大学有机化学中,学生感觉最头疼最难学的是机理学习和书写。各式各样的机理中,各种箭头指向花样别出,上下翻飞,看的学生眼花缭乱。高中学过的有机化学,大多靠死记硬背方程式来掌握知识点,不知道其所以然。大学学习方式就不同,反应式的进行总得有个说法,世间没有无缘无故的爱,当然也没有无缘无故发生的反应啊。
到底是谁欠了谁?到底是谁迈出了第一步?总得有个先来后到。有机化学机理很多,但最基本的主要有这么几类:亲电反应,亲核反应,自由基反应。一般它们都有取代和加成两个分支。其他还有就是消除反应和周环反应。对于写机理来说,最关键的是里面的箭头。
箭头分单箭头和鱼钩箭头。鱼钩箭头主要用来表示均裂成自由基。就是原来的共价键共享了一对电子,在外界诱惑下(一般为高温和紫外光照射下),共价键两侧的原子各自拿回属于自己的东西。这种一般局限在自由基机理的第一步,称之为链引发。而更常见有关单箭头的指示,就是一对电子的转移,到底是从哪里到哪里?这个绝对不能错!
其实电子转移箭头方向,非常有意思,有时和日常生活有点相似。如同以前有情有义的富家小姐拿着嫁妆和穷小子结婚;又如同日常生活中好心人救济穷人,无论是红十字会还是滴水筹,总是把钱捐给最需要的人。
那在有机反应中也差不多,电子富裕的基团也总爱把电子传送给缺电子的位点,即反应底物中带部分正电荷的原子。按照酸碱电子理论而言,电子富裕的Lewis碱把电子对共享给缺电子的Lewis酸,知道了这一点,机理中箭头标记方向就不会错了。
如果反其道而行之,缺电子的基团强行与电子富裕的基团结合,那说起来就很难听。乞讨?博取多电子基团的同情?谄媚?博取多电子基团的芳心?亦或更难听,凭着自己光脚不怕穿鞋的,恣意妄为地成抢劫了?
所以箭头方向很明确,起点为Lewis碱电子富裕部分,或者叫带负电荷的原子。而终点呢?肯定是底物中酸性最强的,也就是最需要电子,或者是底物中带部分正电荷的原子。
就像国家提倡的精准扶贫那样,要把救济款送到最需要的人手里,让他们感受到社会的关怀,感受到社会主义社会的优越性。让大家走上共同富裕的道路,这才能国富民强!
所以无论是亲电加成,还是亲核取代,还是亲电取代,亲核加成。记住了这一条,写机理就不会感觉麻烦,那神奇的箭头方向有助于你对神秘有机化学机理的理解。也可以省下诸多时间,也不会感到有机化学难学,可以更好欣赏有机化学的魅力!
除了这个箭头方向的内涵外,有机化学的共轭问题也分外有特色,也非常有趣,我们留给下一次再讲。
2020.1.13晚
调侃有机化学(一)