親核醯基取代反應
外觀
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親核醯基取代反應(Nucleophilic acyl substitution),即發生在羧酸衍生物醯基碳上的親核取代反應。反應的表達式如下:
![醯基碳上親核取代反應](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6e/%E9%85%B0%E5%9F%BA%E7%A2%B3%E4%B8%8A%E4%BA%B2%E6%A0%B8%E5%8F%96%E4%BB%A3%E5%8F%8D%E5%BA%94.jpg)
反應機理
[編輯]親核醯基取代反應可在酸性或鹼性的條件下進行。
鹼性條件下的反應
[編輯]反應進程如下:首先親核試劑進攻羰基碳發生親核加成,形成四面體型中間體。然後消除一個負離子,取代反應結束。
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/39/%E7%A2%B1%E6%80%A7%E5%8F%8D%E5%BA%94%E6%9C%BA%E7%90%86.jpg)
因為第一步反應是親核加成,所以反應物中羰基碳的電正性越大,周圍的空間位阻越小,反應越易進行。第二步反應是脫去反應,取決於離去基團的性質,越易離去的基團越易發生反應。在羧酸衍生物中,基團離去能力的順序為:[1]
酸性條件下的反應
[編輯]反應進程如下:在酸作催化劑下,羰基氧首先質子化。質子化增加了羰基碳的電正性,第二步發生親核加成,形成四面體型中間體。最後離去基團離去,反應結束。[1]
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/34/%E9%85%B8%E6%80%A7%E5%8F%8D%E5%BA%94%E6%9C%BA%E7%90%86.jpg)
應用
[編輯]羧酸衍生物的醯基碳上的一個基團被親核試劑所取代。如果親核試劑是水,則產物是羧酸;如果親核試劑是醇,則反應產物是酯;如果親核試劑是氨/胺,則反應產物是醯胺。各種羧酸衍生物的反應性順序如下:
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fe/%E5%8F%8D%E5%BA%94%E9%A1%BA%E5%BA%8F.jpg)
如果親核試劑是有機金屬試劑(如格氏試劑、有機鋰試劑),則反應先生成酮,而生成的酮往往活性更強,繼續與有機金屬試劑發生親核加成反應,生成醇。如果所用的羧酸衍生物是醯胺,則氮上如有活潑氫,便會與有機金屬試劑反應,使有機金屬試劑的消耗量增加,因此一般不用醯胺作原料進行合成。為了使反應停留在生成酮的第一步,可以用以下方法:
- 用更活潑的醯氯作原料,低溫下,將1mol的有機金屬試劑分批加到醯氯中;
- 使用有位阻的反應物或有機金屬試劑;
- 用活性較低的吉爾曼試劑或有機鎘試劑;
- 用腈作原料,由於中間體亞胺負離子是親核性的,無法反應,因此反應停留在這一步,直至最後加酸將其水解為酮;
- 用二甲基甲醯胺與有機金屬試劑反應,反應停留在四面體型中間體一步;
- 用Weinreb醯胺(N-甲氧基-N-甲基醯胺)。該反應的四面體型中間體中,甲氧基的氧原子與烷氧基的氧負可以對Mg進行配位,從而阻止了進一步的反應。Weinreb醯胺可以由醯氯和甲基甲氧基胺反應製備;
- 用羧酸鋰鹽作原料,使反應停留在四面體型的 R(R')C(OLi)2。
參考資料
[編輯]- ^ 1.0 1.1 邢其毅等.《基礎有機化學》(第三版).ISBN 978-7-04-017755-8
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