水和甲醛反应的问题

害虫

最近我开始学有机化学，这个反应的机理描述如下：水的sp3杂化轨道上的一对孤电子作为HOMO，去进攻羰基的Pi star反键轨道（Pi star空轨道作为LUMO）。
后面就不会呀~能不能帮我再分析下去。
还有就是为什么最后水连到羰基C上，怎么不是羰基O？
谢谢诸位大佬了~

chands

你不如直接把反应写出来，扫描个图出来，这样大家就清楚了。

wzkchem5

水进攻羰基碳以后，羰基氧带负电，它的孤对电子可以进攻水的O-H sigma*，夺取水的质子，得到最终产物CH2(OH)2。实际反应如果是水溶液里而非气相里反应的话，可能不是直接进攻，而是有第二分子水参与，通过氢键桥机理反应。
水进攻羰基碳而非进攻氧，可以从至少3方面解释：（1）甲醛LUMO在碳上的系数比在氧上的系数大；（2）进攻氧的产物不如进攻碳的产物稳定；（3）甲醛氧带负电，和水的氧有静电排斥。我个人觉得这三个原因的重要性是（1）>（2）>（3），不过我不确定。

xexlalalan

同意楼上的说法。用软硬酸碱理论来解释的话，水上的氧带负电荷，甲醛碳带正电荷，这是硬性的相互作用。同时碳上的LUMO系数大，水的HOMO更容易和碳上的LUMO相耦合，这是软性的部分。无论是硬性相互作用还是软性相互作用，水上的氧都更容易和甲醛的碳发生反应

xinyaolou

xexlalalan 发表于 2022-11-1 03:27
同意楼上的说法。用软硬酸碱理论来解释的话，水上的氧带负电荷，甲醛碳带正电荷，这是硬性的相互作用。同时 ...

感谢楼主。
总的来说就是：
1. 水的氧带负电荷，而羰基碳带正电荷。
2.羰基碳上的LUMO系数比氧大。
clayden orgianic chemistry P126上也有类似解释。