俯瞰有机反应前两回简单介绍了一些重排反应σ迁移反应，[1,2] 重排，这次，小编准备归纳下加成-消去反应。说到加成-消去反应，主要以亲核酰基化反应作为代表，常常局限于糖基化合物的芳香环亲核取代反应。接下来，让我们一起来看一下这类反应的电子转移机理，以及它们的共同点。

基本的机理画法　-攻击与离去

首先下图给出了最简单的一类反应-酯基的水解反应。

该反应的反应机理主要可以阐述为以下三步。

1. 首先，羟基负离子供给羰基的碳。在这个阶段，羰基的π 键断裂，原来的 π 电子转移到电负性大的氧上，形成带有氧负电子的碳四面体结构的中间体。
2. 通过醇羟基的离去，该四面体中间体重新形成含有羰基的羧酸产物。
3. 生成的羧酸再与醇羟基进行质子交换，反应往最右边进行。

这一连串的反应中的电子流动的要点为

亲核剂进攻羰基碳、氧负离子推动离去基团的离去

整体的慢动作回放可以看下面两个图，我们可以很明白的看出电子的流动首先是回到氧上形成氧负离子后，氧上面的孤对负电子再退回来，推动离去性更好的醇羟基的离去。

这种以「进攻（addition)、离去(elimination）」为基本形式的机理进行的反应，主要以羧酸衍生物的亲核酰基化取代反应（酰卤或者酸酐的酯基化，酰胺化，羧酸合成）等为代表。除此以外，另一类比较代表性的是芳香族亲核取代反应。

图中用了很多箭头表示电子的移动，但是仔细看苯环只是作为一个电子传导的媒介。该反应首先作为亲核试剂的羟基负离子进攻硝基的对位的苯环上π电子。接着电子按照一连串的红色箭头所示进行移动，最后电子停留在对负电子具有强力兼容性的强吸电性的硝基上。接下来，电子从硝基上开始退回，离去Cl负离子后，芳香环得到再生。这里重要的是，刚开始的羟基负离子是进攻的π电子，最后离去Cl负离子得到产物。简单的可以用下图表示。

亲核试剂进攻哪里是个问题。

到此为止，小编主要介绍了一下电子的流动，很多人会发现最初的亲核试剂进攻哪里是反应发生的关键，那么接下来就主要来讲下怎么考虑某个反应是如何发生的，并且如何进行的。

首先第一阶段、亲核试剂的进攻对象

1. 碳-杂原子的不饱和键 (C=O, C=N等)
2. 与吸电子基团共轭的不饱和键

以上两种可能性比较大。对于1来说，最常见的就是羰基了。羧酸衍生物以外的话，还有进攻C=N 的碳的Chichibabin 反应(具体请看最后的反应列表)。另外对于2.来说，需要注意的是，例如芳香族亲核取代反应的话，离去基团与吸电基团的相对位置的不同，需要区别考虑（比如说下图所示的硝基在间位的情况）。

在该情况下，离去基团与吸电子的硝基并不共轭，亲核剂即使可以进攻苯环上的Cl旁的双键，但是由于硝基上的负电荷无法返回，所以上述反应是无法发生的。由于碳的电负性并不大，所以带负电荷的碳中间体是很难生成的，因此上图所示机理不可行。

而当离去基团在吸电子硝基的共轭位置（邻位或者间位）的情况下，如下图所示移动到硝基上的负离子，由于氧的电负性较大，电子的兼容性也强，最后通过苯环为媒介返回，推动氯的离去，完成整个反应。

当反应机理中有负离子生成的时候，一般得先让负离子通过共轭电子移动到电负性强的原子上，然后再返回推动离去基的离去完成反应，而不是停留在一些比如碳上形成非常不稳定的碳负离子，当然也有例外。而这一点基本的非常重要，希望初学者能够明记。

哪个能成为离去基团？

接下来就是离去基团的判断，简单的说一般离去后形成的负离子状态最稳定的最容易离去，有的书中也常常以pK_b的大小来判断离去性强弱。比如酮的烷基与醛的氢，如果作为离去基团离去后变成烷基负离子与氢负离子，都是极其不稳定的，所以一般不能作为离去基团。

对于离去基团的选择，我们回到最初的酯水解的例子进行解说。仔细看可以发现，从羟基负离子进攻羰基，到醇羟基离去的过程，用了平衡箭头表示，这是为什么？

事实上，这是因为亲核剂进攻羰基后形成的左侧的羟基也是有可能离去的。也就是说，如果醇羟基离去的话，反应往右进行，如果羟基离去的话反应还是回到最初，往左进行。因此在这个阶段的反应是可逆的。（如下图所示）

四面体中间体中的氢氧化物负离子或者醇羟基都有可能离去

但是，当醇羟基离去后生成物是羧酸，而接下来，羧酸的酸性氢被离去的醇羟基负离子捕获，该反应是不可逆的。因此反应整体是往右进行的。也就是说，酯的水解反应中碱是等量消耗，使得反应向右进行的。

醇羟基离去的情况下，通过不可逆的质子交换使得反应向右进行。

总结一下就是说「亲核剂与离去基在具有相同程度的离去能的时候，一直到离去阶段都是一个可逆过程，所以必须以平衡箭头表示」。虽说画反应机理时，代表电子流动的箭头非常重要，但是每个阶段反应是可逆的还是不可逆的，尤其是rate-determination在哪个阶段，这个至关重要。以此来判断，哪一步的不可逆反应驱动了平衡反应，使得整个反应往产物方向进行的。如果能做到这点，那么我想对于有机反应的理解肯定是比一般的人要深刻。

综上，这一次单纯的主要以羰基的亲核取代反应，芳香族的亲核取代反应为例子讲解了一下这类反应的机理，共同点等。其他的类似反应小编也归纳了一下，以下面表格的形式给出。有不足之处，请各位读者大神们指出。

反应名	关键阶段	备注
酯水解		亲核的酰基化反应也是一样。
酯的Grignard 反应		通过亲核进攻消除形成酮，但是形成的酮也能再次被Grignard试剂亲和进攻，形成醇。
酯的LAH还原		对酯的亲核进攻消除先形成醛，醛再次被还原形成醇。
Claisen 缩合		醇羟基的离去先形成 β-酮酯，但是还会被碱拔去酸性氢发生不可逆脱质子化形成烯醇。
芳香族亲核取代反应(SNAr)
Chichibabin 反应
Smiles 重排
Julia-Kocienski 烯烃合成		反应机理与 Smiles 类似，但是形成的是烯烃产物。
Cannizzaro 反应		虽然说氢负离子通常是无法离去的，但是在高浓度的碱性条件下，通过四面体中间体的脱质子化，中间体负离子增强，从而导致氢的离去。
Tishchenko 反应

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