表 2 酰胺 34 的水解和 18 O 交换的活化因子

a 由外推得到的. 比其它的酰胺活泼.

对比羰基氧交换和水解的活化参数可以看出，甲酰胺的交换速率只略低于其水解速率，而在乙酰胺和丙酰胺的情形中，交换以相当低的速率发生.

用 Guthrie 对半原酰胺四面体中间体（从 N，N-二甲基甲酰胺和 N，N- 二甲基乙酰胺衍生出的）估计的平衡常数，和表 2 中的活化参数，有可能获

得四面体中间体断裂（△G^≠ ）和构象变化（△G ^≠ ）的活化自由能， 这

cleav conf

些中间体是从甲酰胺、乙酰胺和丙酰的 N-苄基-N-甲基衍生物得来的，其值如下.

断裂的活化自由能（△G^≠

）随酰胺结构的变化不大，而在氮上发生

构象变化的活化自由能（△G^≠

）从甲酰胺到乙酰胺（或丙酰胺）变

化很大.这证实了构象变化这一步受这些 N，N-二烷基酰胺中 R 基团立体相互作用的影响很大.

比较叔丁基苄基甲基胺（35）和从具有相同取代程度的 N-苄基-N-甲基乙酰胺衍生出的四面体中间体（36）是很有意思的.在 35 中，（CH3）3-N 键的旋转能垒和氮反转能垒是相同的，估计为 6.2kcal/mol.中间体 36 的能垒具有较高的数值 8.0kcal/mol，这必定是 C-N 键的双键特征的结果[N 原子有一个次级电子效应（n-σ*）].

对内酰胺也进行了研究.18O 标记的 N-烷基内酰胺 37*（图 4）一定与氢氧负离子反应，给出四面体中间体 38，38 或者复原为标记内酰胺 37*；或者生成胺基羧酸盐 39.中间体 38 在初级立体电子控制下不能给出未标记内酰胺37.只有当四面体构象体 38 可以经过椅式转换和质子交换给出构象体 40 时， 才能得到未标记的内酰胺 37.的确，构象体 40 可以在立体电子控制下给出未标记的内酰胺 37.这样只要椅式转换（38 40）的能垒可以与断裂（38→39） 的能垒竞争，在 N-烷基内酰胺中就应该能观察到羰基氧交换.

使用 N-H 内酰胺（37*，R=H）可得出相似的结论.这种内酰胺应给出中间体 38（R=H）.同样 38 只能生成 37*（R=H）或 39（R=H）.未标记的内酰胺 37

（R=H）只能通过构象体 40（R=H）得到.于是像 N-烷基内酰胺的情形那样， 只要构象变化 38 40 和质子交换可以与中间体 38 断裂给出水解产物 39

（R=H）竞争，N-H 内酰胺就能进行羰基氧交换.

对 18O 标记的 N-甲基哌啶酮（37*，R=CH3）和 18O 标记的哌啶酮（37*， R=H）进行了研究，发现在室温下，碱性水解（1mol/L NaOH）容易进行，但没有观察到羰基氧交换.这些结果清楚地表明，构象变化 38 40（R=H 或CH3）不能与 38 断裂生成水解产物 39（R=H 或 CH3）竞争.此外，只有考虑立体电子控制原理，这些结果才是不矛盾的.事实上，如果不考虑这一原理，37*应该直接给出 40 以及 38.

指出作为二级酰胺的 N-H 内酰胺的反应不同于（无 18O 交换）非环状二级酰胺是有意义的.而且这种行为上的不同可容易得到解释，因为非环二级酰胺以一个不同于 N-H 内酰胺的构象（Z 式）存在，内酰胺被固定在 E 式构象中.的确，只有在具有 Z 构象的二级酰胺衍生出的四面体中间体中，氧交换可不经构象变化而发生，即，可经过氧和氮与溶剂的质子转移发生.

对β-内酰胺 41*和 42*也进行了研究.使用β-内酰胺 41*，在水解下，没有观察到伴随的羰基氧交换.β-内酰胺 42*以一个比β-内酰胺 41*慢得多的速度被水解，与 41*相反，42*确实伴有羰基氧交换.

使用β-内酰胺 41*得到的结果表明，相应的四面体中间体较容易断裂生成水解产物，而不进行构象变化.使用β-内酰胺 42*得到的结果也可容易得到解释：42*能形成一个四面体中间体.但是，由于与溶剂形成的氢键受到立体阻碍（由苯基上的两个甲基引起），在这种情况下，开环生成水解产物的能垒提高了.因而，构象变化可以与水解竞争，实验结果是观察到了羰基氧的交换.