将要取之,必先予之!谈一谈酸催化下羰基的活性

教育   2024-10-20 20:02   广东  

被质子化的羰基是极强的亲电试剂

羰基的孤对电子可被酸质子化,当然这些酸大部分是强酸 甚至1M HCl (pH 0) 都能在 10的7次方个丙酮分子中质子化一个。虽然这个比例很低,但足以大幅度地提高羰基上取代反应的速率了,因为被质子化的羰基是极强的亲电试剂

如你所见,这里面涉及到一个哲学的问题——将要取之,必先予之!给与“质子,即使是醇这种低活性的亲核试剂也能和羰基反应;

(通常是 HCl H2SO4) 会可逆地将少比例的羧酸分子质子化,质子化的羧酸极易接受即使是像醇这样弱亲核试剂的进攻,得到四面体中间体;

酸催化可以将差的离去基团转变为好的离去基团

毫无疑问,上述四面体中间体是不稳定的,因为重新生成 C=O 键所能重新获得的能量,高于断裂两根 C–O 所需的能量。但照现在的情形来说,离去基团 (RHO RO) 又都不是非常好。

此时酸催化剂又伸出了援手,它可以将其中一个氧原子可逆地质子化。

同样,同一时间只有非常少量的分子被质子化,但是,一旦有一个 OH 基被质子化,它便变成了非常好的离去基团 (水替代了 HO)

注:当然由四面体中间体上失去 ROH回到了起始原料同样可行,但是失去H2O 更加富有成效,通过移除,能使反应不断地向正向进行得到了酯产物。

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