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14.26 : 腈到羧酸:水解

腈经过酸催化水解或碱催化水解形成羧酸。 这些反应通过酰胺中间体进行。

Figure1

酸催化机制涉及氮原子的质子化,使碳原子更容易受到亲核攻击。 第二步涉及水对腈碳原子的亲核攻击。 随后,氧原子的去质子化产生酰胺的互变异构形式,氮原子的质子化形成共振稳定的中间体。 接下来,去质子化产生酰胺,随后羰基氧质子化。 水与羰基碳的第二次亲核加成得到四面体中间体,然后去质子化。 此外,氮的质子化将氨基转化为更好的离去基团。 随后通过消除氨来重建羰基。 最终去质子化产生羧酸。

碱催化水解是另一种亲核酰基取代反应。 在此反应中,在碱性水溶液存在下处理腈以产生羧酸。 在碱催化水解过程中,亲核氢氧根离子攻击腈碳原子。 在第二步中,氮原子被水质子化,去除氮上的负电荷,得到不稳定的酰胺烯醇互变异构体。 接下来,氢氧化物作为碱使氧原子去质子化,产生共振稳定的中间体,其在质子化后产生酰胺。 随后,氢氧根离子对酰胺羰基碳进行第二次亲核攻击,得到四面体中间体。 随后,随着作为离去基团的酰胺离子的离开而重建羰基。 最后,去质子化提供羧酸根离子和氨,随后酸化羧酸根离子以产生游离酸。

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NitrilesCarboxylic AcidsHydrolysisAcid catalyzedBase catalyzedAmide IntermediateNucleophilic AttackTautomeric FormResonance StabilizedTetrahedral IntermediateLeaving GroupCarboxylate Ion

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