取代度

时间:2024-05-22 07:42:38编辑:优化君

取代度是什么?

取代反应

substitution reaction

有机化合物受到某类试剂的进攻,使分子中一个基(或原子)被这个试剂所取代的反应。取代反应可分为亲核取代、亲电取代和均裂取代三类。如果取代反应发生在分子内各基团之间,称为分子内取代。有些取代反应中又同时发生分子重排(见重排反应)。

①亲核取代反应。简称SN。饱和碳上的亲核取代反应很多。例如,卤代烷能分别与氢氧化钠、醇钠或酚钠、硫脲、硫醇钠、羧酸盐和氨或胺等发生亲核取代反应,生成醇、醚、硫醇、硫醚、羧酸酯和胺等。醇可与氢卤酸、卤化磷或氯化亚砜作用,生成卤代烃。卤代烷被氢化铝锂还原为烷烃,也是负氢离子对反应物中卤素的取代。当试剂的亲核原子为碳时,取代结果形成碳-碳键 ,从而得到碳链增长产物,如卤代烷与氰化钠、炔化钠或烯醇盐的反应。

由于反应物结构和反应条件的差异,SN有两种机理,即单分子亲核取代反应SN1和双分子亲核取代反应SN2。SN1的过程分为两步:第一步,反应物发生键裂(电离),生成活性中间体正碳离子和离去基团;第二步,正碳离子迅速与试剂结合成为产物。总的反应速率只与反应物浓度成正比,而与试剂浓度无关。S N2为旧键断裂和新键形成同时发生的协同过程。反应速率与反应物浓度和试剂浓度都成正比。能生成相对稳定的正碳离子和离去基团的反应物容易发生SN1,中心碳原子空间阻碍小的反应物容易发生SN2 。如果亲核试剂呈碱性,则亲核取代反应常伴有消除反应,两者的比例取决于反应物结构、试剂性质和反应条件。低温和碱性弱对SN取代有利。

②芳族取代反应。分芳族亲电取代反应SEAr和芳族亲核取代反应SNAr两类,Ar表示芳基。芳烃通过硝化、卤化、磺化和烷基化或酰基化反应,可分别在芳环上引进硝基、卤原子、磺酸基和烷基或酰基,这些都属SEAr。芳环上已有取代基的化合物,取代剂对试剂的进攻有定位作用。苯环上的取代基为给电子基团和卤原子时,亲电试剂较多地进入其邻位和对位;取代 基为吸电子基团时,则以得到间位产物为主。此外,除发生这些正常反应外,有时试剂还可以进攻原有取代基的位置并取而代之,这种情况称为原位取代。

SNAr需要一定条件才能进行。如卤代芳烃一般不易发生SNAr,但当卤原子受到邻或对位硝基的活化,则易被取代。卤代芳烃在强碱条件下也可发生取代。此外,芳香族重氮盐由于离去基团断裂成为稳定的分子氮,有利于生成苯基正离子,也能发生类似SNl的反应。

③均裂取代反应。简称SH。为自由基对反应物分子中某原子的进攻,生成产物和一个新的自由基的反应。这种反应通常是自由基链式反应的链转移步骤。一些有机物在空气中会发生自动氧化,其过程也是均裂取代,如苯甲醛、异丙苯和四氢萘等与氧气作用,可分别生成相应的有机过氧化物。

取代反应
分子中某一原子或基团被其他原子或原子团所取代的反应称取代反应。在卤烃中,由于卤素的强吸电子性使C-X键中的碳带有部分正电荷,卤素带有部分负电荷,缺电子的碳很易受到富电子基团进攻,这些富电子基团包括负离子(如OH、OR、CN、NO)和带有未共用电子对的分子(如HO、NH)。我们把能提供一对电子的试剂称亲核试剂。由亲核试剂引起的取代反应叫亲核取代反应。以S表示。S为英文“Substitution”(取代),N为“Nucleophilic”(亲核),都取第一个大写字母。亲核取代反应的一般式为:
RX+Nu∶RNu+X∶
这里的卤烃是受试剂进攻的对象,称为底物;Nu为亲核试剂;X∶为反应中脱离的基团,称为离去基团。如果底物是脂肪类化合物,则这种反应称为脂肪族亲核取代反应;如果底物是芳香族化合物,那么这种反应称为芳香族亲核取代反应。
卤烃的亲核取代反应主要有下面几类:
(1)水解。卤烃加水生成醇的反应称为水解反应。该反应是可逆的:
RX+HOROH+HX
实际上,该反应一般没有制备价值。多数卤代烃都是由相应的醇来制备。不过,由于在某些复杂分子中导入一个羟基比引入一个卤原子困难,所以有时也采用卤烃水解的方法来合成相应的醇。在这种情况下,常常采用卤烃与氢氧化钾或氢氧化钠的水溶液共热来制取:
RX+NaOHROH+NaX
反应能进行完全,因为OH比HO更具亲核性,产生的卤化氢又被碱中和。
(2)与氰化钠反应。卤烃在醇溶液中与氰化钾或氰化钠反应生成腈:


有机合成中,常常需要增长碳链,卤烃与氰化钾(钠)的反应是增长一个碳原子的方法之一。但氰化钾(钠)有剧毒,使用时须特别注意。
通过腈基(-CN)的转变可合成羧酸(-COOH)及其衍生物,这在以后的有关章节中再介绍。
(3)与醇钠、氨、硝酸银等的反应:


前两个反应是制备醚类和胺类的方法之一。后一个反应往往用于卤烃的鉴别(见后),但某些不活泼的卤烃不与硝酸银反应,如ArX,RCH=CHX,HCCl,ArCOCHCl和ROCHCHCl等类型的卤烃都无此反应。
(4)与有机磷的反应。卤烃与三烃基膦作用得到鏻盐,后者在强碱作用下失去质子得到磷叶立德(ylide)或被称作磷叶立因(ylene)。
RCHX+RPRPCHRX

其中:X为I、Br、Cl等;R为烷基或芳基。
磷叶立德一般比较稳定,但有时也很活泼。以共振式表示有两种极限式。例如三甲基亚甲基鏻,可表示如下:


最近的H、C和P的NMR光谱分析表明,主要以叶立德结构为主,叶立因的贡献不大。
磷叶立德又称为魏悌希试剂。它与醛酮的反应称作魏悌希(Wittig)反应,是在分子中引入碳-碳双键以代替碳-氧双键的非常有用的方法。其反应见第十一章。


为什么变性淀粉的性能可用取代度评价

你说的取代度是针对阳离子淀粉的一个指标,变性淀粉包括氧化淀粉和阳离子淀粉,取代度准确的说应该叫做阳离子替换度。阳离子淀粉一般是用季铵盐烷基醚化生成的,使用阳离子淀粉就是用它的阳离子正电性,阳离子替换度越高,同样用量就可以吸附中和越多的负电物质(比如带负电的纤维),阳离子淀粉的价格和性能和阳离子替换度成正比,取代度越高生产越困难需要的醚化剂也越多成本也就越高。 希望能帮到你


cmc的取代度是什么意思

羧甲基纤维素钠(简称CMC)是天然纤维素通过化学改性而制得的一种高聚合纤维醚,其结构主要是D-葡萄糖单元通过β(1→4)糖苷键相连接组成。其主要反应为:天然纤维素首先与NaOH发生碱化反应,随着氯乙酸的加入,其葡萄糖单元上羟基上的氢与氯乙酸中的羧甲基基团发生取代反应。

从结构式中可以看出每个葡萄糖单元上共有3个羟基,即C2、C3、C6羟基,葡萄糖单元羟基上的氢被羧甲基取代的多少用取代度来表示,若每个单元上的3个羟基上的氢均被羧甲基取代,定义为取代度是3,CMC取代度的大小直接影响到CMC的溶解性、乳化性、增稠性、稳定性、耐酸性和耐盐性等性能。一般认为取代度在0.6~0.7左右时乳化性能较好,而随着取代度的提高,其他性能相应得到改善,当取代度大于0.8时,其耐酸、耐盐性能明显增强。另外,上面也提到每个单元上共有3个羟基,即C2、C3的仲羟基和C6伯羟基,理论上伯羟基的活性大于仲羟基,但根据C的同位效应,C2上的-OH基更显酸性,特别是在强碱的环境下其活力比C3、C6更强,所以更易发生取代反应,C6次之,C3最弱。其实CMC的性能不仅同取代度的大小有关,也同羧甲基基团在整个纤维素分子中分布的均匀性和每个分子中羟甲基在每个单元中与C2、C3、C6取代的均匀性有关。由于CMC是高聚合线性化合物,且其羧甲基在分子中存在取代的不均匀性,故当溶液静置时分子存在不同的取向,当溶液中有剪切力存在时,其线性分子的长轴有转向流动方向的趋势,且随着剪切速率的增大这种趋势越强,直到最终完全定向排列为止,CMC的这种特性称为假塑性。CMC的假塑性有利于降低液态奶生产的能耗、利于均质和管道化输送,在液态奶中不至于口感过腻,利于奶液香气的释放。


所有的氨基酸都可以合成多肽吗?多肽都可以合成蛋白质吗?

多肽和蛋白质的区别在于分子量。一般把分子量大于胰岛素的称为蛋白质,反之成为多肽。
蛋白质不是由几个多肽合成的,而是直接由核糖体合成肽链。有的蛋白质只有一个肽链,合成后经过折叠形成其空间结构后成为具有生物活性的蛋白质;有的 蛋白质有多个肽链合成(如血红蛋白,但此处的肽链不称其为多肽)。
正常情况下,除开组成蛋白质的20中氨基酸,其他氨基酸不能合成多肽。
人体奶含有除组成蛋白质的20种氨基酸之外的氨基酸,它们有的参与代谢过程(如鸟氨酸,参与尿素的形成),有的是氨基酸代谢产物(如甲状腺激素),有的是合成蛋白之后侧链基团经过修饰而形成(如正亮氨酸)。


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