酰化反应

化学· 5 分钟阅读

1. 核心定义与常见酰化剂★★☆☆☆⏱ 10 min

📘 定义

酰化反应

General product: $R C O - N u$

向有机分子中引入酰基（ $R C O -$ 或 $A r C O -$ ）的化学反应。产物中酰基始终与碳原子共价连接。

例:

乙酰氯向乙醇中添加乙酰基（ $C H_{3} C O -$ ），生成乙酸乙酯。

酰化剂是酰化反应中提供酰基的缺电子化合物。CIE 9701考试中最常考查的两种酰化剂是酰氯（酸氯）和酸酐。

酰氯 ( $R C O C l$ ): 反应活性高，常用于小规模实验室合成。
酸酐 ( $(R C O)_{2} O$ ): 反应活性低于酰氯，价格更低、腐蚀性更小，适用于大规模工业生产。

📐 例题

在 $C H_{3} C O C l$ 与氨反应生成 $C H_{3} C O N H_{2}$ 的过程中，指出酰化剂和酰基。

1
步骤1：确定产物中的酰基：即与氮原子连接的 $C H_{3} C O -$ 基团。
2
步骤2：提供酰基的反应物就是酰化剂，此处为乙酰氯 ( $C H_{3} C O C l$ )。
3
酰化剂离去的离去基团是氯离子 $C l^{-}$ 。

2. 亲核酰基取代反应机理★★★☆☆⏱ 15 min

📘 定义

亲核酰基取代

$R C O Y + N u^{-} \to R C O N u + Y^{-}$

所有酰化反应都遵循的两步加成-消除机理，酰基碳上的离去基团 $Y^{-}$ 被亲核试剂 $N u^{-}$ 取代。

酰基碳是缺电子的，因为羰基中电负性更大的氧会吸电子，使酰基碳带部分正电荷δ+，从而吸引亲核试剂。

📐 例题

写出乙酰氯与氢氧根亲核试剂（ $O H^{-}$ ）反应的机理。

1
步骤1（加成）：带负电的氢氧根亲核试剂上的孤对电子进攻带δ+的酰基碳。C=O的π键断裂，电子转移到氧原子上，形成带负电的四面体中间体。
2
$CH_3COCl + OH^- \rightarrow [CH_3C(O^-)(OH)Cl]^-$
3
步骤2（消除）：带负电氧原子上的孤对电子重新形成C=O双键，消除最优离去基团（氯离子 $C l^{-}$ ）。
4
$[CH_3C(O^-)(OH)Cl]^- \rightarrow CH_3COOH + Cl^-$
5
最终有机产物是乙酸，离去基团为氯离子。

Exam tip:

一定要从亲核试剂的孤对电子或负电荷处开始画弯箭头，并且明确标出四面体中间体上的负电荷，才能拿到满分。

3. 常见亲核试剂的酰化反应★★★☆☆⏱ 15 min

CIE考试通常考查三种亲核试剂的酰化反应，每种都会生成不同的羧酸衍生物产物：

亲核试剂	酰氯产物	酸酐产物
水 ( $H_{2} O$ )	羧酸 + 氯化氢	羧酸 + 羧酸
醇 ( $R O H$ )	酯 + 氯化氢	酯 + 羧酸
伯胺 ( $R N H_{2}$ )	N-取代酰胺 + 氯化氢	N-取代酰胺 + 羧酸

📐 例题

预测丙酰氯（ $C H_{3} C H_{2} C O C l$ ）与甲胺（ $C H_{3} N H_{2}$ ）反应的有机产物。

1
步骤1：确定亲核试剂：甲胺是伯胺类亲核试剂。
2
步骤2：离去基团 $C l^{-}$ 被 $C H_{3} N H -$ 亲核试剂取代，因此产物是N-取代酰胺。
3
步骤3：主链来自丙酸的酰基，甲基连接在氮原子上。产物名称为N-甲基丙酰胺，分子式为 $C H_{3} C H_{2} C O N H C H_{3}$ 。
4
副产物HCl与过量甲胺反应生成甲基氯化铵 $C H_{3} N H_{3}^{+} C l^{-}$ 。

4. 傅-克酰基化反应★★★★☆⏱ 15 min

傅-克酰基化是芳烃（芳香化合物）发生酰化反应生成芳香酮的反应。它是亲电取代反应，需要路易斯酸催化剂（通常为氯化铝， $A l C l_{3}$ ）。

📘 定义

傅-克酰基化反应

芳烃发生的引入酰基的亲电取代反应，产物为芳香酮。该反应可以避免傅-克烷基化中出现的碳正离子重排。

📐 例题

写出苯与乙酰氯的反应，命名产物并说明 $A l C l_{3}$ 的作用。

1
步骤1：路易斯酸催化剂 $A l C l_{3}$ 与乙酰氯反应，生成活性亲电试剂：酰基正离子 $C H_{3} C^{+} = O$ 。
2
$CH_3COCl + AlCl_3 \rightarrow CH_3C^+O + AlCl_4^-$
3
步骤2：酰基正离子进攻苯环，随后消除质子重新形成稳定的芳香环。 $H^{+}$ 与 $A l C l_{4}^{-}$ 反应，再生出 $A l C l_{3}$ 催化剂。
4
有机产物是苯乙酮，分子式为 $C_{6} H_{5} C O C H_{3}$ 。
5
$A l C l_{3}$ 的作用：它是路易斯酸催化剂，负责生成活性的酰基正离子亲电试剂。

Exam tip:

和傅-克烷基化不同，傅-克酰基化只会引入一个酰基，因为酮产物的反应活性低于起始芳烃。

5. 常见陷阱

错误做法:

让亲核试剂进攻离去基团的碳原子，而非酰基的羰基碳原子

原因:

只有酰基的羰基碳原子是缺电子的（δ+），容易被亲核试剂进攻

正确做法:

始终画亲核试剂进攻酰基的羰基碳

错误做法:

忘记在加成-消除机理中画出四面体中间体上的负电荷

原因:

CIE阅卷官要求明确标出电荷才能给机理题满分

正确做法:

将负电荷标在原本属于羰基的氧原子上

错误做法:

将氮原子上的烷基作为主链命名N-取代酰胺

原因:

主链始终是酰基的碳链，而非氮上的取代基

正确做法:

根据酰基来源的羧酸命名酰胺，氮上的烷基添加N-前缀

错误做法:

认为苯傅-克酰基化的直接产物是烷基苯

原因:

酰化反应引入的是酰基而非烷基，要得到烷基苯需要进一步还原脱除羰基

正确做法:

任何芳烃傅-克酰基化的直接产物都一定是芳香酮

6. 速查表

组分	详情
酰氯 ( $R C O C l$ )	高反应活性，实验室使用，离去基团： $C l^{-}$
酸酐 ( $(R C O)_{2} O$ )	中等反应活性，工业使用，离去基团： $R C O O^{-}$
水 + 酰化剂	产物：羧酸
醇 + 酰化剂	产物：酯
胺 + 酰化剂	产物：N-取代酰胺
傅-克酰基化	催化剂： $A l C l_{3}$ ，产物：芳香酮
通用机理	两步加成-消除，四面体中间体

7. 常见问题

酰化反应和烷基化反应的区别是什么？

酰化反应向底物添加酰基（ $R C O -$ ），而烷基化反应添加烷基（ $R -$ ）。酰化反应可以避免傅-克烷基化中常见的碳正离子重排，因此在合成直链烷基芳烃时更稳定可靠。

真题中的出现

AI 根据考纲规律估算的考点位置,请对照官方真题核实准确性。仅作复习重点参考。

2022 · 22
胺的乙酰化反应机理
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酰氯与酸酐的反应活性比较
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傅-克酰基化反应的产物

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酰化反应是CIE A-Level化学有机合成的核心内容，经常出现在试卷2、3、4的多步合成题中。你在这里学习的亲核酰基取代机理是所有羧酸衍生物反应共通的，掌握它能帮助你理解酯水解、酰胺生成等其他反应。傅-克酰基化是合成直链烷基苯的关键合成工具，因为它可以避免傅-克烷基化过程中发生的碳正离子重排。它被广泛用于工业生产药物和精细化学品。你可以探索下方相关主题，完善你对羧酸衍生物和芳香化学的知识体系。