亲核加成反应
亲核加成反应(Nucleophilic addition reaction)指给电子能力强的原子与不饱和键结合所引起的加成反应 ;[1] 。亲核加成反应是由亲核试剂与底物发生的加成反应。反应发生在碳氧双键、碳氮叁键、碳碳叁键等等不饱和的化学键上。
- 中文名:亲核加成反应
- 外文名:Nucleophilic addition reaction
- 概 念:由亲核试剂与底物发生的加成反应
- 代表性:醛或酮的羰基与格氏试剂加成反应
- 学 科:化学
目录
定义
反应过程中,一般是亲核试剂中带负电荷的部分(即亲核部分)先进攻底物中不饱和化学键带部分正电荷一端原子,并与之成键,π键断开形成另一端原子的负离子中间体,然后试剂中的亲电部分与负离子中间体结合,形成亲核加成产物。
代表性的反应
=O + R'MgCl → RR'C-OMgCl
再水解得醇,这是合成醇的良好办法。在羰基中,O稍显电负性;在格氏试剂中,C-Mg相连,Mg稍显电正性,C是亲核部位。于是格式试剂的亲核碳进攻亲电的羰基碳,双键打开,新的C-C键形成。
水、醇、胺类以及含有氰离子的物质都可以与羰基加成。碳氮叁键(氰基)的亲核加成主要表现为水解生成羧基。 此外,端炔的碳碳叁键也可以与HCN等亲核试剂发生亲核加成,如乙炔和氢氰酸反应生成丙烯腈(CH2=CH-CN)。
判断标准
羰基碳正电性强的活性强,空间阻碍小的活性强, 连有吸电子基可使正电性加强,推电子基减弱, 这部分不会考活性比较的, 重点是亲核取代,即先加成再消除的机理 还要有负碳离子反应。亲核加成反应活性最强的化合物是:CCl3CHO。
其他重要反应
对羰基的加成。
当羰基是亲电试剂,亲核试剂可以是:
与水在水解反应中生成偕二醇(水合物)。
与醇在缩醛化反应中生成缩醛或缩酮。
与有机氢化物在有机还原反应中得到醇。
与烯醇发生羟醛缩合或者Baylis-Hillman反应。
与有机金属亲核试剂发生格氏反应、Reformatsky反应或者Barbier反应。
与叶立德比如维蒂希试剂、Corey-Chaykovsky试剂或者α-硅负离子Peterson烯烃合成发生反应。
与膦负离子反应:Horner-Wadsworth-Emmons反应。
与吡啶两性离子反应:Hammick反应。
与乙炔发生反应:Favorskii反应。
对腈的加成:
当腈是亲电试剂,亲核加成出现于下列反应:
腈的水解,生成酰胺或羧酸。
与有机锌试剂发生Blaise反应。
与醇发生Pinner反应。
两分子腈发生Thorpe反应生成烯胺,分子内反应称为Thorpe-Ziegler反应。
对亚胺和其他底物的加成
利用氢化物对于亚胺的加成制备胺:Eschweiler-Clarke反应。
利用水对于硝基烷烃的加成制备羰基化合物:Nef反应。
利用醇对亚胺加成后生成异氰酸酯,制备氨基甲酸酯。
亲核试剂通过一个特定的角度进攻羰基碳正中心,被称为Bürgi-Dunitz角。
对碳-碳双键的加成
对于烯烃加成的驱动力在于亲核试剂X-和一个缺电子不饱和双键形成共价键(第一步)。在X上的负电荷被转移到了碳 -碳键上。
对烯烃的亲和加成
带有负电荷的碳负离子结合缺电子的(Y)形成共价键。
一般的烯烃不易受到亲核进攻的影响,因为碳碳双键不具有碳氧双键那样较强的极性。但如果双键所在碳上连有比较强的吸电子基团或共轭体系,则有利于反应的发生,比如阴离子聚合反应的引发步骤,和苯乙烯在甲苯中和钠反应得到1,3-二苯基丙烷。就是通过这种碳负中间体:
苯乙烯在甲苯中与钠反应
有个例外在Varrentrapp反应中发现。富勒烯具有不寻常的双键活性和加成活性,比如Bingel反应。。
当X是一个羰基比如 C=O 或 COOR 或是一个氰基 -CN,反应类型就是共轭加成反应。这里的取代基X能够通过诱导效应帮助稳定碳原子上的负电荷。
当Y-Z是一个含有活性氢的化合物(易去除一个氢原子形成碳负中间体),反应就是熟知的Michael加成反应。
全氟烯烃(烯烃的所有氢原子被氟原子取代)非常倾向于进行亲核加成反应。
视频
酯化反应 字幕确定版