[科普中國(guó)]-霍夫曼消除反應(yīng)

霍夫曼消除反應(yīng)（Hofmann elimination），指的是季銨堿與碘化鉀、氫氧化銀反應(yīng)，從含氫較多的β-碳原子上消除氫，得到的主要產(chǎn)物是雙鍵碳上含取代基比較少的烯烴，這一消除方式與鹵代烴的消除方式相反。

簡(jiǎn)介霍夫曼消除反應(yīng)（Hofmann消去反應(yīng)、Hofmann消除反應(yīng)），也稱徹底甲基化反應(yīng)，是胺與過量碘甲烷、氧化銀和水共熱時(shí)（100~200°C），生成三級(jí)胺和烯烴的反應(yīng)。反應(yīng)中間產(chǎn)物是四級(jí)銨堿。

不對(duì)稱胺反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)由動(dòng)力學(xué)控制，較少烷基取代的β-碳上的氫由于酸性較強(qiáng)，位阻較小，因此優(yōu)先被消除，產(chǎn)物主要是不穩(wěn)定的取代較少的烯烴。這個(gè)規(guī)則與查依采夫規(guī)則相反，稱為霍夫曼規(guī)則（Hofmann規(guī)則）。β-碳上連有苯基、乙烯基、羰基等取代基時(shí)，由于共軛和吸電子效應(yīng)，未取代的β-碳上氫的酸性較弱，因此反應(yīng)不符合Hofmann規(guī)則。連有強(qiáng)吸電子基團(tuán)的化合物容易按Hofmann規(guī)則發(fā)生E2消除。

霍夫曼消除可用于合成用其他方法難以合成的烯烴。由于一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)胺引入的甲基數(shù)目不一樣，故也可通過引入的甲基數(shù)目，來判斷反應(yīng)物是哪一級(jí)的胺。

反應(yīng)機(jī)理霍夫曼消除反應(yīng)是按E2機(jī)理進(jìn)行的。若季銨堿中只有一種β—?dú)洌龝r(shí)只生成一種烯烴，脫掉的胺中應(yīng)含有盡可能多的甲基。當(dāng)季銨堿中有兩種或以上不同的β—?dú)鋾r(shí)，消除反應(yīng)生成叔胺和多種烯烴。例如：

霍夫曼消除一般是按E2消除反應(yīng)的機(jī)理進(jìn)行。影響β—H消除反應(yīng)的因素中，起決定作用的主要是β—H的酸性。由于帶正電性氮的-Ι效應(yīng)，使烴基上β—H的酸性增強(qiáng)，容易受到堿的進(jìn)攻，使βC—H鍵斷裂的活性高于C—N鍵。如果β碳上連有供電子的烷基時(shí)，β—H的酸性降低，受到堿進(jìn)攻的活性降低，就不容易被消除。故主要產(chǎn)物符合Hofmann消除規(guī)則。

如果β碳上連有苯基、羰基、乙烯基等吸電子基時(shí)，β—H的酸性增強(qiáng)，容易發(fā)生消除，則反應(yīng)的產(chǎn)物不符合霍夫曼規(guī)則。1

立體化學(xué)從E2消除的立體化學(xué)考慮，亦有利于產(chǎn)生雙鍵上連有較少烷基的烯烴。E2消除反應(yīng)要求被消除的離去基團(tuán)氫處于反式共平面的位置?，F(xiàn)以氫氧化三甲基仲丁基銨的消除反應(yīng)為例加以討論。2

在上述化合物分子中有兩個(gè)β碳原子（C1和C3），如圍繞C2—C3σ鍵旋轉(zhuǎn)有以下（1），（2)，（3）所示的三種交叉式構(gòu)象。構(gòu)象（1）是最穩(wěn)定的，但無與(CH3)3N+處于反式共平面的氫，不易發(fā)生消除。構(gòu)象（2）和（3）中雖有與(CH3)3N+處于反式共平面的氫，但在這兩種構(gòu)象中，(CH3)3N+與CH3處于鄰位交叉式構(gòu)象，空間斥力較大，因能量高而不穩(wěn)定而較少存在，故也很難按此種構(gòu)象發(fā)生消除反應(yīng)。

如圍繞C1一C2σ鍵旋轉(zhuǎn)其優(yōu)勢(shì)構(gòu)象為（4）。構(gòu)象（4）中C1上有3個(gè)氫都可能與(CH3)3N+處于反式共乎面，故容易發(fā)生消除，形成符合霍夫曼規(guī)則預(yù)期的產(chǎn)物1-丁烯。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

楊劍虹 - 教授 - 西南大學(xué)