胺
霍夫曼消除
最后更新:2022年9月21日|
霍夫曼消除烷基铵盐:例子和机制
- 的霍夫曼消除是一个消去反应烷基铵盐形成碳碳双键(π键)。(注1]它通过共同收益E2机制。
- 相比大部分消除反应烯烃,扎伊采夫(Saytzeff)规则,霍夫曼消除往往会提供少代替烯烃。
- 在这篇文章中我们通过霍夫曼消除之间的区别和扎伊采夫消除并解释霍夫曼降解机制的关键特性,导致其偏爱“替换”烯烃。
表的内容
- 快速回顾一下:扎伊采夫规则
- “Non-Zaitsev”产品时可以支配足够的位阻存在
- “霍夫曼降解”
- 霍夫曼消除极其笨重的离去基团,这导致“Non-Zaitsev”淘汰产品
- 摘要:霍夫曼消除
- 笔记
- (高级)引用和进一步阅读
1。快速回顾一下:扎伊采夫规则
通过传统的消除反应E2机制遵循扎伊采夫规则。主要产品将更多的代替烯烃(即烯烃最直接附着在碳烯烃)。
例如下面的第一个例子,“三代的”烯烃是支持“mono-substituted”烯烃。
为什么?的热力学稳定性烯烃增加的顺序
mono-substituted <双取代的< < tetrasubstituted三代的。(更多信息,见文章烯烃的稳定性)
能量的差异是非常小——大约2千卡每摩尔,但这足以提供一个80:20比的产品!(我们怎么知道呢?它可以通过堵塞2千卡每摩尔入方程ln K = -ΔG / RT)
2。“Non-Zaitsev”产品时可以支配足够的位阻存在
有时“non-Zaitsev”产品可以获得通过使用笨重的基地消去反应。一个典型的例子是使用或钠钾t醚(KOt布鲁里溃疡);另一种方法是使用di-isopropyl锂酰胺(乔治。)。这里的想法是,笨重的基础将会更快的反应至少位阻质子β碳,导致形成的替代烯烃。(更多信息,见:笨重的基地消除反应]。
有时你可能会看到这些“non-Zaitsev”产品被称为“霍夫曼产品”。为什么?
回胺。
3所示。“霍夫曼降解”
早在1851年,没有多少技术分析复杂的分子。一个方法来确定未知化合物的结构是将其分解成更简单的块和寻找线索的碎片,这一过程被称为退化。8月威廉•冯•霍夫曼开发了一种两步降解法胺后来他名下。
第一步是将一个胺大量过剩的碘甲烷(CH3我),结果在一个铵盐(我们看到这个反应,“彻底甲基化”,在先前的文章中)。
第二步是蒸馏铵盐在低压下坚实的基础。氧化银(Ag)2O)是经常使用。
可能不能立即看起来像,但三级胺(:NR3()是相对较弱的基地pK一个H = 10),因此体面的离开团体。(回想一下,好离开组=弱的基地]
加热与强碱的结果消去反应:NR3是输了,和一个新的烯烃就形成了。
这里的有趣的观察是,烯烃产品从这个过程往往是最不替换烯烃(“霍夫曼产品”)不是扎伊采夫的产品。
发生什么事了?
4所示。霍夫曼消除极其笨重的离去基团,这导致“Non-Zaitsev”淘汰产品
这并不是说有一些关于产品烯烃比扎伊采夫使它更稳定的产品(它不是)。
答案就在于过渡状态的相对能量导致这两种产品。
它可能帮助再看反应的机制。回忆,E2机制要求一个antiperiplanar(180°)安排的碳氢键和C-LG债券。
真的有助于可视化通过拟定纽曼预测。当我们这么做的时候,你注意到什么?
对于大多数消除反应,位阻的离去基团不是我们需要考虑的一个因素。即使离开团体像我和Br范德华半径大,他们的债券,以碳长,单身原子他们不干扰相邻组。
这对NR对比3集团就像一座超级高的吊扇旋转三个烷基组,每个烷基组本身就像一个mini-ceiling风扇旋转三个氢原子。它占用了大量的空间!
的构象导致“扎伊采夫”产品有更多的位阻(两个不善交际的比的交互)构象导致“霍夫曼”产品,因为非常笨重的N (CH3)3离去基团!
这些额外的空间相互作用足以冷待扎伊采夫过渡态相对于霍夫曼过渡状态,并导致霍夫曼产品作为主要产品。
5。摘要:霍夫曼消除
霍夫曼消除只是如何调整单个变量的另一个例子可以翻转的化学反应的结果。我们之前看到的增加基的位阻会导致non-Zaitsev产品。在这里,我们增加的位阻离去基团。
几千卡每摩尔的区别在过渡态可能听起来不是很多,但它足以改变身份的主要产品。这就是使有机化学如此令人沮丧的初学者…也深深地有趣!
笔记
注1。没有严格限制铵盐。也有“Hofmann-type”淘汰赛的例子磷(公关3+)离开组织。
(高级)引用和进一步阅读
- 死Ammoniumbasen Einwirkung der Warme再见
w·霍夫曼
化学。的误码率。1881年,14(1),659 - 669
DOI:10.1002 / cber.188101401148
原始论文•霍夫曼(george w . bush)的新方法烯烃合成。他是一个非常高效的有机化学家的19所示th世纪,他的名字已附加到不同的转换,包括酰胺降解,异腈合成,和其他几个人。
- 烯烃从胺:霍夫曼消去反应和胺氧化热解
应对,阿瑟·c·;Trumbull,埃尔默R。
Org。反应。1960年,11,317 - 493
DOI:10.1002/0471264180. or011.05
有机反应、发布和维护的ACS的有机化学,是一种综合评价各种有机化学中转换。这个特别的审查是由教授写的应付应付重排(麻省理工学院)。提供详细的试验程序结束。 - 高效的唑类N-Alkylation Hofmann-Type消除:咪唑和苯并咪唑
安德拉斯霍
合成1994年;1994年(1):102 - 106
DOI:1055 / s - 1994 - 25414
烷基化的cyanoethyl-substituted唑类其次是加热用强碱收益率通过霍夫曼消除丙烯腈。 - 环化过程中Clarke-Eschweiler甲基化
阿瑟和w·迪金森的洞穴
《有机化学》杂志上1965年30.(7),2163 - 2165
DOI:1021 / jo01018a011
两个霍夫曼取消本文表明,化合物5和7。
为什么氧化银用于霍夫曼取消?银作为催化剂以某种方式吗?为什么其他便宜的基地不习惯呢?
决不Ag2O * *使用。使用霍夫曼,也许是因为消除了通过添加基烷基化和加热后,直到消除产品蒸馏。也许Ag) +有助于进一步破坏铵离子通过不溶性AgI通讯社,消除速度,但我不相信有什么神奇之处Ag2O。
我有一个疑问。我读的Paula Bruice霍夫曼消除优先在高电负性或笨重的团体如F或-NR3 +。最主要的原因是因为当基本抽象质子从相邻的碳,这些团体的穷人离开趋势导致负碳离子,形成邻碳(这是不同于正常E1和E2消除,形成碳正离子或H和叶子离去基团同时)。因此,T.S.霍夫曼消除基本上是一个负碳离子。1°> 2°> 3°,因此形成双键在少取代位置。
现在,我的问题是“如果我们添加一个- m,我邻碳官能团。carbonion将企稳并形成扎伊采夫的产品即使离去基团NR3吗?”
你好詹姆斯,
我的教授告诉我们,在最后一个例子,霍夫曼产品将主要因为三甲胺是带正电荷的,因为第三CH不如二级“酸性”CH(这意味着时间间隔为一秒给了H +更容易),我们会霍夫曼产品(因为在thisn情况下,正电荷会使这种差异更强)。
你会说,这也是一个有效的解释吗?(他没有提到离去基团的空间原因。)
提前谢谢!
你好约翰,这是一个完美的解释,并可能更严格。带正电的氮是一种强大的电子撤回集团,从而增加β氢的酸度。但是叔氢的碱度将更少,因为它是由其相邻的烷基多电子组。二级将酸性更强。也有统计以来的贡献有两个二氢和只有一个三级氢。
请你解释为什么这个反应也产生一个霍夫曼产品?
我这里不能粘贴图片这是一个驱动链接:
https://drive.google.com/open?id=1v-yTJP15O7qASQfIIYIEEUSKZo8hGirB
从可靠的来源(chem.libretexts),但我无法让自己接受的结果。任何提示向可能的机制吗?
提前谢谢。
POCl3磷酸盐离去基团。像trialkylammonium离去基团,它不是未知的磷酸离去基团可以有不利的相互作用与其他碳链导致“反扎伊采夫”产品,而不是正常的“扎伊采夫”的产品。另一个例子,它已被观察到的是在取消毗邻甾核,由Djerassi和同事如图所示。看到杜松子酒,J.-L。等。J Org化学1989 54 369。DOI。https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jo00263a020。
”22日-脱水
7给20 (S)酒精(22)E烯烃8。然而,脱水22 (f ?)酒精9没有产生20 (22)Z
烯烃,而是豆甾醇或菜子甾醇i-methyl
醚(6)与产品一起想,基于
质谱,22-chloride。这个结果可以
合理化的基础上不利的立体交互
过渡态导致20 * 2®产品(图
3)”。
图3显示了纽曼式合理化产品。
75岁的danishefsky /鹳的学生。莉莉的科学家,巴特勒联合国有机讲师
周日发现鹳逝世,享年95岁。
他自己完成一些合成和妻子在哥伦比亚实验室95年的历史。
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嗨。我有一个问题与霍夫曼消除有关。你能帮我练习吗?
它在这里
时显示的(R, R)异构体胺处理过量的碘甲烷,氧化银,然后加热,主要产品是霍夫曼。
(一)画出结构的主要产品(霍夫曼)。
(b)一些扎伊采夫产品也是成立的。(E)的配置。当同一胺治疗MCPBA和加热,扎伊采夫产品(Z)配置。使用立体化学的过渡状态的图纸来解释这些观察。
(我不能上传这个锻炼所以我上传的照片在谷歌司机,这是链接:
https://drive.google.com/file/d/1POFMh0Diw9-Qs_8d31HFsjnGtyje6nN7/view?usp=drivesdk