有機反應

有機反應（organic reaction）即涉及有機化合物的化學反應，是有機合成的基礎。幾種基本反應類型為：取代反應、加成反應、消除反應、周環反應、重排反應和氧化還原反應。

基本介紹

• 中文名：有機反應
• 外文名：organic reaction
• 基本類型：取代反應、加成反應、消除反應
• 含義：涉及有機化合物的化學反應
• 領域：化學領域
• 套用：合成新材料

定義

早期的有機反應，包括有機燃料的燃燒反應，以及製造肥皂所用的皂化反應。當今有機反應已愈發複雜，其中幾個獲得諾貝爾化學獎的反應為：1912年的格氏反應、1950年的狄爾斯-阿爾德反應、1979年的維蒂希反應及2005年的烯烴複分解反應。

基礎知識

決定因素

決定有機反應反應性的因素與其他化學反應的類似，特別之處涉及：①反應物和產物的穩定性——因素包括共軛效應、超共軛效應和芳香性等；②活性中間體的產生及穩定性——如自由基、碳負離子和碳正離子。

存在現象

有機化學中普遍存在同分異構現象，因此為了合成具有某一特定結構的目標分子，需要引入區域選擇性、非對映異構選擇性和對映異構選擇性的概念。用伍德沃德-霍夫曼規則可以判斷周環反應能否發生，而馬氏規則和查伊采夫規則則分別可作為親電加成反應和消除反應的參考規則。

反應是藥物合成的基礎

有機反應是藥物合成的基礎。根據2006年的一份回顧，有機反應中，大約有20%涉及氮和氧原子上的烷基化反應，20%涉及保護基的引入和脫去，11%涉及新碳-碳鍵的生成，10%涉及官能團的互相轉化。

類型

（兩種分類方式）

1 有機反應是舊鍵的斷裂和新鍵的生成。根據共價鍵的斷裂方式的不同，可以把有機反應分為自由基型、離子型和協同反應。

共價鍵的斷裂方式有兩種。一種是成鍵的一對電子平均分給兩個成鍵的原子或基團，這種斷裂方式稱均裂(homolysis)。均裂一般在光或熱的作用下發生。均裂產生的未成對電子的原子或基團．稱為自由基(或游離基)。

另一種斷裂方式是成鍵的一對電子完全為成鍵原子中的一個原子或基團所占有，形成正、負離子，這種斷裂方式稱為異裂(heterolysis)。酸、鹼或極性溶劑有利於共價鍵的異裂。當成鍵兩原子之一是碳原子時，異裂既可生成碳正離子．電可以生成碳負離子。自由基、碳正離子和碳負離子都是在反應過程中暫時存在的活性中間體。在有機反應中，根據生成的中間體的不同，將反應分為自由基型反應和離子型反應。通過共價鍵均裂生成自由基中間體的反應．稱為自由基型反應；通過共價鍵異裂生成碳正離子或碳負離子中間體而進行的反應稱為離子型反應。離子型反應又根據試劑的類型不同．分為親核反應和親電反應兩大類型。由親核試劑進攻而發生的反應，叫做親核反應；由親核試劑進攻而發生的反應．叫做親電反應。在這兩大類型反應中．又根據反應進行的方式分為取代反應、加成反應、消除反應等，分別稱為親核取代、親核加成、親電取代、親電加成、親核消除和親電消除等。

還有一類反應。反應過程中舊鍵的斷裂和新鍵的生成同時進行．無活性中間體生成．這類反應稱為協同反應。

2 a 取代反應：有機物分子裡的某些原子或原子團被其他的原子或原子團代替的反應。包含的小類型和發生反應的有機物類別如下：

鹵代：烷烴、環烷烴、苯及其同系物、酚類、醇類（與鹵化氫）等。

硝化：苯及其同系物、酚類等，一般是含有苯環的物質。

酯化：酸(無機含氧酸或羧酸)與醇生成酯和水的反應。

水解：酯類（醇酯和酚酯）、鹵代烴、糖類、二肽、多肽、蛋白質的水解等。

其他：醇之間脫水成醚、羧酸之間脫水成酸酐等。

b 加成反應：有機分子中的不飽和碳原子跟其他原子或原子團直接結合生成新物質的反應。加而成之，類似化合反應。

不飽和碳原子：該碳原子所連的原子或原子團少於4個，不一定是碳碳雙鍵或碳碳 叄鍵。

（1）含－C=C－、－C、－－的物質：可與H₂、X₂、HX、H₂O等加成。包含烯烴、炔烴、油酸、油脂、裂化汽油等一切含上述官能團的物質。

（2）醛基、酮類中的碳氧雙鍵：可與H₂等加成。

（3）苯及其同系物、含苯環的物質：可與H₂等加成苯環。

c 消去反應：有機物在適當的條件下，從一個分子脫去一個小分子（如水、HX等），而生成不飽和（含雙鍵或叄鍵）化合物的反應。 特點：脫去小分子後，有不飽和碳原子生成。

d 氧化反應、還原反應

氧化反應：有機物加氧或去氫的反應。

（1）醇的氧化：R－CH2OH 機物加－CHO 去氫氧化

（2）醛的氧化：2R－CHO 化：機－COOH 加氧氧化

（3）有機物的燃燒、使酸性KMnO4褪色（含碳碳雙鍵、碳碳叄鍵的物質、苯的同系物等）的反應。

（4）醛類及其含醛基的有機物與新制Cu(OH)2、銀氨溶液的反應。

（5）苯酚在空氣中放置轉化為粉紅色物質。

還原反應：指有機物加氫或去氧的反應。

（1）烯、炔、苯及其同系物、醛、酮、酚、油脂等的催化加氫。

e 聚合反應：由小分子生成高分子的反應。

（1）加聚反應：由不飽和的單體加成聚合成高分子化合物的反應。

機理

雖然有機反應的數目和反應機理數可以有無限個，但這些反應和反應機理都符合一些規律。因此，可根據反應機理的類型，將各種有機反應進一步細分。

加成反應

加成反應涵蓋鹵化反應、水合反應、氫化反應和鹵化氫加成反應等反應，主要的類型包括：親電加成反應（EA）、親核加成反應（NA）和自由基加成反應（RA）。

消去反應

消除反應涵蓋失水反應等反應，主要的機理有：E1、E2反應機理。

取代反應

取代反應可細分為：親核取代反應（親核脂肪取代反應，SN1、SN2機理、親核芳香取代反應（NAS）、親核醯基取代反應）、親電取代反應（ES）（親電芳香取代反應（EAS））和自由基取代反應（RS）。

有機氧化還原反應

有機氧化還原反應指有機反應中的氧化還原反應，是有機氧化反應和有機還原反應的統稱。在很多有機氧化還原反應中，電子轉移並不實際發生，不同於電化學中的概念。

常以氧化數或氧化態作為碳原子氧化程度的判斷：

烷烴：-4烯烴、醇、鹵代烴、胺：-2炔烴、酮、醛、偕二醇：0羧酸、醯胺、氯仿：+2 二氧化碳、四氯甲烷：+4氧化數升高的反應稱為氧化反應，分子中電子云密度降低，氧化數降低稱為還原反應，既有升高也有降低的反應稱為歧化反應。例如，烷烴中的甲烷燃燒氧化，可得到二氧化碳，氧化數由-4升高到+4。常見的官能團氧化還原反應包括：炔烴到烯烴、烯烴再到烷烴的還原；及醇到醛，醛再到羧酸的氧化。

很多有機氧化還原偶聯反應常涉及自由基中間體。真正的有機物氧化還原反應存在於一些電化學合成反應中，例如Kolbe電解。

不對稱催化還原反應及不對稱催化氧化反應是不對稱合成中的重要內容。

1 有機還原反應

有機還原反應有以下幾種主要機理：

直接電子轉移—單電子還原，如Birch還原

氫負離子轉移，如Meerwein-Ponndorf-Verley還原反應和氫化鋁鋰參與的還原反應

加氫還原，比如Rosenmund還原反應，催化劑如Lindlar催化劑、Adkins催化劑

歧化反應，如Cannizzaro反應

不符合以上機理的還原反應如Wolff-Kishner反應。

2 有機氧化反應

有機氧化反應有以下幾種主要機理：

單電子轉移經由酸酯中間體，如鉻酸、四氧化鋨、高錳酸鉀。氫原子轉移，如自由基鹵化反應。氧氣氧化，如燃燒反應。臭氧或過氧化物氧化，如臭氧化反應，機理涉及消除反應，如Swern氧化反應、Kornblum氧化反應，及IBX酸和Dess-Martin氧化劑參與的反應

由Fremy鹽或TEMPO等亞硝基自由基氧化。

聚合反應

聚合反應包括加成聚合反應和逐步聚合反應。

縮合反應

縮合反應是兩個反應物結合，同時生成一個小分子如水的反應。逆過程稱作水解。

依官能團分類

有機反應可大致依據反應物和產物中官能團的種類而加以分類。例如，Fries重排反應中，反應物為酯，而產物為醇。

其他

涉及雜環化合物的有機反應常以雜環的元數及雜原子類型分類。此外，也可以反應物含有的碳-元素鍵類型來對有機反應進行分類，由此衍生出的有機化學重要分支如有機硫化學、有機矽化學、有機磷化學和有機氟化學。由此得到的很多內容與有機金屬化學有相當程度的重疊。