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有機化學/反應簡介/炔烴水合

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炔烴在酸 (通常為硫酸) 和汞 (II) 鹽 (通常使用硫酸鹽) 的存在下,容易與水結合形成羰基化合物,該過程稱為庫切羅夫反應。在乙炔 (乙炔) 的情況下,產物是乙醛 (乙醛),而其他炔烴則形成酮。末端炔烴可靠地形成甲基酮,對稱內部炔烴產生單一酮產物,但不對稱內部炔烴可能會形成酮的混合物。

中間產物是烯醇 (烯烴,其羥基連線到雙鍵碳上),然後透過酮-烯醇互變異構轉化為其酮互變異構體。

烯烴水合只需要酸催化,並透過最穩定的碳正離子進行 (馬氏規則選擇性),但炔烴鹼性較弱 (不易質子化),因為它們在質子化後會生成不太穩定的乙烯基陽離子。H+ 和 Hg2+ 都是炔烴水合反應中的催化劑。Hg2+ 新增劑可能與炔烴加成形成比質子化更穩定的乙烯基陽離子 (β-穩定)。與烯烴情況下的馬氏規則選擇性一樣,最穩定的乙烯基陽離子 (通常是最高度取代的) 是首選。

與對稱炔烴 (內部或乙炔/乙炔) 的任一端加成都會產生相同的陽離子,並且只形成一種羰基產物,但與不對稱炔烴加成會產生兩種可能的陽離子,兩種產物都是可能的。末端炔烴選擇性地產生甲基酮,因為強烈地偏向於最高度取代的乙烯基陽離子,但不對稱內部炔烴可以產生兩種不同的乙烯基陽離子,如果炔烴的取代基在電子和空間上相似,它們的穩定性可能相似,因此會以混合物形式獲得兩種不同的酮產物。

在水加成和α-汞化烯醇的O-去質子化後,酸可以對Hg2+ 進行親電取代,透過α-C-質子化 (ipso-質子化) 和Hg2+ 的消除 (去汞化),這個過程類似於親電芳香取代 (SEAr)。[示例]。兩種途徑都導致烯醇,它 (通常) 會互變異構為 (通常) 更穩定的酮形式,這同樣是一個酸催化的過程。

α-汞化烯醇可能透過涉及α-C-質子化和O-去質子化的酸催化步驟,互變異構為 (通常更穩定的) 酮形式,但這在機制上是無效的;這必須透過羰基O的再質子化來逆轉,以觸發碎片化和Hg2+ 的損失。兩種途徑都從α-C-質子化開始;無論是緊接著去汞化,還是O-去質子化、O-再質子化和去汞化 ( "互變異構迂迴" ),都是無法區分的。更直接的C-質子化-去汞化途徑是最節省步驟的,足以解釋炔烴水合過程。儘管α-汞化酮的烯醇和酮形式可能同時存在,但只有質子化版本具有機制意義。

  • 與炔烴水合中涉及的H+-Hg2+ 交換類似的特定SEAr 類比是酸促進的芳基汞 (II) 鹽的去汞化,由ipso-質子化觸發,而芳烴的汞化,即H+ 被Hg2+ 取代,則是逆反應的一個例子。
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