本文章通过分析反应，剖析在此过程中表现出来的有机化学反应机理，同时分析反应的条件和试剂的作用，从而帮助读者梳理有机化学的学习要点，掌握有机化学反应的规律。

本文题目选自《演习で学ぶ有机反応机构》

题目：

在无机化学的学习中，我们了解到磷是一个相对很“亲氧”的元素，而 PCl_{3 } 更是十分容易水解（笔者所在的实验室近期就发生过 PCl_{3} 泄露的事故），因此我们可以认为，反应的第一步应当为羰基氧进攻磷，发生取代反应（注意，在此处羰基氧和羟基氧有明显的区别，不应用羟基氧进攻）：

此时，由于羰基被质子化，因此羰基碳相对缺电子。同时由于之前在原位生成了 Cl^{-} 离子，因此我们可以认为，这一步反应为 Cl^{-} 进攻羰基碳，即如下所示：

而又因为氧与磷相连增强了其离去能力（我们可以反向思考一下，磷上面所连羟基很少作为进攻使用），所以此步应为生产酰氯：

此时，在羰基质子化的帮助下，酰氯完成互变异构，变为烯醇式：

之后的步骤就很简单了，加上一个溴后水解生成羧酸。

这里我们需要思考的问题是，为什么要先变为酰氯再进行烯醇化，而不是直接进行烯醇化。笔者在此认为有两个理由，第一是酰氯的α-H较羧酸更活泼，这是基础课程中就学过的（但是这是为什么？），第二是羧酸完成烯醇化后是一个“双羟基烯醇”，可能相较于酰氯更难烯醇化。完整的反应过程如下：

A：酰氯的形成

B：形成富电子烯醇，然后溴化（ pKa(CH_{3}COCl)=16，pKa(CH_{3}CO_{2}R)=24 ）

C：酰氯的水解

值得一提的是，这个反应是Hell-Volhard-Zelinsky反应，下面我们来说一下它

反应介绍

在催化量的红磷或三卤化磷 ( PCl_{3} 或 PBr_{3} ) 存在下，在高温下用卤素 ( Cl_{2} 或 Br_{2} ) 处理相应的羧酸来制备 α-卤代羧酸被称为Hell-Volhard-Zelinsky 反应（HVZ 反应）。该反应首先由 C.Hell 提出，几年后由 J.Volhard 和 N.Zelinsky 稍作修改。HVZ 反应的初始产物是 α-

卤代酰卤，通常在水性后处理过程中水解成相应的α-卤代酸。

HVZ 反应的一般特点是:

1) 反应条件相对苛刻, 涉及高温 (通常在 100 ℃以上) 和延长反应时间;

2) 通常需要少于1当量的磷或 PX_{3} 催化剂；

3) 某些易于烯醇化的活化羧酸和羧酸衍生物（例如酸酐、酰卤、1,3-二酯）可以在没有催化剂的情况下被卤化；

4）长烷基链底物的α-溴化是完全选择性的；然而，α-氯化与随机自由基氯化过程竞争，因此获​​得了单氯化和多氯化产物的混合物；

5) 在 HVZ 条件下使羧酸氟化或碘化的尝试没有成功（但是，还有其他将这些元素直接引入羧酸的方法）；

6) 在过高的温度下进行反应可能导致卤化氢从产物中消除，从而形成α，β-不饱和羧酸。

为了改善氯化的低选择性，引入了某些改进：

1）在强酸催化剂和自由基抑制剂的存在下，在 140 °C 下将氯气通过纯脂肪酸（链不超过8）；

2) 使用 TCNQ 作为自由基引发剂，得到任意链长的酸的一氯化产物；

3) 用 SO_{2}Cl_{2} 处理酰基膦酸盐，随后将 α-氯酰基膦酸盐水解为相应的 α-卤代酸

反应机理

参考文献

[1] Clarke, H. T.; Taylor, E. R. Org. Synth., Coll.Vol.I 1941, 115

[2] 福山 透，演习で学ぶ有机反応机构

下期预告

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