14.26 : От нитрилов к карбоновым кислотам: гидролиз

Нитрилы подвергаются кислотно-катализируемому гидролизу или гидролизу, катализируемому основаниями, с образованием карбоновой кислоты. Эти реакции протекают через промежуточный амид.

Механизм, катализируемый кислотой, включает протонирование атома азота, что делает атом углерода более восприимчивым к нуклеофильной атаке. Второй этап включает нуклеофильную атаку воды на атом углерода нитрила. Впоследствии депротонирование атома кислорода дает таутомерную форму амида, а протонирование азота образует резонансно стабилизированный промежуточный продукт. Затем депротонирование дает амид, за которым следует протонирование карбонильного кислорода. Второе нуклеофильное присоединение воды к карбонильному углероду дает тетраэдрический промежуточный продукт с последующим депротонированием. Кроме того, протонирование азота превращает аминогруппу в уходящую группу лучшего качества. Далее следует реконструкция карбонильной группы путем удаления аммиака. Окончательное депротонирование дает карбоновую кислоту.

Гидролиз, катализируемый основаниями, - это еще одна реакция нуклеофильного ацильного замещения. В этой реакции нитрилы обрабатывают в присутствии основных водных растворов с получением карбоновой кислоты. Во время гидролиза, катализируемого основаниями, нуклеофильный гидроксид-ион атакует атом углерода нитрила. На втором этапе атом азота протонируется водой, чтобы удалить отрицательный заряд азота с образованием нестабильного енольного таутомера амида. Затем гидроксид, действующий как основание, депротонирует атом кислорода с образованием стабилизированного резонансом промежуточного продукта, который при протонировании дает амид. За этим следует вторая нуклеофильная атака гидроксид-иона по карбонильному углероду амида с образованием тетраэдрического промежуточного соединения. В дальнейшем карбонильная группа реконструируется с уходом амид-иона в качестве уходящей группы. Наконец, депротонирование дает карбоксилат-ион и аммиак с последующим подкислением карбоксилат-иона с образованием свободной кислоты.