化学自习室移动版

一、α－H的概念

人教版教材中有机化合物的官能团及其邻近的化学键往往是发生化学反应的活性部位。鲁科版教材中知识支持中对α－H的定义为：在含有官能团的有机化合物分子中，与官能团直接连的碳原子为α－C，其上的氢原子为α－H；与α－C相连的碳原子为β－C，其上连的氢原子为β－H。由于有机物分子中的结构上的特点，某些碳链上的α－H原子由于受到相邻官能团或结构(如苯环)的影响，H原子的活性比较活泼，呈现出一定特殊的化学性质。烯烃、炔烃、醛、酮、羧酸等分子中的烷基部分也可能发生取代反应，其中与官能团直接相连的碳原子(α－C)上的碳氢键最容易断裂而发生取代反应。

二、不同α－H的活性和反应

1、丙烯中－CH₃上的H的活性

在丙烯分子中，甲基是具有推电子性能的基团，对碳碳双键会产生推电子作用，最终使得双键碳原子之间的共用电子偏向双键中的链端碳原子，使链端碳原子带部分负电荷，而另一成键碳原子带部分正电荷。

2、烯烃α－H或苄基卤化

一个适于在实验条件下进行烯烃的α－H卤化的常用方法是：用N^－溴代丁二酰亚胺(简称NbS)为溴化试剂，在光或引发剂如过氧化苯甲酰作用下，在惰性溶剂如CCl₄中与烯烃作用生产α－溴代烯烃：

Whl－ Ziegler反应是烯丙基或苄基底物用NBS在自由基引发条件下处理得到烯丙基或芊基溴化物的反应。促进自由基引发的条件有通用的自由基引发剂、光和/或热，一般应用的溶剂是CCl₄。

例(2024全国甲卷12)白藜芦醇(化合物I)具有抗肿瘤、抗氧化、消炎等功效。

3、氨基中的氢的活性

芳香胺中氮原子的孤对电子占据的sp³杂化轨道比氨中氮原子的狐对电子占据的sp³杂化轨道有更多的P轨道成分，可在某种程度上与芳环π电子轨道发生重叠，形成包括氮原子和芳环在内的共轭离域分子轨道。当氮原子上的杂化轨道和芳环的电子轨道接近于平行时，其重叠最有效，共轭也最有效。

苯环上的其他取代基也会对苯胺的碱性产生影响。简单而言，具有给电子效应的取代基使相应苯胺衍生物的碱性增加；反之，具有吸电子效应的取代基会导致相应苯胺衍生物的碱性减弱。

4、羰基与胺的加成

同一个碳上连着一个羟基和一个氨基不稳定，很容易失去一分子水，变为亚胺(又称西佛碱，Schiff Base )。一级胺与醛、酮反应的化学方程式如下：

二级胺与醛、酮反应的化学方程式如下：

二级胺与醛、酮的加成产物也不稳定，易失去一分子水，由于N上已无氢，失水反应在碳上发生，故产物是烯胺(Enamine )。

例(2024·浙江1月12)某研究小组通过下列路线合成镇静药物氯硝西泮。

请回答：(3)下列说法不正确的是_______。

A．化合物A→D的过程中，采用了保护氨基的方法

B．化合物A的碱性比化合物D弱

C．化合物B在氢氧化钠溶液加热的条件下可转化为化合物A

D．化合物G→氯硝西泮的反应类型为取代反应

5、羰基的α－H的活性

活性是由两个原因造成的：

①羰基的吸电子诱导效应；

② α碳氢键对羰基的超共轭效应。

不同羰基化合物的α－H的活泼性是不同的。由于烷基的空阻比氢大，且烷基与羰基的超共轭效应会降低羰基碳的正电性，故醛α－H的活性比酮α－H的活性大。

6、羟醛缩合

有α氢的醛或酮在酸或碱的催化作用下，缩合形成β－羟基或(β－羟基酮)的反应称为羟醛缩合反应。

β－羟基醛和β －羟基酮很容易失水，有的在反应时就失水，有的在强碱或强酸的作用下失水，生成α ，β－不饱和醛(α，β－Unsaturated Aldehyde)和α ，β－不饱和酮(α ，β－Unsaturated Ketone )。因此，羟醛缩合反应是合成β－羟基醛、酮及α ，β－不饱和醛、酮的一个很好的方法。首先是在酸催化下由酮式转变为烯醇式，然后烯醇对质子化的酮进行亲核加成得到质子化的β－羟基酮，再经质子转移、消除水生成α ，β－不饱和酮。在酸催化下缩合，然后再失水的反应机理如下：

首先是在碱催化作用下生成烯醇负离子，然后烯醇负离子再对醛(或酮)发生亲核加成，加成产物从溶剂中夺取一个质子生成β－羟基醛(或β－羟基酮)，再在碱作用下失水生成α ，β－不饱和醛、酮。在碱催化下缩合，然后再失水的反应机理如下：

7、Mannich(曼尼希，胺甲基化)反应

曼尼希(C.Mannich，1877－1947)，德国化学家。从191年开始，用了近30年的时间研究Mannich反应及其应用。Mannich反应具有活泼氢的化合物和甲醛及胺同时缩合，活泼氢被胺甲基或取代胺甲基代替的反应称为胺甲基化反应(Aminomethylation )，也称为Mannich(曼尼希)反应，简称曼氏反应。其产物称为曼氏碱，若提供活泼氢的酮为不对称酮，得到的产物为混合物，但取代多的α－ H被胺甲基取代的产物应为主产物。Mannich反应的一般式如下：

若以丙酮、甲醛、二甲胺为反应物，Mannich反应的反应机理可表达如下：

1851年，A.W.Hof－Mnn发现，三甲基丙基氢氧化铵在加热下分解生成三级胺、烯烃和水。三十年后，A.W.Hofmann将此方法用于赈啶和天然含氮化合物的结构测定。从此，将四级铵碱加热分解成烯烃、三级胺以及水的反应称为Hofmann消除反应。早期Hofmann消除反应主要用于含氮有机化合物的结构测定。其过程主要可分为以下三个步骤：

(1)氮原子的彻底甲基化反应：一级、二级或三级胺与过量CH₃I反应，生成相应的碘化四级铵盐。

(2)四级铵盐与湿的氧化银反应，生成四级铵碱。

(3)四级铵碱的醇溶液或水溶液在减压条件下浓缩，接着在100~200℃加热生成烯烃、水和三级胺。在减压下，此反应可在较低温度下高产率生成烯烃。

8、醇中α－H的氧化

氧元素的电负性比氢元素和碳元素的电负性都大，醇分子中羟基上的氧原子对共用电子子的吸引能力强，共用电子偏向氧原子，使碳氧键和氢氧键都显出极性，成α－H的氧化反应为反应的活性部位。

醇分子中羟基上氧原子的强吸电子作用，使α－H和β－H都较为活泼。

例(2024年上海9)瑞格列奈的制备。

9、苯环侧链上的氢

在苯的同系物中，如果与苯环直接相连接的碳原子上有氢原子，该苯的同系物就能够使酸性KMnO₄溶液褪色，与苯环相连的烷基通常被氧化为羧基。苯环侧链氧化:

9、其他α－H及反应

在平时教学中加强α－H的知识训练，引导学生利用新信息、结合已有知识、分析并解决具体问题，促进考生深刻理解化学与社会之间关系，凸显“科学态度与社会责任”的核心素养。其他的α－H在近几年高考中也频繁出现，比如：与羧基连的α－H取代，醛、酮与酯和酯与酯的缩合，苯环上的傅克反应等等。在遇到相应题目时，也可以让学生加以联系及迁移，避免学生对陌生信息的畏惧，提高解题能力。

从广义角度，甲烷是最弱的酸，酸度PK_a值为 50~60。若甲烷碳原子旁连有活化基团(含多重键的吸电子基：硝基、氰基、苯基、羰基、碳碳双键等)，此时碳原子上的氢具有一定活性，即为活泼 α－H。

α－H 的活性：指 α－H 以质子形式解离下来的能力。简言之：α－H 活性强弱 = 酸性强弱。

三、影响 α－H 活性的因素

有机物分子中 α－H 的酸性与活性，主要取决于分子电子云分布，主要影响因素有：

1. 诱导效应的影响

2. 共轭效应的影响

戊二烯失去一个 α－H 后，形成普通共轭体系；环戊二烯失去质子后，形成满足4N＋2 π 电子的单环平面共轭体系，具有芳香性，碳负离子结构更稳定。因此：环戊二烯的 α－H 酸性更强。

3. 分子几何结构

分子空间几何构型会影响 α－H 酸性。

例 1：2，4 － 戊二酮酸性远强于丙酮，亚甲基氢受两个羰基双重吸电子活化。桥环体系二元酮酸性和一元酮相近，额外羰基无法增强酸性。原因：解离质子后的碳负离子，无法与相邻羰基有效共轭；若形成双键，桥头碳会产生极大环张力，结构不稳定。

四、课本中有关 α－H 的反应(人教版教材)

选修五P₈₅资料卡片构建碳骨架的反应

选修三 P₉₆ 硝酸甘油酯合成、选修五 P₉₇ 羧酸 α－H 卤代

四、活性 α－H 参与的有机反应

活泼 α－H 参与反应分两大类：α－H 相关亲核加成反应、α－H 相关亲核取代反应

亲核取代：酯和酮的烃基化、酰基化、克莱森酯缩合等。亲核加成：多个经典人名反应。

1. Perkin(普尔金)反应

碱催化下，无 α－H 的芳香醛与含 α－H 的酸酐反应，生成 β－ 芳基 －α，β－ 不饱和酸。

2. Knoevenagel(克脑文盖尔)缩合

含活性亚甲基化合物(丙二酸酯、β－ 酮酸酯、氰乙酸酯、硝基乙酸酯等)，在胺 / 铵盐弱碱催化下，与醛、酮发生缩合脱水，生成 α，β－ 不饱和羰基类化合物。

3. 羟醛缩合反应

醛、酮在碱性条件下生成烯醇盐，与另一分子醛酮缩合得 β－ 羟基醛酮；加热易脱水生成α，β－ 不饱和羰基化合物。

4. Michael(迈克尔)加成

碱催化下，能生成碳负离子的活泼 α－H 化合物，与 α，β－ 不饱和羰基等共轭体系发生1，4 － 共轭加成，是构建 C－C 键经典反应。

5. Claisen Condensation 克莱森酯缩合

属于 α－H 参与的亲核取代 / 缩合经典反应。

五、高考中涉及 α－H 活性的反应真题

各卷均考查：醛酮缩合、羧酸 α－ 取代、酯缩合、亚甲基活泼氢加成等 α－H 特征反应

2025 河南卷