基本介紹
- 中文名：徹底甲基化反應
- 外文名：Hofmann elimination
- 別名：霍夫曼消除反應
- 反應機理：E2機理
定義,反應機理,立體化學,相關知識,
定義
徹底甲基化反應（Hofmann elimination），指的是季銨鹼與碘化鉀、氫氧化銀反應，從含氫較多的β-碳原子上消除氫，得到的主要產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。
不對稱胺反應時，反應由動力學控制，較少烷基取代的β-碳上的氫由於酸性較強，位阻較小，因此優先被消除，產物主要是不穩定的取代較少的烯烴。這個規則與查依采夫規則相反，稱為霍夫曼規則（Hofmann規則）。β-碳上連有苯基、乙烯基、羰基等取代基時，由於共軛和吸電子效應，未取代的β-碳上氫的酸性較弱，因此反應不符合Hofmann規則。連有強吸電子基團的化合物容易按Hofmann規則發生E2消除。
霍夫曼消除可用於合成用其他方法難以合成的烯烴。由於一級、二級和三級胺引入的甲基數目不一樣，故也可通過引入的甲基數目，來判斷反應物是哪一級的胺。
反應機理
霍夫曼消除反應是按E2機理進行的。若季銨鹼中只有一種β—氫，消除時只生成一種烯烴，脫掉的胺中應含有儘可能多的甲基。當季銨鹼中有兩種或以上不同的β—氫時，消除反應生成叔胺和多種烯烴。例如：
霍夫曼消除一般是按E2消除反應的機理進行。影響β—H消除反應的因素中，起決定作用的主要是β—H的酸性。由於帶正電性氮的-Ι效應，使烴基上β—H的酸性增強，容易受到鹼的進攻，使βC—H鍵斷裂的活性高於C—N鍵。如果β碳上連有供電子的烷基時，β—H的酸性降低，受到鹼進攻的活性降低，就不容易被消除。故主要產物符合Hofmann消除規則。
如果β碳上連有苯基、羰基、乙烯基等吸電子基時，β—H的酸性增強，容易發生消除，則反應的產物不符合霍夫曼規則。
立體化學
從E2消除的立體化學考慮，亦有利於產生雙鍵上連有較少烷基的烯烴。E2消除反應要求被消除的離去基團氫處於反式共平面的位置。現以氫氧化三甲基仲丁基銨的消除反應為例加以討論。
在上述化合物分子中有兩個β碳原子（C1和C3），如圍繞C2—C3σ鍵旋轉有以下（1），（2)，（3）所示的三種交叉式構象。構象（1）是最穩定的，但無與(CH3)3N+處於反式共平面的氫，不易發生消除。構象（2）和（3）中雖有與
處於反式共平面的氫，但在這兩種構象中，(CH3)3N+與CH3處於鄰位交叉式構象，空間斥力較大，因能量高而不穩定而較少存在，故也很難按此種構象發生消除反應。
如圍繞C1一C2σ鍵旋轉其優勢構象為（4）。構象（4）中C1上有3個氫都可能與(CH3)3N+處於反式共乎面，故容易發生消除，形成符合霍夫曼規則預期的產物1-丁烯。
相關知識
雙分子消除反應（又名E2反應，E代表Elimination，而2代表反應速率受到二個化合物濃度的影響），為消除反應的一項反應機構，由於反應為一步形成，與二種反應物濃度皆有關，在反應動力學上是屬於二級反應。鹼的強弱對其反應速率有很顯著的影響，越強的鹼能使反應進行越快，而對於離去基來說，E2反應需要好的離去基方能進行反應。仲鹵代烷和叔鹵代烷具有兩種或兩種以上的β-H原子，在發生消除反應時，究竟消去哪一種β-H原子？俄國化學家Saytzeff早在19世紀就從大量實驗結果中歸納總結出鹵代烷消除反應的區域選擇性：主要消除含氫較少的β-碳原子上的氫原子，生成雙鍵碳上取代基較多的烯烴。這一規則稱為Saytzeff規則。
