基本简介

机理是指为实现某一特定功能，一定的系统结构中各要素的内在工作方式以及诸要素在一定环境条件下相互联系、相互作用的运行规则和原理。

对机理有两种解释：一是机理指为实现某一特定功能，一定的系统结构中各要素的内在工作方式以及诸要素在一定环境下相互联系、相互作用的运行规则和原理；二是指事物变化的理由和道理，从机理的概念分析，机理包括形成要素和形成要素之间的关系两个方面。

化学动力学中，“机理”是指从原子的结合关系中来描绘化学过程。如果其过程是动力学控制的，机理是指原子水平的表面过程。

应用领域

机理是指事物变化的理由与道理。在化学动力学中，所谓“机理”是指从原子的结合关系中来描绘化学过程。如果其过程是动力学控制的，机理是指原子水平的表面过程。在化学气相沉积中，机理的含义更加广泛。

反应机理举例

消除机理（E1和E2）

卤代烷与强碱的醇溶液共热，主要发生消除反应，脱去一份子卤化氢生成烯烃。卤代烷脱卤化氢时，氢原子主要是从含氢较少的相邻碳原子上脱去，这是一条经验规律，称为Saytzeff规则。

卤代烷的烷基结构不同，反应按不同机理进行。

E1：对三级溴丁烷，反应分两步进行，首先生成碳正离子，然后脱氢发生消除或加成生成取代产物。

反应的决速步骤是碳正离子的形成，反应速率仅与反应物浓度有关，v = k[RX]，在动力学上为一级反应，是单分子反应，用E1表示。可见，E1和SN1都是通过同一个碳正离子进行反应，因此，在反应进程中，两种反应相互竞争。通常高温有利于消除，因为消除质子生成烯烃需要更高的活化能；但在极性溶剂及没有强碱存在时，SN1反应快，且产物稳定，主要得取代产物。

E2：反应体系中若有碱存在，则随着碱浓度的提高，消除产物增多。这说明反应速度不仅与卤代烷的浓度有关，而且还与碱的浓度有关，在动力学上表现为二级反应，反应为双分子过程，v = k[RX][RO-]，用E2表示。

E2反应中，碱进攻卤代烃的β—H，同时溴带着一对电子离开，形成一个过渡态，新键的形成和旧键的断裂同时进行。反应速度取决于反应物浓度和碱的浓度。

消除反应的立体化学

在E2反应中，C－H键和C－X键逐渐断裂，C=C双键逐渐形成，碳由sp3→sp2，p轨道形成双键，只有当两个碳上的p轨道相互平行时才能最大程度地重叠成键。因此，消除时，H－C－C－X三个键四个原子必须在同一平面上，即H，X在C－C键的同侧（顺式消除syn）或异侧（反式消除，anti）。

大量实验事实证明，多数E2反应为反式消除，因反式消除时，反应物构象为较稳定的交叉式构象。在某些化合物中，由于环的刚性，不能使两个消除基团达到反式共平面关系，因此消除速度很慢。这时，顺式消除反而有利。如下列两个化合物，前者的消除速度是后者的100倍。

从空间关系看，前者可以发生顺式消除，而后者反式消除的平面关系很差，反应速度慢。 E1消除在立体化学上没有空间定向性，可得顺式和反式消除的混合物。

取代机理