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烷烃反应

自由基取代反应

Free Radical Substitution

反应定义

自由基取代反应是指在光照或加热条件下,有机分子中的原子或基团被自由基取代的反应。该反应通过链式机理进行,包括链引发、链传递和链终止三个阶段。

反应机理

反应机理分为三步:(1)链引发:在光照或加热下,引发剂(如Cl₂)均裂产生自由基;(2)链传递:自由基与底物反应,生成新的自由基和产物,形成循环链;(3)链终止:两个自由基结合,终止链反应。反应的选择性取决于C-H键的键解离能和自由基的稳定性。

反应实例

实例 1
CH₄ + Cl₂CH₃Cl + HCl
条件:hν(光照)

甲烷的氯代反应,生成氯甲烷和氯化氢

实例 2
CH₃CH₃ + Br₂CH₃CH₂Br + HBr
条件:hν 或 Δ

乙烷的溴代反应,溴代选择性高于氯代

实例 3
(CH₃)₃CH + Cl₂(CH₃)₃CCl + (CH₃)₂CHCH₂Cl + HCl
条件:

异丁烷的氯代,叔氢优先被取代

关键要点

  • 1自由基稳定性:叔 > 仲 > 伯 > 甲基
  • 2溴代选择性高于氯代
  • 3反应需要光照或加热引发