人名反应 · 机理

柯尔贝–施密特反应(柯尔贝反应)

在柯尔贝–施密特反应(在印度教学大纲中常称为柯尔贝反应)中,酚钠与二氧化碳在加压下加热。与 O⁻ 处于邻位的环碳进攻 CO₂,二烯酮经互变异构恢复为芳环,酸性后处理得到水杨酸——这是工业上制备阿司匹林的路线。

柯尔贝–施密特反应机理:酚氧负离子通过环上碳原子进攻 CO₂,二烯酮发生互变异构,酸性后处理得到水杨酸。
柯尔贝–施密特反应:总反应、每一步弯箭头机理及要点。点击即可在 MolDraw 中打开并编辑。

总反应

酚钠 + CO₂(4–7 atm 或更高),125 °C,然后 H₃O⁺ → 水杨酸

酚氧负离子在加压下与 CO₂ 在邻位发生羧基化。

分步反应机理

  1. 进攻 CO₂。邻位碳发起进攻;生成二烯酮
  2. 互变异构。环上 H 离去,恢复芳香性
  3. 酸性后处理。两个氧都被质子化

每一步都逐个电子核对过:弯箭头所示的电子转移正好得到图中画出的结构。

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要点

  • 工业上制备水杨酸、进而制备阿司匹林的路线。
  • 酚钠主要生成邻位产物;酚钾则有利于生成对位产物。
  • CO₂ 是弱亲电试剂:需要加热和加压。
  • 由于 O⁻ 强烈供电子,酚氧负离子比苯酚活泼得多。

考试要点(JEE / NEET)

  • 参与反应的是酚氧负离子而不是苯酚:O⁻ 使芳环的亲核性大大增强。
  • 酚钠主要生成邻位产物(水杨酸);酚钾在较高温度下有利于生成对位产物。
  • 水杨酸 + 乙酸酐 → 阿司匹林(乙酰水杨酸)。
  • 不要与柯尔贝电解(羧酸盐在阳极生成烷烃)混淆。

常见问题

为什么要把苯酚转化为酚氧负离子?

CO₂ 是弱亲电试剂。带负电的氧向环上强烈供电子,因此只有酚氧负离子才有足够的亲核性进攻它。

柯尔贝反应的产物是什么?

酸化后得到水杨酸(2-羟基苯甲酸);先生成的是其钠盐。

柯尔贝反应和柯尔贝–施密特反应有什么区别?

它们通常指同一个反应(施密特增加了加压条件)。柯尔贝电解则是另一个不同的反应。

在 MolDraw 中绘制

点击上方按钮,即可将完整图示——总反应、编号的机理步骤和要点——作为普通的可编辑结构打开。你可以更换取代基、给原子重新着色,或导出 PNG、SVG 或 chemfig 代码用于笔记和幻灯片。同一图示也可在“Templates”(模板)面板的“Name reactions”(人名反应)中找到。