亲核酰基取代反应

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亲核酰基取代反应(Nucleophilic acyl substitution),即发生在羧酸衍生物酰基上的亲核取代反应。反应的表达式如下:

酰基碳上亲核取代反应

反应机理[编辑]

亲核酰基取代反应可在酸性或碱性的条件下进行。

碱性条件下的反应[编辑]

反应进程如下:首先亲核试剂进攻羰基碳发生亲核加成,形成四面体型中间体。然后消除一个负离子,取代反应结束。

碱性反应机理.jpg

因为第一步反应是亲核加成,所以反应物中羰基碳的电正性越大,周围的空间位阻越小,反应越易进行。第二步反应是消除反应,取决于离去基团的性质,越易离去的基团越易发生反应。在羧酸衍生物中,基团离去能力的顺序为:[1]

\rm I^->Br^->Cl^->^-OCOOR>^-OR>OH^->NH_2^-\,

酸性条件下的反应[编辑]

反应进程如下:在催化剂下,羰基氧首先质子化。质子化增加了羰基碳的电正性,第二步发生亲核加成,形成四面体型中间体。最后离去基团离去,反应结束。[1]

酸性反应机理.jpg

应用[编辑]

羧酸衍生物的酰基碳上的一个基团被亲核试剂所取代。如果亲核试剂是水,则产物是羧酸;如果亲核试剂是,则反应产物是;如果亲核试剂是,则反应产物是酰胺。各种羧酸衍生物的反应性顺序如下:

反应顺序.jpg

如果亲核试剂是有机金属试剂(如格氏试剂有机锂试剂),则反应先生成,而生成的酮往往活性更强,继续与有机金属试剂发生亲核加成反应,生成醇。如果所用的羧酸衍生物是酰胺,则氮上如有活泼氢,便会与有机金属试剂反应,使有机金属试剂的消耗量增加,因此一般不用酰胺作原料进行合成。为了使反应停留在生成酮的第一步,可以用以下方法:

  1. 用更活泼的酰氯作原料,低温下,将1mol的有机金属试剂分批加到酰氯中;
  2. 使用有位阻的反应物或有机金属试剂;
  3. 用活性较低的吉尔曼试剂有机镉试剂
  4. 作原料,由于中间体亚胺负离子是亲核性的,无法反应,因此反应停留在这一步,直至最后加酸将其水解为酮;
  5. 二甲基甲酰胺与有机金属试剂反应,反应停留在四面体型中间体一步;
  6. Weinreb酰胺N-甲氧基-N-甲基酰胺)。该反应的四面体型中间体中,甲氧基的氧原子与烷氧基的氧负可以对Mg进行配位,从而阻止了进一步的反应。Weinreb酰胺可以由酰氯和甲基甲氧基胺反应制备;
  7. 用羧酸锂盐作原料,使反应停留在四面体型的 R(R')C(OLi)2

参考资料[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 邢其毅等.《基础有机化学》(第三版).ISBN 978-7-04-017755-8