規則簡介
在四級銨鹽與鹼作用時所發生的脫去一分子胺的消除反應中,所生成的烯烴主要來自帶有較少取代基的烷基。1881年由A.W.von霍夫曼提出。霍夫曼規則與扎伊采夫規則相反,這是由於二者的套用範圍不同:霍夫曼規則適用於四級銨鹼加熱分解生成烯烴的反應;扎伊采夫規則適用於醇脫水或鹵代烷脫鹵化氫生成烯烴的反應。例如,下面的四級銨鹽在消除一分子胺時,得到的烯烴是乙烯而不是丙烯:
這是由於帶取代基較多的烷基,如上例中的丙基,由於甲基的給電子作用,使 β′碳原子上的電子密度增加,H不容易脫去,所以不易發生消除反應。
套用領域
適用於雙分子消除反應
霍夫曼規則適用於雙分子消除反應。由於雙分子消除反應的立體化學過程是反式消除,體積大的離去基團(三級胺基)與β-Η正處於相反方向。霍夫曼消除方向取決於最穩定的構象異構體,例如2-戊基三甲基銨鹽消除,得到98%的1-戊烯,只有2%的2-戊烯。原因就是構象a中鄰位交叉只是H原子,立體效應小些;而構象 b中鄰位交叉的CH3CH2基離近 ,立體效應大些 ,a比b穩定 。構象c的立體效應雖然最小,但由於β-H與+N(CH3)3處於順式位置,不可能發生雙分子反式消除反應。所以構象a的消除反應主要導致生成1-戊烯。
也可套用於硫鎓類化合物
霍夫曼規則也可套用於硫鎓類化合物。
消除反應往往比較複雜,霍夫曼規則和扎伊采夫規則的相反性正反映了這種複雜性,它們各有不同的適用範圍。一般來說,扎伊采夫規則與產物的穩定性有關,而霍夫曼規則卻與反應物的穩定性有關。
競爭
霍夫曼消除 與SN2反應的競爭
在霍夫曼消除(E2消除)反應中,試劑還可以進攻α碳原子,生成取代產物。因此,E2消除和SN2反應同時發生。
許多教材中明確指出霍夫曼消除與SN2反應的競爭問題,或只是簡單的提到當四烷基氫氧化銨β位上沒有氫時,主要發生取代反應生成醇。常以下式為例:
似乎季銨鹼的熱分解只發生霍夫曼消除反應,實際上只有很少一部分是這樣的,而大多數霍夫曼消除是與SN2反應相競爭而發生的,得到的產物有烯烴也有醇。
選擇這個反應式作為介紹霍爾曼消除反應的典型例子是比較恰當的。