开启一类反应的“上帝视角”——建模酸碱反应，推理亲核过程

重庆 王 明

高中化学教材中涉及的有机反应类型不多，对化学反应的历程(机理)基本不做要求，但在高考试题和各种模拟诊断性考题中，却会出现很多新的有机反应。为避免超纲知识影响解题，各类试题的解决方法均是给出信息和已知条件，学生现场学习建立此类有机反应认知模型，然后进行证据推理解决题目中出现的各种设问。海量的有机反应，加之新技术、新理论层出不穷，教师和专家可能都无法全部掌握，更别谈预测哪些会出现在高考试题中。笔者仔细研究了近几年的高考有机试题，发现亲核取代、亲核加成以及成环反应是考查热点，本文重点探讨通过学生熟悉的酸碱反应建模亲核取代，希望能对大家有所帮助。

一、从酸碱反应谈起

1.酸碱电离理论

1887年，瑞典化学家阿仑尼乌斯提出了酸碱电离理论。该理论认为在水溶液中电离出的阳离子全为H+的物质称为酸；电离出的阴离子全为OH-的物质称为碱。

2.酸碱质子理论(布朗斯台德—劳瑞酸碱理论)

凡是能给出质子(H+)的物质都是酸；凡是能接受质子的物质都是碱。酸碱反应实质是质子的转移。

3.路易斯酸碱理论

路易斯酸是含有一个在外层闭壳结构至少缺少两个电子的原子(可简单理解为缺电子的微粒都可以是路易斯酸)；路易斯碱是最少含有一对孤对电子的原子(可简单理解为提供孤电子对的微粒都可以是路易斯碱)。酸碱反应的实质是电子对的转移(路易斯碱提供孤对电子与路易斯酸共享形成新的共价键)。

上面的对比可以看出布朗斯台德—劳瑞酸碱理论包含在路易斯酸碱理论中，可以预测路易斯酸碱理论的运用会更加广泛。

二、亲核取代和酸碱反应的关系

1.对比分析，建立认知模型

以CH3Cl在NaOH溶液中加热水解为例

反应模型反应历程(反应机理)亲核取代路易斯酸碱反应

2.一些有机物特殊位置H的酸性

(1)CH3CHO α-H酸性分析

由于碳氧双键为强吸电子基团，导致与醛基直接相连的甲基(此即α位)碳氢键的极性增强，在强碱性试剂(如OH-、CH3CH2ONa等)的作用下容易失去氢离子转变为碳负离子(路易斯碱)。此过程可表示如下：

生成的碳负离子活性很强能参与很多有机反应，且产物中仍然存在α-H，在碱的作用下可以继续失去H+。

(2)其他α-H酸性分析

3.证据推理，得出结论

由此，我们可以得出结论：凡是带有孤对电子或显部分负电荷的路易斯碱与缺电子路易斯酸或因为键的极性而导致原子带部分正电荷(类似于路易斯酸)的微粒之间，均可能发生类似于路易斯酸碱反应的亲核取代，并且反应均是由路易斯碱主动进攻路易斯酸而引发的，反应的结果就是酸碱的重新组合。

三、真实情景下的证据推理

【例1】(2018·全国卷Ⅰ·36·节选·改编)写出下列过程中第(1)、(2)的化学方程式

【练习1】(2019·全国卷Ⅰ·36·节选·改编)已知下列反应过程：

(1)F的结构简式为_________________

【例2】已知下列反应(R代表烃基)

下列反应中A具有比较对称的结构，请推导出A的结构简式。

【解析】已知反应过程为

【练习2】(2019·陕西省第一次模拟卷·36·节选·改编)已知如下反应过程:

结合上一步的反应过程，写出甲的结构简式:________。