[科普中国]-彻底甲基化

霍夫曼消除反应（Hofmann消去反应、Hofmann消除反应），也称彻底甲基化反应，是胺与过量碘甲烷、氧化银和水共热（100~200°C），生成三级胺和烯烃的反应。反应中间产物是四级铵碱。

定义彻底甲基化反应（Hofmann elimination），指的是季铵碱与碘化钾、氢氧化银反应，从含氢较多的β-碳原子上消除氢，得到的主要产物是双键碳上含取代基比较少的烯烃，这一消除方式与卤代烃的消除方式相反。

不对称胺反应时，反应由动力学控制，较少烷基取代的β-碳上的氢由于酸性较强，位阻较小，因此优先被消除，产物主要是不稳定的取代较少的烯烃。这个规则与查依采夫规则相反，称为霍夫曼规则（Hofmann规则）。β-碳上连有苯基、乙烯基、羰基等取代基时，由于共轭和吸电子效应，未取代的β-碳上氢的酸性较弱，因此反应不符合Hofmann规则。连有强吸电子基团的化合物容易按Hofmann规则发生E2消除。

霍夫曼消除可用于合成用其他方法难以合成的烯烃。由于一级、二级和三级胺引入的甲基数目不一样，故也可通过引入的甲基数目，来判断反应物是哪一级的胺。1

反应机理霍夫曼消除反应是按E2机理进行的。若季铵碱中只有一种β—氢，消除时只生成一种烯烃，脱掉的胺中应含有尽可能多的甲基。当季铵碱中有两种或以上不同的β—氢时，消除反应生成叔胺和多种烯烃。例如：

霍夫曼消除一般是按E2消除反应的机理进行。影响β—H消除反应的因素中，起决定作用的主要是β—H的酸性。由于带正电性氮的-Ι效应，使烃基上β—H的酸性增强，容易受到碱的进攻，使βC—H键断裂的活性高于C—N键。如果β碳上连有供电子的烷基时，β—H的酸性降低，受到碱进攻的活性降低，就不容易被消除。故主要产物符合Hofmann消除规则。

如果β碳上连有苯基、羰基、乙烯基等吸电子基时，β—H的酸性增强，容易发生消除，则反应的产物不符合霍夫曼规则。23

立体化学从E2消除的立体化学考虑，亦有利于产生双键上连有较少烷基的烯烃。E2消除反应要求被消除的离去基团氢处于反式共平面的位置。现以氢氧化三甲基仲丁基铵的消除反应为例加以讨论。

在上述化合物分子中有两个β碳原子（C1和C3），如围绕C2—C3σ键旋转有以下（1），（2)，（3）所示的三种交叉式构象。构象（1）是最稳定的，但无与(CH3)3N+处于反式共平面的氢，不易发生消除。构象（2）和（3）中虽有与处于反式共平面的氢，但在这两种构象中，(CH3)3N+与CH3处于邻位交叉式构象，空间斥力较大，因能量高而不稳定而较少存在，故也很难按此种构象发生消除反应。

如围绕C1一C2σ键旋转其优势构象为（4）。构象（4）中C1上有3个氢都可能与(CH3)3N+处于反式共乎面，故容易发生消除，形成符合霍夫曼规则预期的产物1-丁烯。2

相关知识双分子消除反应

双分子消除反应（又名E2反应，E代表Elimination，而2代表反应速率受到二个化合物浓度的影响），为消除反应的一项反应机构，由于反应为一步形成，与二种反应物浓度皆有关，在反应动力学上是属于二级反应。碱的强弱对其反应速率有很显著的影响，越强的碱能使反应进行越快，而对于离去基来说，E2反应需要好的离去基方能进行反应。仲卤代烷和叔卤代烷具有两种或两种以上的β-H原子，在发生消除反应时，究竟消去哪一种β-H原子？俄国化学家Saytzeff早在19世纪就从大量实验结果中归纳总结出卤代烷消除反应的区域选择性：主要消除含氢较少的β-碳原子上的氢原子，生成双键碳上取代基较多的烯烃。这一规则称为Saytzeff规则。

扎伊采夫规则

扎伊采夫（Zaitsev，也译作查依采夫等）规则1875年由A.M.扎伊采夫提出。在醇脱水或卤代烷脱卤化氢中，如分子中含有不同的β—H时，则在生成的产物中双键主要位于烷基取代基较多的位置，即含H较少β碳提供氢原子，生成取代较多的稳定烯烃。通常，单分子消除反应（E1反应）服从扎伊采夫规则。在双分子消除反应（E2反应）中，当碱的强度和体积增大时，反扎伊采夫规则（anti-Zaitsev rule）（Hoffman规则）的产物逐渐增加。在双分子消除反应中，碱的体积和强度增大后，空间位阻较大的β-H不易受到进攻，而空间位阻小、酸性强的β-H更易反应。1

本词条内容贡献者为:

唐浩宇 - 教授 - 湘潭大学