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从第七章到第十一章所讨论的有机化学反应,都是以离子型反应的方式发生的,即在反应过程中,新键的生成和旧键的断裂,电子都是成对转移的。

本章将要讨论另一类有机化学反应,在这类反应中,反应物或中间体是带有未成对电子的化学物种,新键的生成和旧键的断裂,都是通过单电子转移而完成的,即自由基反应。

自由基化学在有机化学发展中是一个比较新的领域,自由基反应历程的研究,已经在有机化学的理论中揭示了一种新的展望,发展更为迅速。

关于自由基的产生以及它的结构等问题已在第四章中介绍。本章只对某些重要的自由基反应作一讨论。

自由基反应可以按反应的方式大体分为以下三类,第一类是两个自由基相结合形成一个非自由基产物,称为自由基的化合;第二类是一个自由基与另一分子反应产生一个新的自由基,称为自由基的转移;第三类是自由基本身重排或断裂为新的自由基。

1.自由基的化合

自由基的化合反应又分为自由基偶联反应和自由基歧化反应。两个自由基相遇,在多数情况下是偶联生成稳定分子,偶联反应生成新的共价键,活化能近为零。

歧化反应是一类特殊的自由基反应,它指的是一个自由基从另一个自由基的β-位上夺取氢原子,形成非自由基产物。像自由基偶联反应一样,歧化反应在能量上也是有利的,因为生成的是稳定的分子产物。例如:

2.自由基的取代和加成反应

自由基的取代和加成反应,都是自由基转移反应,通常为链锁反应。

3.自由基的裂解和重排

有的自由基可以在β-位发生键的断裂,生成一个新的自由基和一个安定的分子(不饱和化合物)。例如:

自由基重排反应比较少见。但对带有吸电子取代基的芳基,如果重排后有利于未成对电子的离域,则可能发生重排,例如:

4.氧化还原反应

一些氧化还原反应是通过自由基历程进行的,其中有些反应已应用于有机合成。

本章将重点讨论自由基取代反应、自由基加成反应和自由基的自动氧化反应。

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