脫鹵化氫反應是從有機化合物分子中脫掉鹵化氫的反應。在強鹼作用下，鹵代烷脫去HX生成烯烴。在親核取代反應中同時伴隨著消除反應的發生，取代產物或消除產物那種為主，取決於鹵代烷的結構及鹼的濃度。沒有鹼存在時，主要得取代產物；隨著鹼濃度增大，消去產物增多；叔鹵代烷比仲鹵代烷更容易發生消去。
基本介紹
- 中文名：脫鹵化氫反應
- 外文名：dehydrohalogenation
- 屬性：化學反應
- 學科：化學
- 類型：消去反應
- 反應物：鹵代物
定義,消除機理,反應活性,立體化學,影響因素,烷基結構影響,試劑的影響,基團的影響,
定義
脫鹵化氫反應是從有機化合物分子中脫掉鹵化氫的反應。在強鹼作用下，鹵代烷脫去HX生成烯烴。
在親核取代反應中同時伴隨著消除反應的發生，取代產物或消除產物那種為主，取決於鹵代烷的結構及鹼的濃度。沒有鹼存在時，主要得取代產物；隨著鹼濃度增大，消去產物增多；叔鹵代烷比仲鹵代烷更容易發生消去。
消除機理
鹵代烷的烷基結構不同，反應按不同機理進行。
E1：對三級溴丁烷，反應分兩步進行，首先生成碳正離子，然後脫氫發生消除或加成生成取代產物。
反應的決速步驟是碳正離子的形成，反應速率僅與反應物濃度有關，v = k[RX]，在動力學上為一級反應，是單分子反應，用E1表示。可見，E1和SN1都是通過同一個碳正離子進行反應，因此，在反應進程中，兩種反應相互競爭。通常高溫有利於消除，因為消除質子生成烯烴需要更高的活化能；但在極性溶劑及沒有強鹼存在時，SN1反應快，且產物穩定，主要得取代產物。
E2：反應體系中若有鹼存在，則隨著鹼濃度的提高，消除產物增多。這說明反應速度不僅與鹵代烷的濃度有關，而且還與鹼的濃度有關，在動力學上表現為二級反應，反應為雙分子過程，v = k[RX][RO]，用E2表示。
E2反應中，鹼進攻鹵代烴的β—H，同時溴帶著一對電子離開，形成一個過渡態，新鍵的形成和舊鍵的斷裂同時進行。反應速度取決於反應物濃度和鹼的濃度。
比較SN2和E2，SN2反應中，鹼進攻中心碳原子，試劑的親核性強，有利於進行SN2反應；而E2反應中，鹼進攻β—H，β—H的數目多、酸性強、鹼的鹼性強有利於E2反應。因此，SN2和E2常常同時發生。
反應活性
考察不同鹵代烷R-X的反應速度，發現：對不同烷基的反應活性為，烯丙基鹵、叔鹵>仲鹵>伯鹵代烷；對不同鹵素的反應活性為，RI> RBr>RCl；對不同的β—H反應活性為：3H>2H>1H。因此，當分子中有不同β—H時，消除可能有多種取向，因而可得多種烯烴。
實驗證明，在多數情況下，主要生成熱力學較穩定的烯烴——取代基較多的Saytzeff烯烴，氟代烴消除主要生成取代基較少的Hofmann烯烴。鹼的體積增大，空間位阻增大，試劑容易進攻空間位阻較小的β－H，Hofmann烯烴量增加。試劑的鹼性增強，Hofmann烯烴的量增加。另外，鹵代烯烴消除時總是傾向於生成共軛二烯烴；鄰二鹵代物或偕二鹵代物在KOH/醇溶液中加熱失去2分子HX生成炔；脂環烴鄰二鹵代物則主要生成共軛雙烯；乙烯鹵化物反應困難，需要更強的鹼。
立體化學
在E2反應中，C－H鍵和C－X鍵逐漸斷裂，C=C雙鍵逐漸形成，碳由sp3→sp2，p軌道形成雙鍵，只有當兩個碳上的p軌道相互平行時才能最大程度地重疊成鍵。因此，消除時，H－C－C－X三個鍵四個原子必須在同一平面上，即H，X在C－C鍵的同側（順式消除syn）或異側（反式消除，anti）。
大量實驗事實證明，多數E2反應為反式消除，因反式消除時，反應物構象為較穩定的交叉式構象。在某些化合物中，由於環的剛性，不能使兩個消除基團達到反式共平面關係，因此消除速度很慢。這時，順式消除反而有利。如下列兩個化合物，前者的消除速度是後者的100倍。
從空間關係看，前者可以發生順式消除，而後者反式消除的平面關係很差，反應速度慢。 E1消除在立體化學上沒有空間定向性，可得順式和反式消除的混合物。
影響因素
烷基結構影響
對一級鹵代烷，SN2反應的速率很快，一般不發生E2反應。當β位上有活性氫如烯丙氫、苄基氫時，則會提高E2反應速率；β—C上有側鏈時由於空間位阻E2產物也會增加。二級鹵代烷有空間位阻，SN2反應速率很慢，有利於發生消除反應。三級鹵代烷一般傾向於發生單分子反應，主要得E1的消除產物。
對三級鹵代烷的溶劑解，往往得到SN1和E1的混合物。烷基的體積增大，有利於生成消除產物。隨著β—C取代基的增多，體積增大，空間位阻增大，化合物容易生成C，以減少空間張力。如發生SN1反應，空間張力又增大；而發生E1發應，生成烯烴，減少了空間張力。因此，取代基的空間體積越大，越有利於生成消除產物。
試劑的影響
一般來說，試劑的鹼性強、濃度大、與質子的結合能力強，有利於E2；試劑體積大，不容易接近中心碳原子，容易與β－H接近，有利於E2；試劑的親核性強，易發生SN2反應。
I是強酸的共軛鹼，是弱鹼，且其體積大，親核性強，有利於取代，主要得取代產物；而CH3COO是弱酸的共軛鹼，是強鹼，有利於消除，主要得消除產物。
基團的影響
離去基團對E2、E1反應速率均有一定影響，基團越容易離去，反應速率越快。RI> RBr >RCl。離去基團只影響反應速率，不影響產物的比例。
