羧酸及其衍生物
酰基反应性顺序
把羧酸这一家想象成排在一段楼梯上,最焦躁、最活泼的成员在顶端,最沉稳、最稳定的在底部。这段楼梯就是酰基反应性顺序,它告诉你哪种衍生物能变成哪种——这一个观念组织起了有机化学很大一片内容。
从最活泼到最不活泼,常见酰基衍生物的排序是:酰氯 > 酸酐 > 酯(以及与之相近的羧酸)> 酰胺。两个因素决定了这个顺序。第一是离去基团:氯离子容易离去(强酸 HCl 的稳定共轭碱),羧酸根离去得还行,烷氧基离去得差,而酰胺那个氮离去基团则糟糕透顶。第二是所连原子的孤对电子把电子密度送进羰基、从而稳定羰基的程度:氮供电子强(所以酰胺非常稳定、不活泼),氧供电子中等(酯),氯供电子弱(所以酰氯保留着一个饥渴、亲电的羰基)。两个因素方向一致,给出同一个排序。
实用法则是:你可以沿楼梯自由地往下走,但不能往上。更活泼的衍生物可以转化成任何活性更低的——酰氯能变成酸酐、酯或酰胺;酯能变成酰胺。往上走(比如酯变回酰氯)无法靠简单取代实现,因为那需要赶走一个更差的离去基团、生成一个更不稳定的产物。正是这条单向逻辑,使酰氯成为通用的起始试剂,也使坚固的酰胺键成为大自然为蛋白质选择的方案。
酰氯 + 氨容易生成酰胺(沿楼梯往下)。但酰胺 + 氯离子不会通过简单取代变回酰氯(往上是不允许的)。
沿反应性楼梯往下走是允许的;用简单的酰基取代往上走则不行。
腈有时也被归入这一族,但它们靠加成而非酰基取代反应。这个顺序讲的是基态稳定性和离去基团能力,而不是某个反应在特定条件下跑得多快。
又称
另见