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9.8 : アルキンからアルデヒドおよびケトンへ: 酸触媒による水和

導入

アルケンと同様に、アルキンも酸触媒による水和を受けます。 アルケンに水を加えるとアルコールが得られますが、アルキンを水和するとアルデヒドやケトンなどのさまざまな生成物が生成されます。

Figure1

アルキンの酸触媒による水和速度はアルケンよりもはるかに遅いため、通常は反応を促進するために硫酸第二水銀 (HgSO_4) などの第二水銀塩が添加されます。 末端アルキンの水和はマルコフニコフの法則に従います。 ただし、内部アルキンの場合、水の添加は非位置選択的です。

機構

このメカニズムは、Hg^2^+ イオン上のアルキン π 結合による求核攻撃で始まり、その結果、環状メルクリニウム イオン中間体が形成されます。 より置換された炭素に対する水による2回目の求核攻撃により、有機水銀エノールが形成され、ケト-エノール互変異性を介して安定したケト形態に急速に変換されます。 ケト中間体のプロトン化とそれに続く Hg^2^+ イオンの喪失により、生成物のエノール型が得られます。 最終ステップでは、エノールから目的のケトンへの互変異性化が進みます。

Figure2

ケト-エノール互変異性

アルケンとは異なり、アルキンの酸触媒による水和は不可逆的です。 これは、アルキンの水和中に形成されるエノール中間体が不安定で、より安定したケト型に急速に異性化するためです。 2 つの形態の間に存在する化学平衡論は、ケト-エノール互変異性と呼ばれます。 C=O 結合は C=C 結合よりもかなり強いため、平衡はケト異性体に有利になります。 ケト-エノール互変異性は、プロトンの移動と二重結合の位置の変化によって特徴付けられます。

酸触媒による互変異性化は 2 段階のプロセスです。

ステップ 1: エノール二重結合を横切るプロトンの追加

Figure3

ステップ 2: プロトンを失ってケト型を生成する

Figure4

1-プロピンの酸触媒による水和により、最初は安定性の低いエノール異性体であるプロペン-2-オールが形成され、これが互変異性化してより安定なケト生成物であるプロパン-2-オンになります。

Figure5

末端および内部アルキンの水和

酸触媒による水和は、最終生成物が 1 つだけ形成されるため、末端アルキンや対称内部アルキンに対して最も役立ちます。 対照的に、非対称内部アルキンは、分離する必要がある生成物の混合物を生成します。 これにより、全体の収率が低下し、プロセスの効率が低下します。

タグ

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

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