為什麼傅克醯基化是醯碘活性最大,而烷基化是氟代烴活性最大?

時間 2021-05-31 11:49:14

1樓:Tris-n

強答一波。

醯基化這個順序比較好理解。就是因為從F到I,原子半徑越來越大,越來越不與對應的醯滷的羰基匹配,就是說共軛越來越差, pi34的共軛體系越容易被破壞,所以醯碘是最容易形成醯基正離子的。

至於烷基化,我們先看新版大本下冊P762

【個人認為,最後到底是不是真的生成碳正離子,只能說有證據表明有,但不會是全部。有是因為觀察到了碳正離子重排,還有一些,例如一級碳正離子,可能需要多次負氫遷移或者烴基遷移,代價太大,得不償失】

一般來說機理是形成配合物。F-C烷基化裡面,生成配合物是決速步。決速步以及其之前的基元反應,我們要關注它是否熱力學上自發,以決定這個關鍵中間體的生成難度。

但是,這個中間體的生成難度/熱力學穩定性(假設在此基礎上,動力學上沒有生成的難度)是同時取決於鹵代烴的滷原子和催化的Lewis酸的硬度的。AlCl3,就像書上說的,是最常用的催化劑。三氯化鋁是乙個相對較硬的Lewis酸,SHAB理論裡的「軟親軟,硬親硬」似乎就能解釋為什麼氟代烴的活性這麼高了。

也就是說,要是換了更軟的Lewis酸,可能序列就不是這個了。

也許有人還有疑慮:使用三氯化鋁時,它真的更容易和氟絡合而不是和氯嗎?難道最終生成物的對稱性的作用比不過「硬親硬」嗎?

也許就像有的答主說的,被芳環進攻的中間體就是絡合物中間體,包括絡離子的生成的後續反應都是快反應。

還有一種角度來解釋:大本P763

請看劃線詞:催化量。

也就是說,當一分子芳環完成取代反應後,催化劑又會回到原來的狀態。也就是說,反應終了後不會有很多絡離子形成。自然就不需要考慮形成對稱的絡離子帶來的效益了。

如果有知識性錯誤,還請批評指正。

2樓:雨泠蕤

這個問題非常有意思,正好最近在Carey上看到過關於傅克反應的內容。傅克烷基化與醯基化,底物活性順序的差異,主要還是由於機理上的差異。

先說醯化,傅克醯化中,佔主導的親電試劑是醯基正離子(R-C≡O+),或者質子化後的醯基雙正離子,因此在此之前一定先發生醯滷鍵的斷裂過程。幾十年前的機理研究已經證明,醯滷鍵的斷裂不是作為Lewis酸的MXn和鹵素絡合導致,因為很顯然羰基氧對MXn的絡合能力遠強於鹵素,醯基正離子形成的機理,很有可能是MXn與羰基絡合,通過乙個四元環過渡態消除掉[MXn+1]負離子。因此醯滷鍵CO-X鍵能對這個過程速率影響很大,顯然醯碘有最低的醯滷鍵鍵能,也有最快的反應速率。

烷基化的情況則不同,烷基化中MXn的催化只能通過MXn對鹵素的絡合完成,因此傅克烷基化的活性與MXn對RX中的X的絡合能力緊密相關。由於缺乏共軛,碳正離子通常不如醯基正離子穩定,且傅克反應通常用DCM,DCE,硝基化合物一類溶劑,對碳正離子沒有穩定化作用,所以傅克烷基化中的親電物種未必是裸露的碳正離子,有可能是碳正離子和[MXn+1]負離子形成的離子對,也有可能是R-X-MXn形式的絡合物中間體,通過類似SN2的機理進行。這種情況下MXn與RX的絡合能力至關重要,因為絡合能力越強,R-X鍵就被削弱越多,越有利於被進攻。

常規意義上,使用滷代烷進行的傅克反應,常用AlCl3,BF3,SbF5等作為催化劑,這類化合物中心金屬都比較「硬」,因此和更硬的RF,RCl絡合能力更強,也就可能導致與醯化反應相反的活性順序。

大本第三版上的這個活性順序應該是基於經典的傅克反應,普適性值得懷疑,如果使用相對軟的路易斯酸作為催化劑,如Ga3+,In3+,可能情況會有所不同。

3樓:安晚茈

烷基化反應難易取決於電負性

或者說是F配合性更強

總而言之更易形成C+

醯基化通過共軛判斷的話

就是C-I的共軛更弱鍵能更小容易斷。

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