羧酸及其衍生物
醯基反應性順序
把羧酸這一家想像成排在一段樓梯上,最焦躁、最活潑的成員在頂端,最沉穩、最穩定的在底部。這段樓梯就是醯基反應性順序,它告訴你哪種衍生物能變成哪種——這一個觀念組織起了有機化學很大一片內容。
從最活潑到最不活潑,常見醯基衍生物的排序是:醯氯 > 酸酐 > 酯(以及與之相近的羧酸)> 醯胺。兩個因素決定了這個順序。第一是離去基團:氯離子容易離去(強酸 HCl 的穩定共軛鹼),羧酸根離去得還行,烷氧基離去得差,而醯胺那個氮離去基團則糟糕透頂。第二是所連原子的孤對電子把電子密度送進羰基、從而穩定羰基的程度:氮供電子強(所以醯胺非常穩定、不活潑),氧供電子中等(酯),氯供電子弱(所以醯氯保留著一個飢渴、親電的羰基)。兩個因素方向一致,給出同一個排序。
實用法則是:你可以沿樓梯自由地往下走,但不能往上。更活潑的衍生物可以轉化成任何活性更低的——醯氯能變成酸酐、酯或醯胺;酯能變成醯胺。往上走(比如酯變回醯氯)無法靠簡單取代實現,因為那需要趕走一個更差的離去基團、生成一個更不穩定的產物。正是這條單向邏輯,使醯氯成為通用的起始試劑,也使堅固的醯胺鍵成為大自然為蛋白質選擇的方案。
醯氯 + 氨容易生成醯胺(沿樓梯往下)。但醯胺 + 氯離子不會透過簡單取代變回醯氯(往上是不允許的)。
沿反應性樓梯往下走是允許的;用簡單的醯基取代往上走則不行。
腈有時也被歸入這一族,但它們靠加成而非醯基取代反應。這個順序講的是基態穩定性和離去基團能力,而不是某個反應在特定條件下跑得多快。
又稱
另見