6.15: 消除反应

亲核试剂可以与卤代烷反应，通过置换卤素得到取代产物。 或者它可以作为碱，通过相邻碳的去质子化形成烯烃来产生消除产物。 在消除反应中，底物失去来自相邻碳的两个基团，形成至少一个π键。 与卤素相连的碳称为α碳，而相邻的碳称为β碳; 因此，这些反应称为β消除或1,2-消除反应。

亲核试剂通过向质子提供一对电子而充当路易斯碱。 用于促进消除反应的常见碱包括氢氧化物 (OH⁻)、醇盐 (OR⁻) 和酰胺 (NH₂⁻)。 在强碱存在下，卤代烷从 β 碳失去质子，从 α 碳失去卤素，从而在两个碳原子之间形成 π 键。

消除反应机制

消除反应通常通过 E2 或 E1 机制发生。 E2 机制发生在一个协调的步骤中:碱基对 β 氢的夺取伴随着 α-碳-卤素键的断裂。 因此，E2 反应通过一种过渡态进行。

E1反应分两步发生。 首先，烷基卤化物发生电离，形成碳阳离子中间体和卤化物离子。 接下来，碳阳离子被碱基去质子化，形成 π 键。 因此，在E1反应中，碳阳离子中间体是通过一个过渡态形成的，并且存在用于去质子化步骤的第二过渡态。

区域选择性和立体选择性

当卤代烷具有两个不同的β碳时，消除反应可以产生多于一种的烯烃。 在这种情况下，通常会观察到取代度更高（且最稳定）的烯烃，称为扎伊采夫产物。 然而，在某些情况下，获得取代度较低的烯烃（霍夫曼产物）。 碱基的选择在决定形成哪种区域选择性产物方面起着重要作用。 消除反应也有利于反式烯烃的形成而不是顺式异构体，使它们具有立体选择性。

当烷基卤化物与亲核试剂反应时，亲核试剂可以取代卤素得到取代产物，或者它可以提取相邻的氢通过消除反应形成烯烃。

在消除反应中，亲核试剂通过向质子提供一对电子来发挥 Lewis 碱的作用。一些用于促进消除反应的常见碱基包括氢氧化物（如氢氧化钠）、醇盐（如叔丁醇钾）或醇（如乙醇）。

消除反应通常涉及从底物中损失小分子片段以形成至少一个π键。在烷基卤化物中，消除反应以失去一个氢原子和一个卤素原子进行，因此得名脱卤化氢。

由于与离去基团键合的碳是α碳，而相邻碳上的氢是β氢，因此这些反应通常称为 β-消除或 1,2-消除反应。

大多数消除反应通过 E2 或 E1 机制发生。

对于 E2 反应，使用乙醇钠等强碱。协同机制是由β碳的去质子化引发的，随后卤化物离开基团离开，导致α和β位置之间形成π键。

相比之下，E1 反应分两步进行。第一个涉及离开基团离开以形成碳阳离子中间体，然后是碱基对碳阳离子的去质子化以形成π键。

当烷基卤化物包含两种不同的β碳时，消除反应可以产生不止一种烯烃。在这里，取代程度较高的烯烃最稳定，称为 Zaitsev 乘积，而取代程度较低的烯烃称为霍夫曼乘积。因此，消除反应被称为区域选择性反应。

此外，消除反应有利于反式烯烃的形成而不是顺式异构体，使它们具有立体选择性。