英语翻译：

【化】 mechanism of nucleophilic addition to carbonyl group

分词翻译：

羰的英语翻译：

【建】 carbo-

基的英语翻译：

base; basic; foundation; key; primary; radix
【化】 group; radical
【医】 base; basement; group; radical

亲核加成的英语翻译：

【化】 nucleophilic addition(Adn)

反应机理的英语翻译：

【化】 mechanism of reaction; reaction mechanism

专业解析

羰基亲核加成反应（Carbonyl Nucleophilic Addition）是羰基化合物（如醛、酮）与亲核试剂发生的一类重要有机反应。其机理可分为以下三阶段：

1. 亲核试剂进攻

   在羰基碳氧双键中，氧的电负性使碳呈现部分正电性（δ⁺）。亲核试剂（如CN⁻、RO⁻或Grignard试剂）优先攻击羰基碳，形成带负电荷的四面体中间体。此过程受Lewis酸（如质子或金属离子）催化，通过极化羰基增强碳的亲电性（《有机化学》第8版，Clayden et al.）。

2. 质子化与产物生成

   四面体中间体经质子化（酸性条件）或直接捕获亲电试剂（如H⁺），最终生成稳定产物。例如：醛与HCN反应生成氰醇，酮与Grignard试剂生成醇（IUPAC有机反应机理数据库）。

3. 立体与电子效应

   空间位阻和电子效应显著影响反应速率。醛的反应活性高于酮，因烷基取代基降低羰基碳的正电性。共轭羰基（如α,β-不饱和羰基化合物）可能发生1,2-或1,4-加成竞争（Advanced Organic Chemistry, March）。

该机理广泛应用于药物合成（如阿司匹林前体制备）和天然产物合成（如糖类衍生物生成）。其选择性控制需综合考虑溶剂极性、催化剂类型及底物结构（ACS Catalysis期刊综述）。

网络扩展解释

羰基亲核加成反应是有机化学中重要的反应类型，其机理可综合解释如下：

一、反应定义与结构基础

羰基（C=O）因氧的电负性高于碳，形成极性双键，碳原子带部分正电荷（δ+），成为亲核试剂的攻击目标。这种极性使醛、酮等羰基化合物容易与含孤对电子的试剂（如CN⁻、ROH、胺类等）发生加成。

二、反应机理步骤

1. 亲核试剂进攻
   亲核试剂（Nu⁻）攻击带正电的羰基碳，导致C=O双键的π键断裂，形成四面体中间体。此过程涉及电子从亲核试剂转移到羰基氧。

2. 质子转移
   中间体的氧负离子通过质子转移（可能由溶剂或酸/碱催化）生成羟基产物。例如，酸催化时羰基氧质子化可增强碳的正电性，而碱催化可促进试剂的去质子化。

三、关键影响因素

1. 取代基效应

   • 吸电子基（如-NO₂）：增强羰基碳的正电性，加速反应（如三氯乙醛比乙醛更活泼）。
   • 供电子基（如-CH₃）：分散羰基碳的正电荷，降低反应活性（如丙酮比甲醛难反应）。

2. 空间位阻
   大体积取代基（如叔丁基）会阻碍亲核试剂接近羰基碳，显著降低反应速率。

四、典型实例

1. 醛与HCN加成
   丙酮在碱催化下与HCN反应生成氰醇，碱的作用是生成高活性CN⁻（需注意HCN的剧毒性）。

2. 格氏试剂加成
   醛/酮与RMgX反应生成醇，镁作为强亲核试剂促进反应高效进行。

3. 亚硫酸氢钠加成
   醛与NaHSO₃生成白色结晶加成物，常用于醛的鉴别与分离。

五、催化剂的作用

• 酸催化：通过质子化羰基氧增强碳正电性（如缩醛/酮反应）。
• 碱催化：活化亲核试剂（如HCN→CN⁻）。

该机理解释了羰基化合物在药物合成（如维生素A中间体）和工业制备（如酚醛树脂）中的广泛应用基础。具体反应条件需根据底物和试剂特性调整。

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