定義
對電子具有親合力的試劑叫做親電試劑(E+)(electrophilic reagent)或稱為親電體(electrophiles)。
親電試劑一般都是帶正電荷的試劑或具有空的p軌道或者d軌道,能夠接受電子對的中性分子。
親電試劑由於缺少電子,容易進攻反應物上帶部分負電荷的位置,由這類親電試劑進攻而發生髮反應稱為親電反應。
因為親電試劑可以接受電子,所以它們是
路易斯酸(見
酸鹼反應理論)。大多數親電試劑為正電性,有一個原子帶正電,或有一個原子不具備
八隅體電子。
分類
親電試劑進攻親核試劑上電子集中的部位。有機化學中常見的親電子試劑有陽離子(如H
+ 和 NO
2+)、
極性分子(如
氯化氫、
鹵代烴、
醯鹵和
羰基化合物)、可極化中電性分子(如Cl
2 和 Br
2)、氧化劑(如有機過氧酸)、不具備八隅體電子的試劑(如
卡賓和
自由基)、以及某些
路易斯酸(如 BH
3 和 DIBAL)。
常見的例子有:有機磷化合物,碘代乙酸和環氧化物等,前者包括二異丙基氟磷酸和甲基氟磷酸異丙酯。
親電反應 electrophilic reaction
親電反應指缺電子(對電子有親和力)的試劑進攻另一化合物電子云密度較高(富電子)區域引起的反應。親電反應屬於離子型反應(ionic reaction)的一種,是有機化學的基本反應之一。
在相互作用的兩個體系之間,由於一個體系對另一個體系的電子的吸引所引起的化學反應。這些反應屬於離子反應。反應試劑在反應過程中,從與之相互作用的原子或體系得到或共享電子對者,稱為親電試劑(E+)。
在親電反應過程中,從與之相互作用的原子或體系得到或共享電子對的反應物,稱為親電試劑(electrophiles E);與親電試劑作用的反應物稱為親核試劑(nucleophile Nu)。最常見的親電試劑是鹵代烴(halohydrocarbon)和醯鹵(acyl halide),親電試劑是路易斯酸(Lewis acid),因而親電試劑的親電性與其酸性有關,一般而言,酸性強的親電試劑親電性強,但二者沒有定量關係,特例也有不少。
親電取代反應
凡由親電試劑如HNO3、H2SO4、Cl2、Br2等與有機分子相互作用而發生的取代反應,稱為親電取代反應(SE): E++RX─→RE+X+
式中R為烷基。上述類型的正離子取代反應屬於SE類型反應。
親電取代反應是一種親電試劑取代其它官能團的化學反應,這種被取代的基團通常是氫,但其他基團被取代的情形也是存在的。親電取代是芳香族化合物的特性之一。芳香烴的親電取代是一種向芳香環系,如苯環上引入官能團的重要方法。其它另一種主要的親電取代反應是脂肪族的親電取代。
脂肪族的親電取代 在脂肪族化合物的親電反應中,親電試劑進攻並取代反應物的一個官能團。該反應與更為常見的脂肪族親核取代反應類似,只不過進攻基團是親電試劑而非親核試劑。脂肪親電取代反應也可分為兩種機制,即SE1和SE2,這與脂肪親核取代反應可分為SN1和SN2是類似的。 典型的脂肪族親電取代反應包括: 酮上α-氫的鹵代反應,卡賓對碳-氫鍵的插入反應。
親電加成反應
親電加成反應是烯烴的加成反應,是π電子與實際作用的結果。π鍵較弱,派電子受核的束縛較小,結合較鬆散,因此的作為電子的來源,給別的反應物提供電子。反應時,把它作為反應底物,與它反應的試劑應是缺電子的化合物,俗稱親電試劑。這些物質又酸中的質子,極化的帶正電的鹵素。又叫馬氏加成,由馬可尼科夫規則而得名:“烯烴與氫鹵酸的加成,氫加在氫多的碳上”。廣義的親電加成親反應是由任何親電試劑與底物發生的加成反應。
在烯烴的親電加成反應過程中,氫正離子首先進攻雙鍵(這一步是定速步驟),生成一個碳正離子,然後鹵素負離子再進攻碳正離子生成產物。立體化學研究發現,後續的鹵素負離子的進攻是從與氫離子相反的方向發生的,也就是反式加成。馬氏規則的原因是,取代基越多的碳正離子越穩定也越容易形成。這樣占主導的取代基多的碳就優先被負離子進攻。水、硫酸、次鹵酸等都可以進行親電加成。