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[科普中国]-库切洛夫反应

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库切洛夫反应(Kuchelov Reaction):乙炔同系物在含汞催化剂(或铜、锌、镉、等非汞催化剂)和水加成形成羰基化合物的反应。这种水化反应由俄国化学家库切洛夫(1850-1911)在1881年发现。已经在工业上得到了广泛应用。

库切洛夫反应的定义库切洛夫反应(Kuchelov Reaction):乙炔同系物在含汞催化剂(或铜、锌、镉、等非汞催化剂)和水加成形成羰基化合物的反应。这种水化反应由俄国化学家库切洛夫(1850-1911)在1881年发现。

原理解释库切洛夫反应属于炔烃的加成反应,符合马氏规则。

马氏规则马尔可夫尼可夫规则(Markovnikov’s Rule):结构不对称的烯烃(如内烯)与卤化氡发生加成反应,通常生成两种不同的加成产物,但实验证实一般是以种产物为主。1870年,俄国化学家马尔坷夫尼可夫总结不对称烯烃加卤化氯的规律:HX与不对称烯烃加成,HX中的氢总是加到双键中含氢较多的碳原子上,带负电荷的X离子加到双键中含氢较少的碳原子上。称此规律为马尔可夫尼可夫规则。1

马尔可夫尼可夫规则的解释马尔可夫尼可夫规则可以从诱导效应和正碳离子稳定性两个方面来解释。

以丙烯和卤化氢的加成为例:由于丙烯中甲基是一个斥电子基团,其斥电子作用使碳碳双键的电子云发生偏移,导致碳碳双键上含氢较多的碳原子上带存部分负电荷( ),而含氢较少的双键碳原于上带存部分正电荷( )。当卤化氢与丙烯进行亲电加成时,HX中带正电荷的氢离子首先加到带部分负电荷的双键碳原子上,形成正碳离子中间体,然后卤素负离子很快与带正电荷的碳原子结合。

另外 , 也可以从碳正离子中间体的稳定性解释 :烯烃与HX发生亲电加成反应 ,决定反应速率的一步是形 成碳正离子中间体 ,正碳离子越稳定 ,加成反应越容易 , 因此 ,正碳离子的稳定性决定了加成反应的主产物 。

因为仲正碳离子比伯正碳离子稳定 ,所以反应的主产物是氢加到含氢多的双键碳原子上 ,卤素负离子加到 含氢较少的双键碳原子上 。1

重要的应用例如乙炔会在含硫酸汞的稀硫酸溶液中会生成乙醛,因此这种反应是制备乙醛的重要方法,也是合成醋酸的基础,也是工业上制备乙醛的方法之一;其他炔烃加水的产物都是酮。

这种合成路线给其他科学研究指出了合成一些以乙炔为基础的并具有各种工业研究价值物质的研究,其中的许多合成在现代已经实现工业大规模生产,如:利用乙炔生成橡胶。2

本词条内容贡献者为:

唐浩宇 - 教授 - 湘潭大学