羧酸衍生物

通过bd综合体育官方app地址

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:

  • 羧酸转化为酯类费歇尔酯化
  • 水解的酯类变成羧酸
  • 酰胺水解成羧酸的反应
  • 酮/醛生成亚胺和
  • 亚胺水解成酮/醛和
  • 由羧酸形成酸酐的过程

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

垫层机制中的质子化羰基的质子化

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)

第二步,加成亲核试剂

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)

质子转移机制第三步

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),

12 .消除是垫片机构的第四步

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)

脱质子作用是填充机制的最后一步

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:

羧酸转化为酯类的机理被打破 酯类水解成羧酸的机理被打破 酰胺水解生成羧酸的机理被打破 由酮生成亚胺的机制是逐步分解的 亚胺的水解机制被打破 由羧酸形成酸酐的机制被打破



评论

评论部分

关于“羰基化学:学习一种价格的六种机制

  1. 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

    1. 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。

  2. 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。

    1. 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”)。

      1. 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。

        1. 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.....

  3. 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。 !!

    1. 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。

  4. 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。

  5. 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。

  6. 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.

  7. 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

  8. 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)

    1. 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。

  9. 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。

  10. 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= (

  11. 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

  12. 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

  13. 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!

  14. 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)。

留下回复

你的电邮地址将不会公布。必填字段已标记

这个网站使用Akismet来减少垃圾邮件。了解如何处理您的评论数据

Baidu
map