人名详解第二篇之Boekelheide（伯克海德）反应：人名详解第二篇之Boekelheid

原标题：人名详解第二篇之Boekelheide（伯克海德）反应
BoekelheideReaction
历程阐释
Boekelheide反应，即以2-甲基吡啶氮氧化物为底物，经三氟乙酸酐或乙酸酐处理水解后得到2-羟甲基吡啶的反应。
当以乙酸酐为酰化试剂,温度小于70℃时,反应较慢且选择性差；当温度达到70℃时,反应较快,副反应少,再升高温度对反应速率及选择性影响不大。（疑问一：如何解释温度对此反应的影响？）
当以三氟乙酸酐作酰化试剂时,在常温下就能较快地反应且反应选择性较高。另外,当以三氟甲磺酸酐作酰化试剂时,重排产物用三乙胺等试剂处理后,可在α位取代基上发生消除反应,生成一个双键。（疑问二：为什么乙酸酐与三氟乙酸酐在此反应中的表现有如此大的差距？由此我们能获知什么？）
机理释义

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首先氮氧化合物的氧负作为亲核试剂进攻酸酐的羰基，完成氧上的酰基化。这一步为整个反应的决速步，这也解释了疑问二（因为相比于乙酸根负离子，三氟乙酸根负离子更稳定，离去性更强，是一个非常好的离去基团）。
由于氮上正电荷强的吸电子效应， CF3COO-作为碱去拔H ，这一步很容易发生，毕竟酸碱反应总是较为容易且快速的。
对于机理的第三步，我们需要明确的是：该步的驱动力在于芳构化，类型为（3 ， 3）重排，这步也是整个Boekelheide反应的灵魂核心所在。 Boekelheide反应的重排过程存在副产物，适当的升高温度可以加快重排的进行，从而提高产率和选择性，这也解释了疑问一。
最后一步为简单的酯的水解过程。
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深度探析
探析一：回顾历史， 1947年Katada首次报道了吡啶的氮氧化物与乙酸酐反应后经水解得到α-吡啶酮。 1953年BOEKELHEIDE等人发现，当氮的α位含有烷基时，经重排后乙酰基并不转移到α位上，而是转移到了α位的烷基上。我们不禁要问，对于Katada的发现，它的机理过程是什么？
答：我们在一篇1952年的老文献中得到了答案，当氮氧化合物的α位无烷基时发生下列反应：

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探析二：Boekelheide反应重排过程中的副产物都有哪些？
答：对于反应副产物的研究很重要，我们在一篇综述文献中找到了参考，其中IV、V为副产物，试写出杂质产生的机理过程。

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探析三：对于机理的第二步，我们知道CFCOO-是一个弱碱，我们不禁要问，它能拔掉那个H吗？我们如何评判某个碱有能力拔掉某个活泼H？
答：在酸碱的pka值之差小于8时，弱碱可以通过快速、可逆的方式将弱酸去质子化，生成一个更强的碱，即使去质子化的过程在热力学上是不利的。 “pKa规则”是一个经验规则，用于判断机理中一个热力学上不利的去质子化过程是否能够进行。例如， -OH可以使丙酮去质子化，因为-OH的pKb=15仅比丙酮的pKa=20 ，小5；但-OH不能使BuC≡CH去质子化，因为-OH的pKb比BuC≡CH的pKa=25 ，小10 。同样的规则可用于质子化反应，但在酸性条件下它并不是那么重要，因为在这些反应中往往使用很强的酸。故，我们应该将常见化合物的pka记忆一下。

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