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OH OH C=0+HCN H20 R2(H) CN COOH R2(H) R2(H) α-羟基晴可进一步水解成ā-羟基酸。山于产物比反应物增加了一个碳原子,所以该反 应是有机合成中增长碳链的方法。 羰基的碳氧双键山一个σ-键和一个·-键组成,氧原子的电负性强,电子云偏向氧原子 使其带部分负电荷,碳原子带部分正电荷。果试剂的负性部分(亲核试剂)首先进攻羰基碳 原子,则形成氧负离子中间体;果试剂的正性部分(亲电试剂)首先进攻羰基氧原子,则形 成碳正离子中间体。 OH 快 亲核加成 OH OH H-CN C CN-C-CN 亲电加成 两种加成方式哪种占优,主要取决于各自中间体的相对稳定性。碳正离子中,碳原子外 层只有六个电子,又与电负性较强的氧原子相连,所以它是不稳定的中间体。氧负离子中, 氧原子外层有八个电子,是比较稳定的八隅体结构,而月氧原子的电负性大,具有较强的容 纳负电荷的能力,所以是较稳定的中间体。因此从理论上看,羰基与氢氰酸的加成反应是亲 核加成,而不是亲电加成。反应的第一步是C加到羰基碳上,速度较慢,反应速度只与CN 的浓度有关:第二步是带正电荷的基团加到羰基氧上,速度较快。整个反应的速度决定于第 一步的速度。碱的作用,是将弱亲核试剂HCN转变成为亲核性较强的CN。 实验事实也证明羰基与氢氰酸的加成反应是亲核加成。例如丙酮和氢氰酸反应3-4小时, 仪有一半原料起作用:若在反应体系中加入一滴氢氧化御溶液,则反应可在几分钟内完成:若 加入大量酸,则放置几周也不起反应。这种少量碱加速反应,酸抑制反应的事实,说明反应中 首先进攻羰基的试剂一定是CN,而不是H。因为氢氰酸是弱酸,在水溶液中存在!下电离 平衡: HCN±H+CN 加碱有利于氢氰酸离解,提高C的浓度:加酸使平衡向生成氢氰酸的方向移动,降低C、的浓 度。 个同结构的醛、酮对氢氰酸反应的活性有明显差异,这种活性受电子效应和空间效应两 种因素的影响。从电子效应考虑,羰基碳原子上的电子云密度愈低,愈有利于亲核试剂的进攻, 所以羰基碳原子上连接的给电子基团(烃基)愈多,反应愈慢。从空间效应考虑,羰基碳原 子上的空间位阻愈小,愈有利于亲核试剂的进攻,所以羰基碳原子上连接的基团愈多、体积愈 大,反应愈慢。山此可见,电子效应和空间效应对醛、丽的反应活性影响是一致的,不同结构 的醛、丽对氢氰酸的加成反应活性次序大致下:
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