烯醇负离子的C或O烷基化选择性和哪些因素有关?
学术
科学
2024-10-29 09:01
上海
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烯醇负离子有两种主要的共振式，氧原子和α-碳原子上都带有部分负电荷。烷基化发生在碳原子上还是在氧原子上和亲电试剂和反应条件有关，一般情况下α-碳原子具有相对较高的亲核性。![]()
一、溶剂效应影响
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HMPA，DMF, DMSO等一些极性非质子溶剂，具有很高的介电常数，但没有羟基，也不能形成氢键，因此可以将烯醇盐的金属离子络合物住，使氧负离子暴露出来，更利于进行氧烷基化反应。而叔丁醇等质子性溶剂可以和氧负离子形成氢键，降低了氧原子的亲核性，有利于形成碳烷基化产物。
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极性非质子溶剂对烯醇盐溶解度较高，更有利于形成氧烷基化产物，而四氢呋喃等极性较低的非质子溶剂对烯醇盐溶解度较低，烯醇盐以离子簇形式存在，更有利于形成碳烷基化产物。![]()
二、烷基化试剂影响
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根据软硬酸碱理论，磺酸酯属于硬酸，卤代烷烃属于软酸，而氧负离子属于硬碱，碳负离子属于软碱，根据“硬亲硬，软亲软”，磺酸酯更有利于氧烷基化，卤代烃更有利于碳烷基化。![]()
三、结构因素影响
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根据分子轨道理论，成键过程就是轨道的重叠，根据底物空间结构的不同，可能导致成键方向的不同而形成碳烷基化产物或氧烷基化产物。烷基化试剂的LUMO轨道如果进行碳烷基化，必须要和羰基基本处于垂直方向进行重叠，因此上述分子碳链较短时，空间上不能形成有效重叠，因此只能生成氧烷基化产物。
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四、烯醇盐金属离子的影响
烯醇盐金属离子的半径不同，对选择性也有很大影响，较小半径的离子能够更加紧密的聚合到一起，因此氧端位阻更大，有利于形成碳烷基化产物，反之亦然。
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总之，烯醇负离子的烷基化反应，利用硫酸烷基酯在极性非质子溶剂中反应可以最大量得到O-烷基化产物。利用卤代烃（溴代烃或碘代烃）作为烷基化试剂在偏小极性溶剂（THF或DME）中反应，可以最大量得到C-烷基化产物。当然一些特殊空间结构的底物除外。
参考资料
中科院高等有机课件，吕海燕教授
相关反应（点击查看）
有机酸碱理论
分子轨道理论
烯醇式结构为什么不稳定?
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