Claisen 縮合反應機理
簡介
Claisen 縮合反應機理以德國化學家 Rainer Ludwig Claisen 的名字命名,因其發現而得名。該反應始於α-質子的脫除,在強鹼的作用下發生,最終生成烯醇負離子。此反應至少需要一種試劑,該試劑應具有α-質子 $\mathrm{(\alpha\:-\:H)}$。它通常在去質子化後形成陰離子。
什麼是 Claisen 縮合反應?
這是化學領域中重要的反應之一,在強鹼的存在下進行特殊的碳-碳鍵形成,最終有效地形成β-酮酯。這是一個重要的反應,因為它在脂肪酸的生物合成中具有重要作用。還可以提到,脂肪酸的分解代謝發生在逆 Claisen 縮合反應中。
Claisen 酯縮合反應:要求
為了有效地進行此反應,需要滿足某些要求。這些要求如下:
反應有效進行需要一種試劑。它特別有助於產生親核碳中心。
酯的α-位氫有助於在去質子化過程中形成烯醇陰離子。
在此反應中,鹼需要是惰性的,並且不應參與親核取代反應。
烷氧化鈉是此反應成功進行的理想選擇,因為它作為醇的共軛鹼之一。
酯的烷氧基部分應在此反應過程中作為良好的離去基團,以生成甲酯和乙酯。
Claisen 縮合反應:反應機理
反應機理如下:
步驟 1:烯醇負離子的形成
在此反應中,強鹼有助於從酯中去除α-質子。在這種型別的反應中會產生烯醇負離子。

圖 1 - 烯醇負離子的形成
由於電子的離域,以及由於電子而具有負電荷的粒子,這種特殊的烯醇負離子比較穩定。
步驟 2:親核攻擊
在這個特定階段通常會發生親核攻擊。在這個特定階段,屬於第二個酯反應物的羰基碳成為親核攻擊的目標。

圖 2 - 親核攻擊
在此步驟中去除烷氧基,並在此步驟中再生特定醇的共軛鹼。反應過程中產生的烷氧離子去除了雙α-質子。它進一步生成一個新形成的陰離子,並且該陰離子現在完全被共振穩定。
步驟 3:離去基團的去除
在此步驟中,主要新增硫酸或磷酸等含水酸以中和烯醇負離子的負電荷。

圖 3 - 離去基團的去除
如果仍然存在任何鹼,也會透過新增這些酸將其去除。此反應導致β-二酮或β-酮酯的生成。這些酯在此步驟中立即被去除。
步驟 4:去質子化
β-酮酯的酸性足夠強,可以使它們被烷氧基鹼完全去質子化,從而形成第二個烯醇負離子。

圖 4 - 去質子化
此步驟的平衡很容易實現,並且它進一步有助於整個反應的進行並儘快產生最終產物。
步驟 5:質子化

圖 5 - 質子化
烯醇負離子通常在特定的酸處理中被質子化,以生成中性的β-酮酯產物。
變體
Claisen 縮合反應通常指負責脂肪酸生物合成的有機偶聯反應。一些該反應的基本變體如下:
該反應最經典的變體之一包括含有化合物的兩種粒子的特定反應,這裡是指可烯醇化的物質。
Dieckmann 縮合反應描述了屬於同一分子的兩個酯基團的分子內反應。該反應生成β-酮酯,這種酯是環狀的。
交叉 Claisen 縮合反應進一步指當使用可烯醇化的酮或酯與不可烯醇化的酯型別一起使用時的反應型別。
此反應過程還有另一種改進。Stobbe 縮合反應是用相對較弱的鹼進行的。通常由琥珀酸製備的二乙酯主要用於此類反應。
結論
羥醛縮合反應與 Claisen 縮合反應密切相關。這兩個反應都屬於有機反應過程。在化學領域,這些反應至關重要。Claisen 縮合反應用於將烯醇負離子新增到酯中。在脂肪酸的生物合成過程中,該反應起著重要作用。
常見問題
1. 存在哪些不同型別的 Claisen 縮合反應?
存在不同型別的 Claisen 縮合反應。這些是經典的、交叉的和 Dieckmann 縮合反應。
2. Claisen 反應中通常發現的主要產物是什麼?
該反應的產物包括β-酮酯。這些酯被稱為有機化學領域中重要的合成中間體。在這種型別的反應中,酯烯醇負離子與另一種酯物質的反應被發現可以產生所需的產物。
3. 進行 Claisen 縮合反應所需的最重要要求是什麼?
需要一種基本上可烯醇化的試劑。它必須具有α-質子才能產生烯醇負離子。
4. Claisen 縮合反應和羥醛縮合反應的主要區別是什麼?
在羥醛縮合反應中,醛的烯醇負離子被新增,而在 Claisen 縮合反應中,酯的烯醇負離子被新增。