UKChO 化學競賽知識點解析係列 7

同學們(men) ，新年快樂(le) 呀～新年的到來，也就意味著競賽時間和報名截止日期臨(lin) 近咯。大家有沒有在努力備賽呀？現在大家應該要逐漸開始刷題模式了哦～
前幾期講到的知識點有沒有理解清楚呀？如果有不理解的歡迎添加文末小溪老師的微信谘詢噢。
這一期我來講一講有機題目裏常考的反應類型吧！
有機反應多如繁星。除了各種常見的反應之外，還有各種 named reactions，而像是溫度、酸堿度等等都會(hui) 影響到反應的進行。
幸運的是，在 UKChO 裏，對有機反應的考察僅(jin) 僅(jin) 是限於(yu) 寫(xie) 產(chan) 物/催化劑, 並不會(hui) 要求考生寫(xie) 出反應機理。
當然了，學習(xi) 有機化學的時候對機理的學習(xi) 是必不可少的。否則，你又如何來推斷在不同條件下的產(chan) 物呢？
這是我的大學教授寫(xie) 在課件裏的一句話：
（隻有缺乏理論的化學家，沒有缺乏電子的化合物）所以，我還是希望大家能好好學習(xi) 反應機理，這樣才能算是對每個(ge) 反應真正的了解哦！

1Substitution reaction 取代反應

取代反應是一種非常常見的反應類型。有機取代反應中的反應物一般為(wei) nucleophile（親(qin) 核體(ti) ）和 electrophile（親(qin) 電體(ti) ）。
nucleophile 的定義(yi) 為(wei) 反應中的 electron donor, 而 electrophile 則為(wei) electron acceptor。這和 Lewis acid/base 的定義(yi) 是不是有點像？所以，能成為(wei) nucleophile 的物質一般都是 Lewis base, electrophile 則為(wei) Lewis acid。
那麽(me) 競賽裏，首先是每年必考的取代反應。鹵素是取代反應中很好的 leaving group（脫離基），所以在競賽裏，取代反應一定會(hui) 考到有鹵取代基的烷作為(wei) electrophile 的反應：
（2021 年真題）像是在命名篇中提到的羥氯喹的合成題，問到產(chan) 物 B 和 C 的結構，就是在考察取代反應。
起始物 5-chloropentan-2-one 與(yu) 帶有 alcohol（醇）和 amine（胺）的物質 2-(ethylamino)ethan-1-ol 反應（看不懂命名的同學注意了，請立馬開始複習(xi) nomenclature），首先 nucleophile 有兩(liang) 個(ge) 攻擊點：ketone（酮）上的碳以及與(yu) 鹵素相鄰的碳。由於(yu) 鹵素是較好脫離基，所以比較 electron deficient 的 C5 為(wei) 反應點。而 amine 相較於(yu) alcohol 而言是更好的 nucleophile（更 Lewis basic），所以是 amine 上的 lone pair （孤電子對）攻擊 C5，鹵素離子脫離並去質子形成產(chan) 物 B。

接著，氨氣也是一個(ge) nucleophile，而剩下的反應點就隻有 ketone 的 C2 了。經過一係列的酸堿反應後，氨氣或胺與(yu) 酮反應會(hui) 生成 imine（亞(ya) 胺），也就是 C。

2Hydrogenation 氫化反應

Hydrogenation 有很多種辦法，而競賽中常考的是運用 coupling reaction，利用過渡金屬催化與(yu) 氫氣反應這一種方法。
在上一個(ge) 合成路線裏，最後的產(chan) 物是胺而不是亞(ya) 胺。由亞(ya) 胺到胺是一個(ge) 雙鍵的 reduction，也是氮上的氫化。所以同學們(men) 應該馬上就要想到，這是一個(ge) 氫化反應。

以上隻有一個(ge) 氫化反應的選項，那就是 H2/Ni catalyst。這個(ge) 反應也是很基礎的一個(ge) olefin reduction，同學們(men) 一定要了解哦。而金屬催化的氫化反應涉及到金屬有機化學中金屬與(yu) 有機物的成鍵、金屬的性質等等。想要深入了解的同學，歡迎來找我探討！
有機反應太難，不知道如何判斷親(qin) 電體(ti) 與(yu) 親(qin) 核體(ti) ，又或者是不知道反應點在哪裏？沒事！我幫你梳理！化學競賽刷題衝(chong) 刺班已經準備好，助你衝(chong) 金摘銀！
想要參賽的同學們(men) ，提醒大家考試時間是 2022 年 1 月 22 日，報名截止日期是 1 月 12 日哦。
同時，競賽所涉及的知識點基本與(yu) AP 化學/ IBHL 化學重合，備賽的同時也是在為(wei) 這兩(liang) 個(ge) 科目做準備。

【競賽報名/項目谘詢+微信：mollywei007】