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15.2 : 烯醇离子的反应性

烯醇离子是通过羰基化合物与碱的酸碱反应形成的。 这导致 α 氢原子去质子化,产生共振稳定的烯醇离子,其中贡献结构之一是氧阴离子,这赋予了额外的稳定性。 因此,α碳上的质子本质上比其他sp3杂化C-H键的质子酸性更强,但比共轭碱中的负电荷集中在氧原子上的O-H键中的质子酸性更低。 这反映在 pKa 值的趋势上。 例如,乙酸、乙醇、丙酮、1-丙烯和乙烷的pKa值分别为4.8、16、19.2、43和50。

烯醇化物离子是两可亲核试剂(ambident nucleophile)的一个例子,即具有两个反应位点的亲核试剂。 烯醇离子的贡献结构表明碳和氧原子都可以带负电荷。 因此,烯醇化物离子是酮和烯醇形式的共轭碱。 理论上,它可以与特定的亲电试剂反应,通过在两个不同位点形成键而形成两种不同的产物。 然而,烯醇化物离子通常在碳端反应,因为这比氧位点更具亲核性。

由于烯醇化物离子是布朗斯台德碱,因此它们会像质子一样与布朗斯台德酸发生反应。 这导致羰基化合物的 α 位与溶剂的 α 位发生氢交换,从而在 D2O 和水性碱存在下发生同位素交换。 如果分子中存在不对称α碳,光学活性醛或酮会发生外消旋化。 立体异构性的损失归因于非手性烯醇中间体的形成,其中所有三个原子由于 sp2 杂化和通过 p 轨道重叠的共轭而呈三角形平面。 由于在酯的情况下,α 氢的 pKa 非常高,因此特别是对于醛和酮,可以观察到烯醇离子形成的各种后果。

烯醇离子也作为路易斯碱发生反应,充当亲核试剂。 因此,它们可以发生两种类型的反应,从而在 α 碳上形成新键:

  1. 在酸或碱以及烷基卤 (RX) 或磺酸酯 (RSO3)) 存在下,与亲电子试剂进行取代反应,分别生成分子卤素 ((X2)) 的卤化和烷基化产物。
  2. 与亲电子碳中心的羰基发生加成反应,然后根据羰基的结构进行亲核酰基取代反应。

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Enolate IonsCarbonyl CompoundsAcid base ReactionDeprotonationResonance StabilizationOxyanionNucleophileAmbidentKeto enol TautomerismIsotope ExchangeRacemizationSubstitution ReactionsAddition ReactionsElectrophilesHalogenationAlkylation

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