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9.8 : 炔烃转化为醛和酮:酸催化水合

介绍

与烯烃类似,炔烃也会经历酸催化水合。 烯烃加水会产生醇,而炔烃的水合会产生不同的产物,例如醛和酮。

Figure1

由于炔烃的酸催化水合速率比烯烃慢得多,因此通常添加硫酸汞(HgSO4)等汞盐以促进反应。 末端炔烃的水合遵循马尔可夫尼科夫规则; 然而,对于内部炔烃,水的添加是非区域选择性的。

机制

该机制始于 Hg2+ 离子上的炔 π 键的亲核攻击,导致形成环状汞离子中间体。 水对取代度较高的碳的第二次亲核攻击形成有机汞烯醇,该烯醇通过酮-烯醇互变异构作用迅速转化为稳定的酮形式。 酮中间体质子化,随后失去 Hg2+ 离子,产生烯醇形式的产物。 最后一步是烯醇互变异构为所需的酮。

Figure2

酮-烯醇互变异构

与烯烃不同,炔烃的酸催化水合是不可逆的。 这是因为炔烃水合过程中形成的烯醇中间体不稳定并迅速异构化为更稳定的酮形式。 两种形式之间存在的化学平衡称为酮-烯醇互变异构现象。 由于 C=O 键比 C=C 键强得多,因此平衡有利于酮异构体。 酮-烯醇互变异构的特征是质子的迁移和双键位置的变化。

酸催化互变异构是一个两步过程:

第 1 步:在烯醇双键上加成质子

Figure3

步骤 2:失去一个质子产生酮形式

Figure4

例子

1-丙炔的酸催化水合最初形成不太稳定的烯醇异构体,丙烯-2-醇,其互变异构成更稳定的酮产物,丙-2-酮。

Figure5

末端和内部炔烃的水合

酸催化水合对于末端和对称内部炔烃最有用,因为它们仅形成一种最终产物。 相反,不对称内炔会产生需要分离的产物混合物。 这降低了总产量并降低了工艺效率。

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AlkynesAldehydesKetonesAcid catalyzed HydrationMercuric SaltMarkovnikov s RuleNucleophilic AttackMercurinium Ion IntermediateOrganomercuric EnolKeto enol TautomerismIrreversible ReactionEnol IntermediateKeto FormChemical Equilibrium

来自章节 9:

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