α-羟基腈可进一步水解成α-羟基酸。由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 羰基的碳氧双键由一个σ-键和一个π-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。如果试剂的负性部分(亲核试剂)首先进攻羰 基碳原子,则形成氧负离子中间体;如果试剂的正性部分(亲电试剂)首先进攻羰基氧原子 则形成碳正离子中间体。 亲核加成 OH O+H-CN aN-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,而且氧原子的电负性大,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CN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,仅有一半原料起作用:若在反应体系中加入一滴氢氧化钾溶液,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 在如下电离平衡: HCN S 加碱有利于氢氰酸离解,提高CN的浓度;加酸使平衡向生成氢氰酸的方向移动,降低CN 的浓度 不同结构的醛、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(如烃基)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。由此可见,电子效应和空间效应对醛、酮的反应活性影响是一致 的,不同结构的醛、酮对氢氰酸的加成反应活性次序大致如下 C=O>CH3-C-H>R-C-H> H、 CH3CCHα-羟基腈可进一步水解成α-羟基酸。由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。 羰基的碳氧双键由一个σ-键和一个π-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。如果试剂的负性部分（亲核试剂）首先进攻羰 基碳原子，则形成氧负离子中间体；如果试剂的正性部分（亲电试剂）首先进攻羰基氧原子， 则形成碳正离子中间体。 亲核加成 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，而且氧原子的电负性大，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 CN-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，仅有一半原料起作用；若在反应体系中加入一滴氢氧化钾溶液，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 在如下电离平衡： 加碱有利于氢氰酸离解，提高 CN-的浓度；加酸使平衡向生成氢氰酸的方向移动，降低 CN- 的浓度。 不同结构的醛、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（如烃基）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。由此可见，电子效应和空间效应对醛、酮的反应活性影响是一致 的，不同结构的醛、酮对氢氰酸的加成反应活性次序大致如下： H > R > O C H > CH3CCH3 O C H O CH3 O C H C H O > δ+ δ - δ+ δ- HCN H + + CN - + H-CN C-CN C-CN O C O + - - OH 慢 H + C O + H-CN + - C-CN OH 慢 OH 快 快 CN - C +