有机活性中间体—有机反应机理系列35
活性中间体是指在一个包含多于一步的有机化学反应过程中，暂时生成的、瞬间存在的中间体。因为其具有较高的反应活性和不稳定性，所以称其为活性中间体。活性中间体并非就是过渡态，两者不可混淆。
1 活泼中间体（Int）与过渡态（TS）的区别
有机反应可分为一步反应和分步反应两大类。在一步反应中只存在过渡态，而不存在活性中间体。如溴甲烷在乙醇一水溶液中，发生双分子亲核取代反应（SN2），反应一步完成，只有一个过渡态。
再如Deils-Alder反应，为一步完成的协同反应，没有中间体，反应中生成环状过渡状态，也称周环反应。
活性中间体只存在于两步和两步以上的有机反应过程中，必须发生共价键的均裂或异裂才能生成。重要的活性中间体主要有碳正离子、自由基、碳负离子、卡宾、苯炔与乃春。
在多步反应中会存在几个过渡态，反应过程至少包含一个活性中间体。如环己烯与溴素反应亲电加成反应。反应分两步进行，反应过程中出现了两个过渡态，生成了一个中间体。
上述两个反应的反应自由能图大致如下图所示。
由自由能图可以看出，过渡态能量相对较高，极不稳定，寿命接近于零，不能从反应中分离出来也无法检测其存在，而是根据对反应机理的实验和理论研究的结果推测得到的，是一个假设分子。而活性中间体，虽然很活泼，但相对较稳定，可以利用红外、核磁、电子顺磁、气质和液质等手段进行检测。还可以在反应中加入另一种试剂使中间体与加入的试剂反应，来捕获中间体。如可以通过核磁共振测试碳正离子的存在。由于碳正离子上低电子云密度的强去屏蔽效应，碳正离子的质子峰出现在低场。再如活性中间体苯炔活性很高，不容易分离，但可以用蒽或呋喃作为活性中间体的截获剂把苯炔截获，再进行检测。TEMPO可以用于捕获大部分的自由基分子形成稳定的化合物，通过分离表征进一步确定自由基中间体的结构。
2 活性中间体在机理研究的作用
前面的内容中我们介绍过Hammond(哈蒙德)假设：即在化学反应过程中相继出现的两个状态，如果它们的能量相同，那么它们的结构也相近(参见：Hammond假设—有机反应机理系列8)。由于活性中间体和过渡态就是两相继出现且能量相似的状态，因此基于Hammond假设，我们有理由相信反应过渡态的结构与活性中间体的结构类似，确定活性中间体的结构有助于了解过渡态的结构。实际上我们在分析和验证反应机理的时候一直都是这么做的。如上述环己烯与溴素反应亲电加成反应中的TS1和TS2其结构应该与Int类似，而预测反应机理中TS1和TS2的结构确实与Int类似。基于过渡态理论（参见：过渡态理论—有机反应机理系列4）我们知道，反应过渡态的结构和性质直接决定了反应机理，因此研究活性中间体对了解有机反应机理具有十分重要的意义。