20世紀60年代，美國有機化學家R．B．伍德沃德與R．霍夫曼同時提出的“分子對稱軌道守恆”這一些念歸公式化，使舉世公認。將簡單分子軌道理論引入化學反應領域，用反應分子和產物分子軌道的對稱性來論證同時發生反應分子鍵斷裂與產物分子鍵生成的協同反應的對稱性允許(發生)和對稱性禁阻(不發生)的性質，此稱伍德沃德-霍夫曼規則。
基本介紹
- 中文名：霍夫曼規則
- 外文名：Hoffmann's rule;Woodward–Hoffmann rules
- 提出時間：1881年
- 提出者：霍夫曼
- 適用於：雙分子消除反應
- 有關：與反應物的穩定性有關
- 得到的烯烴：乙烯
- 種類：化學
規則簡介,套用領域,競爭,
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。
