去反应或消去反应，是一种有机反应，一般为一有机化合物分子和其他物质反应，失去部分原子或官能团（称为离去基）。反应后的分子会产生多键，产物为不饱和有机化合物。常见消除反应分为下列两种：β消除反应：较常见，一般生成烯类。α消除反应：生成卡宾，氮宾类化合物。离去基所接的碳为α碳，其上的氢为α氢，而隔壁相邻接的碳及氢则为β碳及β氢。化合物会失去β氢原子的称为 β消除反应，会失去α氢原子的称为α消除反应。

反应速率

编辑在离子型1,2-消除反应中，带着成键电子对一起从反应物分子的1位或α位碳原子上断裂下来的基团称为离去基团（离去基团），而另一个失去基团往往是连在2位或β碳原子上的氢，称为β氢原子。例如，1-溴丁烷与氢氧化钾在乙醇中共热，溴带着键合电子对断裂下来成为溴离子，β氢原子以质子形式断裂下来与碱中和，同时在1和2位之间形成烯键。

这类消除反应的速率与卤代烷结构有关，在相同条件下以三级卤代烷最快，二级卤代烷次之，一级卤代烷最慢。由于碱都是亲核试剂，以碱为试剂的消除反应常伴有亲核取代反应，同时也可能发生重排反应，三种反应之间的竞争与卤代烷结构、试剂性能和反应条件等因素有关，强碱和高温有利于发生消除反应。

消除规则

霍夫曼消除

霍夫曼消除为四级铵碱加热分解生成烯烃的反应，主要得到双键上取代基最少的取代乙烯。这是A.W.von霍夫曼于1881年提出的规律，称为霍夫曼规则。

热消除反应

一般在气相进行，是不需要酸或碱催化的单分子反应。反应物通过环状过渡态直接把β氢转移到离去基团上，同时生成π键。羧酸酯加热至约400℃，便发生热消除。黄原酸酯可在约200℃发生热消除；三级胺氧化物加热至150℃左右也发生热消除。

扎伊采夫消除

二级和三级卤代烷分别有二和三个β碳原子,如其结构不相同，虽有可能得到几个不同的消除产物，但主要得到双键上取代基最多的取代乙烯。这是Α.М.扎伊采夫于1875年总结出的规律，称为扎伊采夫规则。醇在酸性条件下加热失水生成烯烃，也以得到扎伊采夫产物为主。

扎伊采夫规则：卤代烷脱卤化氢时，氢原子总是从含氢较少的β碳原子上脱去。也可表述为卤代烷脱卤化氢时，主要生成双键碳原子上含有较多取代基的烯烃。

反应机理

在离子型反应中，按有关价键发生变化的先后顺序不同，可分三种反应机理。

E1消除

单分子消除反应(E1) 反应物先电离，离去基团断裂下来，同时生成一个碳正离子，然后失去 β氢原子并生成π 键。反应分两步进行，决定速率这一步（决速步）只有反应物分子参加。故E1的速率与反应物的浓度成正比，与碱的浓度无关。

E1CB消除

共轭碱单分子消除反应(E1CB) 　反应物先与碱作用，失去β氢原子，生成反应物的共轭碱碳负离子,然后从这个碳负离子失去离去基团并生成π键。在生成π键的步骤中只有共轭碱碳负离子参加。E1CB也分两步进行，反应速率不仅与反应物浓度成正比，也与碱的浓度有关，其关系较复杂,在多数情况下也成正比。一般说来，只有β碳原子上连有硝基、羰基或氰基等足以稳定碳负离子的强吸电子基团的反应物，才能按E1CB机理进行反应。

E2消除

双分子消除反应(E2) 　反应一步完成，离去基团的断裂、β氢原子与碱中和、π 键的生成三者协同进行（见协同反应），反应物和碱同时参加反应。E2的速率与反应物浓度和碱浓度都成正比。上述三种机理以E2最普遍，但并非所有E2都完全协同。有些E2中，β氢的断裂稍先于离去基团的离去，情况在一定程度上与E1CB相似，称为“接近E1CB的E2”；另一些E2的情况刚好相反，离去基团的离去稍先于β氢的断裂，在一定程度上与E1相似，称为“接近E1的E2”。一般的E1、“接近E1的E2”和典型的E2等反应都以发生扎伊采夫消除为主，而E1CB和“接近E1CB的E2”却以发生霍夫曼消除为主。

总结

在E1C和E1CB中，反应均分两步进行，各自的活性中间体碳正离子和碳负离子都具平面结构，一般不存在立体选择性问题。但在E2中，只有离去基团、α和β碳及β氢四者处于共平面的空间位置，才有利于协同反应的进行，而符合这种要求的空间排列有两种：离去基团和β氢在α、β碳同一边时,发生顺式消除；离去基团和β氢在α、β碳的两边时,发生反式消除。在大多数情况下，E2为反式消除，但不排除顺式消除的可能性，甚至有些反应物由于结构的限制，只能发生顺式消除。

有些反应物在 β碳原子上连有比氢更容易被路易斯碱（见酸碱理论）作用的基团或者根本没有 β氢，它们就有可能发生不涉及失去 β氢的消除。连二卤代烷在碘离子或锌的作用下发生的脱卤反应和 α，α－二烷基β－卤代酸的脱羧反应都属于这种情况。