第二节 亲核加成反应

    醛、酮分子中含有典型的羰基，羧酸及其衍生物中含有广义的羰基。在它们的多数反应中关键的一步是羰基与亲核试剂起加成反应，生成具有四面体结构的中间产物：

由醛、酮生成的中间产物一般是从溶剂中接授质子变成加成产物，这是简单加成历程，或进而发生β—消除，是复杂加成历程。而由羧酸及衍生物生成的中间产物一般是 离去基团L离去，恢复原来的羰基，生成取代物。两类化合物的产物虽然不同，但历程相似，反应物结构对反应活性的影响也有相似之处，烃基(R)供电子能力越强，空阻越大，反应活性越低。烃基上有吸电子基团则增强反应活性。不同之处是后者的反应活性还与离去基团L^-的稳定性及L与羰基之间的电子效应有关。L^-的稳定性越大，反应活性越强，—I效应越大、+C效应越小，则反应活泼越强。不同羰基化合物的活性按以下顺序降低：

羰基化合物的特征反应是亲核加成反应，这是羰基极化的必然结果。在羰基中，由于极化，羰基碳带部分正电荷，羰基氧带部分负电荷。氧的电负性较大，有较强容纳负电荷的能力，羰基氧是比较稳定的。因此羰基碳是决定羰基反应性能的中心，亲核试剂进攻羰基碳的反应是羰基化合物的特征反应。羰基化合物的亲核加成反应常常是被酸催化。酸催化在于羰基氧原子的质子化，使羰基碳电正性更增加，更有利于亲核试剂的进攻。

一．亲核加成反应历程

1．醛、酮羰基的简单加成反应历程

醛、酮与HCN、NaHSO₃、醇以及RMgX等的反应是简单的亲核加成反应。对于同一个羰基化合物，亲核试剂的亲核性增加，平衡常数增大。亲核试剂的亲核性是碳＞氮＞氧。碳亲核试剂如RMgX、威狄希试剂等对醛、酮的加成效率很高，反应实际上是不可逆的。氮亲核试剂的活性远不如碳亲核试剂，氧亲核试剂的活性更低。

醛、酮与醇反应生成生成半缩醛、酮，平衡常数小于1。反应通常被酸 催化。

半缩醛（酮）转化为缩醛（酮）则需要干燥的HCl催化：

缩醛（酮）用稀酸处理水解为原来的醛酮，在有机合成上可用缩醛（酮）保护羰基。

醛、酮与HCN的亲核加成反应需在微量碱存在下进行，^-CN是强碱，又有较大的可极化性，是一个强的亲核试剂。反应历程如下：

反应也是可逆的。反应生成的氰醇是重要的合成中间体。

2．醛、酮羰基的复杂加成反应历程

醛、酮和氨及其衍生物的加成反应，为加成—消除历程。先发生加成反应，继而发生β—消除，生成含有C=N化合物。

式中的B可为H、R、Ar、OH、NH₂、NHR、NHAr、NHCONH₂。这些反应为适量H⁺所催化。但〔H⁺〕过大时反会降低试剂NHB的浓度，结果导致反应速度下降。

3．羧酸衍生物中羰基的亲核加成反应

羧酸及其衍生物的反应大多数是通过加成—消除历程进行的：

L: -OH 、-X、-OCOR、-OR、-NH₂

Nu-: OH-、H₂O、NH₃、ROH等

此类反应中研究得最充分的是酯的水解反应。大多数酯在碱性溶液中的水解反应属于酰氧断裂的双分子反应，即B_AC2历程（B表示碱性水解, AC表示酰氧断裂，2表示速度决定步骤为双分子反应）：

反应最后一步是不可逆的，因为生成的RCOO-是比RO-是弱得多的碱，不可能攫取醇中的质子，从而使整个反应变为不可逆。

多数的酯在酸性溶液中的水解反应也属于酰氧断裂的双分子反应，简称A_AC2历程(A表示酸性水解，AC表示酰氧断裂，2表示速度决定步骤为双分子反应)。其步骤与碱性水解相似，但反应是可逆的。

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