表 1 对半原酰胺九种构象体断裂的预测

酰胺 构象体 酯

″ A

″ B E

″ C A D

E E

F Z

G

对构象体 A、B 和 C 中断裂的详细考察如下.有趣的是，在立体电子控制下，只有这三种构象体是从烷氧离子对三级酰胺的反应中直接产生的.构象体A 的断裂只能导致三级酰胺，因为胺基的离去不能在初级电子效应（O—R 键与 C—N 键处于反式共平面）的帮助下发生；构象体 B 可以给出三级酰胺或 E 酯；而构象体 C 可以产生三级酰胺或 Z 酯.

除了初级电子效应外，在构象体 B 中，胺基和 OR 基团的离去均在一个次级电子效应的帮助下发生；而在构象体 C 中，胺基的断裂在两个次级电子效应帮助下发生，OR 基的断裂受到一个次级电子效应的帮助；因而在构象体 B 中，两种断裂在电子上是同样有利的，但由于 OR 基团是一个较好的离去基团，所以，三级酰胺的形成应该较为有利.在构象体 C 中，胺基的离去由于一个多出的次级电子效应而在电子上有利.在此基础上，胺基的离去与 OR 基团相比应该来得容易.

次级电子效应也能影响离去基团的离去能力.OR 氧在构象体 B 中有一个次级电子效应，在构象体 C 中有两个，而胺基在两个构象体中都只有一个. 于是 OR 氧在构象体 B 中有一个双键特征，在构象体 C 中有两个双键特征.这样，OR 基团在构象体 C 中比在构象体 B 中是一较差的离去基团.与构象体 B 中胺基的离去相比，这一因素又有利于构象体 C 中胺基的离去.因而在构象体C 中，次级电子效应能使 OR 基团成为一个较差的离去基团，同时这一效应在电子上有利于胺基的离去.在此基础上，有可能理解为什么一个差的离去基团

（R2N—）可以优先于一个好的离去基团而离去.

半原酰胺四面体中间体的离子状态也必须给予考虑.在酸性介质中，中间体将以质子化的形式 T+存在；在略偏碱性的介质（接近 T°的 pKa，pH 约为10）中，它将作为 T°和 T±的混合物存在；在碱性介质中（pH＞11），则作为 T-存在.

T±的断裂能垒比 T°的低得多.在 T±中，铵基是一个好的离去基团，同时带负电荷的氧原子可促使它容易离去.由于质子转移是一个快速的过程，T

° T±相互转化是如此之快，以致无需考虑中性形式 T°的断裂，因为它不

会发生这种断裂.

可以预期，T+和 T±离子形式将总是使胺基离去，因为质子化的氮原子没有可用来排斥甲氧基的电子对，铵基是比烷氧基好得多的离去基团.在 T- 离子形式中，烷氧基的离去可以与胺基的离去相竞争，其中 C—N 键的断裂只在N 的电子对与溶剂形成氢键时才能发生（见 8）.在这样的情况下，胺基可作为一个二级胺离去，避免了高能量胺基负离子 的离去.

从一个到另一个四面体中间体的立体化学变化的相对能垒和立体电子控制下断裂的相对能垒，在分析实验结果时，也必须给予考虑.将要列举的证据证明，在某些情况下（特别是当四面体中间体以 T-离子形式存在时），中间体的构象变化不能与其断裂相竞争.

Lehn和Wipff报道了氨基二羟基甲烷[CH（OH） 2N&&H 2 ]从头算起的量子

化学研究，这一研究表明存在着显著的立体电子效应.他们发现，当有两个电子对与 C-Y 极性键处于反式共平面时，C-Y 键即变长变弱.另外，当 Y 原子没有电子对与一极性键处于反式共平面时，C-Y 键的伸长更显著.例如，在 9 中C-N 键是短而强的，而在 10 中则是长而弱的.9 中的 C-O2 键也是长而弱的.

在另一个理论研究中，他们比较了半原酰胺的中性形式 To 和离子形式 T+ 和 T-.质子化导致了 C—N 键显著的和具有选择性的增长和减弱，同时 C-O 键略微变短并增强.C-N 键长的变化表明了很强的对立体电子的构象依赖性；当C-N 键与两个电子对处于反式共平面的形式时，有一个非常长且弱的 C-N 键.C-O 键的性质也是受构象制约的.他们得出结论：与 To 中性形式比较，T+ 离子形式应该导致优势的 C-N 键断裂，这一断裂具有高的反应性和高的构象选择性.另外，羟基的去质子化即增长并减弱 C-N 键.处于 T-离子形式，C-N 键和 C-OH 键的断裂都比中性的 To 形式容易.

在对 N，N-二甲基-8-羟基萘-1-甲酰胺 11 和相应的甲氧基衍生物 12 进行的晶体结构分析中，Dunitz 和他的同事们观察到了一个非常有趣的情况. 酰胺基垂直于芳环并且向外倾斜，而 C-OR 键是向内倾斜的，即朝向羰基酰胺弯曲（见 13）.羰基与萘之间的键是按这样一种方式弯曲的，以使亲核的氧能较好地对准酰胺的羰基.同时存在一个小的但有意义的羰基碳原子以及酰胺氮原子的角锥化，但它们的方向相反；羰基碳原子最靠近亲核的氧原子， 而氮原子远离亲核的氧原子，如 14 所示.这一结果与水解反应中的立体电子控制原理完全一致.

支持立体电子效应在半原酰胺四面体中间体的断裂中起作用的进一步的实验证据，已通过对酰胺碱性水解过程中羰基氧交换的研究和对亚胺盐水解的研究获得.下面就描述这些实验结果.