親核酰基取代反應

親核酰基取代反應Nucleophilic acyl substitution),即發生在羧酸衍生物酰基上的親核取代反應。反應的表達式如下:

酰基碳上親核取代反應
酰基碳上親核取代反應

反應機理

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親核酰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

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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。

 

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。第二步反應是消去反應,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

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反應進程如下:在催化劑下,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]

 

應用

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羧酸衍生物的酰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,則反應產物是;如果親核試劑是,則反應產物是酰胺。各種羧酸衍生物的反應性順序如下:

 

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,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酰胺,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,因此一般不用酰胺作原料進行合成。為了使反應停留在生成酮的第一步,可以用以下方法:

  1. 用更活潑的酰氯作原料,低溫下,將1mol的有機金屬試劑分批加到酰氯中;
  2. 使用有位阻的反應物或有機金屬試劑;
  3. 用活性較低的吉爾曼試劑有機鎘試劑
  4. 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;
  5. 二甲基甲酰胺與有機金屬試劑反應,反應停留在四面體型中間體一步;
  6. Weinreb酰胺N-甲氧基-N-甲基酰胺)。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酰胺可以由酰氯和甲基甲氧基胺反應製備;
  7. 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

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  1. ^ 1.0 1.1 邢其毅等.《基礎有機化學》(第三版).ISBN 978-7-04-017755-8