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羧酸衍生物
羰基化学:学习一种价格的六种机制
最后更新:2021年5月24日|
所以在组织2的某些时候,你可能会被要求学习一整套的机制。
像这样:
六种不同的机制.这意味着要写出并学习这些反应的一大堆不同步骤。
听起来要做很多工作,不是吗?
如果你能减少你花在这些机制上的时间会怎么样呢是原来的六倍?这值得我们学习,对吧?
好吧,你很幸运。上面列出的六种反应可能看起来不同,但它们实际上具有完全相同的机理。所以如果你学过其中的一个,你实际上已经学过了所有的。让我们用第一反应(形成酯类从醇和羧酸)作为一个例子。
第一步:质子化
反应开始于C=O(或C=N)键上氧的质子化。这意味着氧(或氮)有更少的电子密度与原子共享羰基碳。因为电子贫乏,所以羰基碳现在已经成为一个更好的亲电试剂,这就建立了……
1,2-加法(步骤2)
即亲核试剂添加到羰基碳,形成一个新的键,打破碳和氧之间的[PI]键。注意中性亲核试剂带正电,(前者)羰基氧是中性的。接下来会发生酸碱反应,有个好听的名字叫....
质子转移(第三步)
质子从原子中转移出来亲核试剂一旦质子转移到分子上的另一个原子(O或N)上,基团就变得不那么碱了,这也意味着它会变得更好离去基团.所以相邻原子的一个孤对与碳形成了一个新的π键,导致…
1,2-消元(步骤4),
排出中性分子(如H2O或NH3.)作为离去基团.只需要再走一步。参与新π键的原子带正电荷,这意味着我们必须去除它才能得到中性的物质——我们称之为…
去质子化(第五步)
就是这样。注意,酸不会被消耗这是一种催化剂,然后与步骤1中的另一个分子相遇。
尽管材料分散在几个章节中,但他们机制中的隐藏模式应该在考试时派上用场。
记住这个:质子化/ 1,2-加成/质子转移/ 1,2-消去/去质子化。
佩普。
我一直在想一个好的记忆方法。食人鱼每天都攻击人类?这是一个随机助记符生成器。
PS -以下是我所说的六种机制,以这种方式分解:
01键合、结构和共振
- 我们怎么知道甲烷是四面体?
- 杂化轨道和杂化
- 如何确定杂交:一条捷径
- 轨道杂化和化学键强度
- Sigma键有六种:Pi键有一种
- 关键技能:如何计算形式电荷
- 部分电荷提供了电子流动的线索
- 四种分子间力及其如何影响沸点
- 3种影响沸点的趋势
- 如何利用电负性来确定电子密度(以及为什么不相信形式电荷)
- 共振简介
- 如何使用曲线箭头交换共振形式
- 计算共振形式(1)-最小电荷规则
- 如何利用电负性找到最佳共振结构
- 评价带负电荷的共振结构
- 评价带正电荷的共振结构
- 探索共鸣:派捐赠
- 探索共振:pi受体
- 总结:评价共振结构
- 绘制共振结构:要避免的3个常见错误
- 如何应用电负性和共振来理解反应性
- 键杂化实践
- 结构和结合练习测验
- 共振结构实践
02酸碱反应
03烷烃和命名法
04构象和环烷烃
05有机反应入门
- 学习一种新反应时最重要的问题
- 组织中的4类主要反应
- 学习新的反应:电子如何移动?
- 电子如何(为什么)流动
- 学习一个新的反应时要问的第三个最重要的问题
- 有机化学中稳定负电荷的7个因素
- 有机化学中稳定正电荷的7个因素
- 常见错误:形式上的指控会产生误导
- 亲核试剂和亲电试剂
- 曲线箭头(用于反应)
- 弯曲箭头(2):最初的反面和最后的正面
- 亲核性与碱性
- 三类亲核试剂
- 什么是好的亲核试剂?
- 什么是好的离去基?
- 3个稳定碳正离子的因素
- 碳正离子不稳定的三个因素
- 什么是过渡态?
- 哈蒙德的假设
- 格罗斯曼的统治
- 先画丑的版本
- 学习有机化学反应:核对表(PDF)
- 加成反应简介
- 消除反应简介
- 自由基取代反应导论
- 氧化裂解反应导论
06自由基反应
07立体化学和手性
08置换反应
09消除反应
11SN1 SN2 / E1、E2的决定
12烯烃的反应
- 烯烃的E、Z表示法(+ Cis/Trans)
- 烯烃的稳定性
- 加成反应:消去的反义词
- 选择性vs.特异性
- 烯烃加成反应的区域选择性
- 烯烃加成反应的立体选择性:Syn与Anti加成
- 烯烃中盐酸的马氏加成法
- 烯烃加氢卤化机理及其对马氏规则的解释
- 箭推和烯烃加成反应
- 添加模式#1:“碳正离子途径”
- 烯烃加成反应中的重排
- 烯烃的溴化
- 烯烃的溴化反应机理
- 烯加成模式#2:“三元环”途径
- 硼氢化反应——烯烃的氧化
- 烯烃的硼氢化氧化机理
- 烯烃添加模式#3:“协同”途径
- 溴离子的形成:一个(次要)推箭困境
- 第四种烯烃加成模式-自由基加成
- 烯烃反应:臭氧分解
- 概述:烯烃反应机理的三个关键家族
- 钯对碳(Pd/C)催化加氢
- OsO4(四氧化锇)用于烯烃的二羟基化
- 间氯过氧苯甲酸
- 合成(4)-烯烃反应图,包括卤代烷基反应
- 烯烃反应练习题
13炔的反应
14醇,环氧化合物和醚
- 醇。命名法和性质
- 酒精可以充当酸或碱(以及为什么它很重要)
- 醇类-酸性和碱性
- 威廉姆森醚合成
- 威廉姆森醚合成:规划
- 烯烃、叔烷基卤化物和烷氧汞的醚
- 醇通过酸催化合成醚
- 醚与酸的裂解
- 环氧化物-醚家族中的异类
- 用酸打开环氧化物
- 环氧环开口与基地
- 从醇中制取烷基卤化物
- Tosylates和Mesylates
- PBr3和SOCl2
- 醇的消除反应
- POCl3消除醇生成烯烃的研究
- 酒精氧化:“强”和“弱”氧化剂
- 揭开酒精氧化机制的神秘面纱
- 醇和醚的分子内反应
- 酒精保护团体
- 硫醇和硫醚
- 计算碳的氧化态
- 有机化学中的氧化与还原“,
- 氧化梯子
- 醇制卤代烃的SOCl2机理:SN2 vs SNi
- 酒精反应路线图(PDF)
- 酒精反应练习题
- 环氧反应测验
- 氧化还原练习测验
15有机金属化合物
16光谱学
17Dienes和MO理论
- 有机化学中会发生什么
- 这些分子是共轭的吗?
- 有机化学中的共轭与共振
- 成键和反键轨道
- 烯丙基阳离子、烯丙基自由基和烯丙基阴离子的分子轨道
- 丁二烯的分子轨道
- 二烯反应:1,2和1,4加成
- 热力学和动力学产物
- 更多在1,2和1,4添加到双烯
- 顺式和反式
- Diels-Alder反应
- Diels-Alder反应中的环二烯和亲二烯
- Diels-Alder反应的立体化学
- Exo vs Endo产品在Diels Alder:如何区分他们
- Diels Alder反应中的HOMO和LUMO
- 为什么Endo vs Exo产品在Diels-Alder反应中更受青睐?
- Diels-Alder反应:动力学和热力学控制
- 复古Diels-Alder反应
- 分子内Diels Alder反应
- Diels-Alder反应中的区域化学
- Cope和Claisen重排
- Electrocyclic反应
- 电循环环开启和关闭(2)-六(或八)π电子
- Diels Alder练习题
- 分子轨道理论实践
19芳香分子的反应
- 亲电芳香族取代:简介
- 亲电芳香族取代反应中的激活和失活基团
- 亲电芳香族取代反应机理
- 亲电芳香族取代中的邻位、对位和元位董事
- 理解Ortho, Para和Meta director
- 为什么卤素是正对位的?
- 双取代苯:最强电子供体“胜出”
- 亲电芳香族取代(1)-苯的卤化
- 亲电芳香族取代(2)-硝化和磺化
- EAS反应(3)- Friedel-Crafts酰基化和Friedel-Crafts烷基化
- 分子内Friedel-Crafts反应
- 亲核芳烃取代(NAS)
- 亲核芳香族取代(2)-苄基机制
- “苄基”碳的溴化与氧化反应
- Wolff-Kishner, Clemmensen和其他羰基还原
- 芳香族侧链上的更多反应:硝基还原和拜耳Villiger反应
- 芳香族合成(1)-“操作顺序”
- 苯衍生物的合成(2)-极性反转
- 芳族合成(3)-磺酰基阻滞基团
- 桦树减少
- 合成(7):苯及相关芳香族化合物的反应图谱
- 芳香族反应与合成实践“,
- 亲电芳香取代的实践问题
你好,詹姆斯,
在McMurry的“有机化学”中,他们给出了亚胺机制(以及类似的机制),如下所示:
1.对羰基碳的亲核攻击
2.质子从氮转移到羰基氧
3.羟基质子化形成良好的离去基
4.水的消除
5.去质子化
- - -
两种方式我都读过:你的名字出现在《即时笔记》(Instant Notes)和其他地方。
那么,哪个是正确的呢?或者这并不重要?我只是在想,在我的考试中,如果我给其中一个,会有关系吗?
干杯
彼得
好问题——它取决于pH值。在中性pH值下,它的作用与你提到的类似。它也更慢。pH值越低,羰基氧就会开始质子化(通过本文提到的机制),反应就会越快。
先生,我的化学反应很弱
.我是二年级学生,请帮帮我
哈哈,祝你好运
我一直认为酸酐的制造比这里展示的要复杂一些。我假设,对于一个例子,乙酰氯是必需的,因为氯是一个更好的离去基。-但是,嘿,我是一个本科生,在这里学习。但看到后一种反应还是很惊讶。
有两大方法。第一种是你提到的方法,把羧酸加到酸卤化物上,就形成酸酐。第二种是用酸加热羧酸,导致水分流失(因此,“酸酐”)。
我很想尝试一下。我敢说,从混合物中分离水和形成的酸酐是必要的。密度非常接近,并且在回流下的混合物DS将会消失,所以可能只需要一个HCl催化剂,在回流下的乙酸和一个(干燥)CaCl2干燥管安装在末端。我希望我的化学教授能允许我探索这个问题,比如说丁酸,尽管它很臭,但绕过酸酐的问题,以及它们与乙酸和丙酸相关的合法性。无论如何,谢谢你的回复。
这不是一个非常广泛的有用的方法,因为它只能制造对称的酸酐,但这几乎肯定是商业醋酐的制造方法。
关于丁酸,为什么要排除Dean-Stark?用苯或甲苯作为助溶剂,水会被赶走,使反应完成。尽管之后你可能会想要避免社交接触.....
哎呀,回流情况(不是混合物)
詹姆斯,谢谢你的回复。所以如果我是正确的,共溶剂和甲苯是某种程度上结合良好,从而允许水通过DS陷阱分离。我不明白,但我觉得我需要明白的是,羧酸盐如何能与甲基苯很好地结合。我可以理解丁酸是这样的(4个碳和它们的H,但对于乙酸,它有一个甲基和一个羧酸H会和它自己和水成键。我很困惑。很明显。我会查一下共溶剂(DS陷阱)在驱水方面的使用,看看我在哪里着陆。这很好,因为我正在通过这样一个问题学习。等。如果这很烦人,我很抱歉。 !!
水和甲苯(以及水和苯)形成共沸物,然后一起蒸发掉。蒸馏物最终进入迪恩·斯塔克陷阱,水的密度比甲苯大,沉淀在底部,不会出来。过量的甲苯填满了陷阱,并流回反应瓶中。
是的,水要形成,机制必须工作。DS很快就开始填充两个图层。所以我认为酸酐应该在甲苯和羧酸的混合物中,就像刚才说的,水已经被除去了。所以下一步是用一个好的长柱(也许是vigreux)来分离。我说得有道理吗,还是把事情搞反了。
我的意思是水留在了DS陷阱里,混合物开始滴回锅里,就像你说的。水的形成,至少对我来说证明了机械,所以我认为这就是发生的事情。
詹姆斯,对于这种反应我有一个问题。似乎必须只有一个羰基被质子化。我知道,我认为,羰基比羧酸上的羟基更碱性,但在我看来,把两个分子(羰基官能团)都质子化,会是个问题。因此,我试图找出一个化学家如何优化一种被质子化的酸,并且只能在已经处于轻微回流条件下的酸催化剂中快速添加酸。这似乎说得通,反应发生得越快越好。酸催化剂在分子上停留的时间越长,它质子化两个羰基的时间就越长。此外,酸催化剂和使用的量必须在这方面发挥作用。理论上,我们只需要使用一半摩尔量的羧基,但考虑到它是如何再生的,也许更小的数量会更好,会减少羰基被质子化的数量,因此这可能是化学家的做法。使用最少量的催化剂。我还想过用什么催化剂最好。 I thought of H2SO4, but need to look at the pKa of this diprotic acid, as the goal is to remove the H2O formed, and not turn it back into an acid, that will play a further role. Anyway, just thinking this though. Thankyou. I have my butanoic to play with, and pretty sure I can work on this.
詹姆斯,
在我的教材中,菲舍尔酯化机理(乙酸与乙醇、硫酸和热)描述如下:
1.羰基氧由乙氧鎓离子质子化
2.乙醇的亲核加成
3.氧离子脱质子形成中性四面体中间体
4.羟基氧的质子化
5.1、2取消
6.去质子化。
为什么第三步和第四步可能如上所示,而不是你所描述的分子内质子转移机制?
感谢杰克
我在这里作弊,画出“质子转移”作为第一步。有几种不同的画法。你课本上的解释可能更正确,但最终结果是一样的。我在这里画了另一种机制(底部)-//m.deriinvest.com/reaction-guide/conversion-of-carboxylic-acids-to-esters-using-acid-and-alcohols-fischer-esterification/
这就是为什么詹姆斯的很棒。这对我的orgo 2期中考试帮助很大。
关于质子转移(步骤3)为什么不能说亲电性?
质子从亲核原子转移到另一个原子(O或N原子)
如果你再读一遍上面写着"它之前是亲核试剂"
亲电物质要么带正电,要么有吸引电子的空轨道(或者它们被电子吸引?)在这种情况下,氧的质子转移并不能使它成为亲电试剂。
如果是我的有机化学学生,我会有点变态,但我喜欢首字母缩写的想法。我试着用听起来像正在发生的事情的词。所以,例如,而不是PAPED,我将使用PATED(或强奸),并使其成为阴茎(质子)添加自己,转移自己,得到屎(消除),和去阴茎(被切断)。所以P代表阴茎(和质子),添加,转移,得到屎(消除),并切断(博比风格)。我发现,这可能对男人很有效,但对女孩同样有效。
在羧酸转化为酸酐的过程中,第二个结构不对,质子在错误的氧上。
开枪。你说得对。谢谢你给我这个位置。
你好,
我两周后有个重要的考试。我对原理有点困惑。我总是搞不清楚在不同的机制下什么会被质子化/去质子化。我还在等那个灯泡熄灭,哈哈。我的教授想让我们记住这些机制,但我想确切地知道为什么每个机制中的所有步骤都是这样发生的。我真的很想更好地理解这个问题。帮助= (
你好,詹姆斯,
我喜欢这个!对亚胺的形成来说,变位是不是有点误导人?我知道你需要在某些时候质子化O,但作为第一步,它肯定会抑制RNH2的接近(它也可能会在C=O之前质子化)
谢谢,汤姆
天哪,我甚至无法用语言表达这个网站对我的考试准备有多有用。
谢谢你!答案:D
如果它对任何人都有帮助,那么助记纸就适用于这种机制;这不是特别具体,但IMO的助记术是为了帮助你重新找回记忆:
使质子化羰基
亲核试剂的加入
质子转移
消除水
通过脱质子反应还原羰基
一如既往的好帖子!
在Klein的文章中,他解释了羰基O的质子化不太可能在亚胺或搪瓷的生产中发生。这让我有点困惑。
其次,在酸酐的1,2-加成反应中,箭头没有意义。(至少从我的角度来看)
谢谢!
上述酰基取代-消除反应的RDX步骤都是四面体中间体的形成,因此反应速率几乎取决于该步骤过渡态的能量,而该过渡态仅包括亲核试剂与羰基碳形成过渡键和羰基氧π键断裂。离去基(离去基:最后离去的基团)没有键的作用。那么为什么酰基的取代率取决于离去基的离去倾向(如:离去基)。酰基氯反应性最强,酰胺反应性最差)。