烃化精细有机合成课件

1、2021-10-26烃化精细有机合成1第10章 烃化烃化精细有机合成22021-10-26烃基：烷基（烃基：烷基（-R） 烯基（烯基（-C=C-）、炔基（）、炔基（-CC-） 芳基（芳基（-Ar） 取代烃基取代烃基(-CH2COOH，-CH2CH2OH，-CH2CH2CN) 在有机化合物分子中的在有机化合物分子中的碳、氮、碳、氮、 氧氧、硅、硅、磷或硫原子上磷或硫原子上引入烃基引入烃基的反应，叫做的反应，叫做烃化烃化反应。反应。10.1概述概述烃化精细有机合成32021-10-26orH2SO4CH3CH2+首先进攻+ CH2=CH2AlCl3-H2CH=CH2CH2CH3(乙苯)(苯乙烯)制

2、塑料、ABS、离子交换树脂orH2SO4+ CH3CH=CH2CH3CH3异丙苯(可制苯酚)AlCl3CH烃化精细有机合成42021-10-26（1）卤烷：）卤烷：CH3Cl, CH3I, C2H5Cl, C2H5Br, ClCH2COOH, Ph-CH2Cl;（2）酯类：）酯类：(RO)2SO2, PhSO2OR, CH3-Ph-SO2OR, (RO)3PO;（3）醇类和醚类：）醇类和醚类：CH3OH, C2H5OH, n-C4H9OH, C12H25OH, CH3OCH3, C2H5OC2H5;（4）环氧化合物：）环氧化合物： , ；（5）烯烃和炔烃：）烯烃和炔烃：CH2=CH2, CH3

3、CH=CH2, R-CH=CH2, CH2=CHCN, CH2=CHCOOCH3, CHCH;（6）羰基化合物：）羰基化合物：HCHO, CH3CHO, C3H7CHO, Ph-CHO, CH3COCH3, 烃化剂：烃化剂：OH2CCH2OHCCH2H3CO取取 代代 型型加成加成 型型缩合缩合-还原型还原型烃化精细有机合成52021-10-26一、一、N-烃化反应烃化反应 1. 用醇类的用醇类的N-烷基化烷基化; 2. 用卤烷的用卤烷的N-烷基化烷基化; 3. 用酯类的用酯类的N-烷基化烷基化; 4. 用环氧乙烷的用环氧乙烷的N-烷化烷化; 5. 用烯烃的用烯烃的N-烷基化烷基化; 6. 用

4、醛和酮的用醛和酮的N-烷基化。烷基化。 7. N-芳基化芳基化(芳氨基化芳氨基化)本章教学基本内容和要求本章教学基本内容和要求烃化精细有机合成62021-10-26二、二、O-烷基化反应烷基化反应 1. 用醇类的用醇类的O-烷基化烷基化; 2. 用卤烷的用卤烷的O-烷基化烷基化; 3. 用酯类的用酯类的O-烷基化烷基化; 4. 用环氧乙烷的用环氧乙烷的O-烷化烷化; 5.用醛和酮的用醛和酮的N-烷基化；烷基化； 6.用烯烃的用烯烃的O-烷基化烷基化; 7. O-芳基化芳基化(烷氧基化和芳氧基化烷氧基化和芳氧基化)。烃化精细有机合成72021-10-26三三.芳环上的芳环上的C-烷基化反应烷基化

5、反应1. 烯烃对芳烃的烯烃对芳烃的C-烷基化烷基化;2.烯烃对芳胺的烯烃对芳胺的C-烷基化烷基化;3.烯烃对酚类的烯烃对酚类的C-烷基化烷基化; 4. 卤烷对芳环的卤烷对芳环的C-烷基化烷基化;5.醇对芳环的醇对芳环的C-烷基化烷基化;6.醛烃对芳环的醛烃对芳环的C-烷基化烷基化;7.酮烃对芳环的酮烃对芳环的C-烷基化。烷基化。烃化精细有机合成82021-10-2610-2 N-烃化烃化烃化试剂烃化试剂：醇、卤代烷、酯、烯烃、醛和酮、：醇、卤代烷、酯、烯烃、醛和酮、 环氧乙烷等。环氧乙烷等。 氨基上的氢原子氨基上的氢原子被烃基取代的反应叫做被烃基取代的反应叫做N- -烃化烃化反应。反应。用途用

6、途：（：（1）引入）引入-CH2CH2OH、-CH2CH2CN极性、极性、 非水溶性基团；非水溶性基团； （2）制备季铵盐型阳离子化合物；）制备季铵盐型阳离子化合物； （3）其它助剂、医药中间体。）其它助剂、医药中间体。本节重点讨论芳胺的本节重点讨论芳胺的N-N-烷化。烷化。烃化精细有机合成92021-10-2610.2.1 用醇类的用醇类的N-烷基化烷基化1 1、用醇类进行液相、用醇类进行液相N-N-烷基化反应的反应历程烷基化反应的反应历程常用用浓硫酸常用用浓硫酸等强酸作催化等强酸作催化剂剂ROH + H+ R+ + H2O（7-12）R+ H+HR+R+HArN+ R+HHArNHArN+

7、 H+R+RHArN+ R+HArNArNRRRArNR+ R+Ar-NR3：结论：结论：1 1、芳香胺类用醇进行的液相、芳香胺类用醇进行的液相N-N-烷基化烷基化是一个亲电取代反应。胺的碱性越强，是一个亲电取代反应。胺的碱性越强，反应越易进行；反应越易进行；2 2、芳香族胺类，如果环上带有给电基、芳香族胺类，如果环上带有给电基时，则芳胺将容易发生烷基化；而环上时，则芳胺将容易发生烷基化；而环上带有吸电基时，则烷基化较难进行。带有吸电基时，则烷基化较难进行。3 3、由强酸催化的用醇进行胺类烷基化、由强酸催化的用醇进行胺类烷基化反应时，往往得到伯、仲、叔胺和季铵反应时，往往得到伯、仲、叔胺和季铵

8、盐的混合物，季铵离子的生成量按化学盐的混合物，季铵离子的生成量按化学计量不会超过原来加入的酸量。计量不会超过原来加入的酸量。4 4、胺类用醇的烷基化是连串反应，又、胺类用醇的烷基化是连串反应，又是可逆反应。是可逆反应。一、用醇类的液相一、用醇类的液相N-烷基化烷基化烃化精细有机合成102021-10-262 2、用醇类进行液相、用醇类进行液相N-N-烷基化反应的化学平衡烷基化反应的化学平衡Ar-NH2 + ROH ArNHR + H2Ok1Ar-NHR + ROH ArNR2 + H2Ok2k1ArNHRH2OArNH2ROHk2ArNR2H2OArNHRROHk1k2NH2+ CH3OHNH

9、CH3+ H2ONHCH3+ CH3OHN(CH3)2+ H2O以苯胺用甲醇的以苯胺用甲醇的N-N-烷化为例：烷化为例： 苯胺进行甲基化时，若目的产物是一烷基化的仲胺，则醇的用量仅稍大于理论量；若目的产物是二烷基化的叔胺，则醇用量约为理论量140%160%。即使如此，在制备仲胺时，得到的仍是伯、仲、叔胺的混合物。用醇烷化时，每摩尔胺用强酸催化剂0.050.3mol，反应温度约为200左右，不宜过高，否则有利于芳环上的C-烷化反应。苯胺甲基化反应完毕后,物料用氢氧化钠中和，分出N,N-二甲基苯胺油层。再从剩余水层中蒸出过量的甲醇，然后再在170180，压力0.81.0MPa下使季胺盐水解转化为叔

10、胺。K2/K1=1000烃化精细有机合成112021-10-26k1k2NH2+ C2H5OHNHC2H5+ H2ONHC2H5+ C2H5OHN(C2H5)2+ H2O以苯胺用乙醇的以苯胺用乙醇的N-N-烷化为例：烷化为例：注意：胺类化合物在注意：胺类化合物在N烷基化反应中也存在烷基烷基化反应中也存在烷基的转移现象。例如：的转移现象。例如：NHCH32N(CH3)2H+NH2+K2/K1=1/4烃化精细有机合成122021-10-26临氢烷化法临氢烷化法均相配位催化催化法均相配位催化催化法电解电解N-烷化烷化烃化精细有机合成132021-10-26二、气二、气-固相接触催化烷化法固相接触催化

11、烷化法k1k2NH2+ CH3OHNHCH3+ H2ONHCH3+ CH3OHN(CH3)2+ H2Ok1k2NH2+ CH3OHNHCH3+ H2ONHCH3+ CH3OHN(CH3)2+ H2O催化剂：催化剂：-氧化铝；氧化铝； 改性分子筛；改性分子筛； 新型纳米催化剂新型纳米催化剂烃化精细有机合成142021-10-2610.2.2 用卤烷的用卤烷的N-烷基化烷基化一、烷化剂一、烷化剂当烷基相同时：当烷基相同时：R-I R-Br R-Cl当烷基不同时：当烷基不同时：C6H5CH2X R3CX R2CHX RCH2X CH3X。烃化精细有机合成152021-10-26nR越长，越长，RX的

12、活性越低的活性越低 n卤代烃的活性与卤代烃的活性与CX键的键能成反比。键的键能成反比。 RI RBr RCl RF n卤素相同卤素相同 伯卤代烷反应最好，仲卤烷次之，叔卤烷常因发伯卤代烷反应最好，仲卤烷次之，叔卤烷常因发生消除反应而不宜采用。生消除反应而不宜采用。二、反应特点：二、反应特点：（1）活泼性）活泼性烃化精细有机合成162021-10-26（2）反应不可逆，为连串反应）反应不可逆，为连串反应nArNH2 RX ArNHR HXnArNHR RX ArNR2 HXNH2CH2Cl+NHCH2+HCl（3）反应中有）反应中有HX产生，易与芳胺成盐产生，易与芳胺成盐 常用缚酸剂如：常用缚酸

13、剂如：NaOH、Na2CO3、MgO、Ca(OH)2等等 NH2HCl（4）RX的沸点较低，反应宜在一定压力下进行的沸点较低，反应宜在一定压力下进行 n如：氯甲烷的沸点：如：氯甲烷的沸点：-23.7，氯乙烷的沸点，氯乙烷的沸点 13 烃化精细有机合成172021-10-26三、重要三、重要实例实例 （1）N,N二乙基间氨基苯磺酸钠二乙基间氨基苯磺酸钠 NH2SO3NaN(C2H5)2SO3Na+ CH3CH2ClNH2N(C2H5)2+ CH3CH2BrNHCOCH3NHCOCH3（2）N,N二乙基二乙基-3-乙酰氨基苯胺乙酰氨基苯胺 （3）N乙基乙基-N-苄基苯胺苄基苯胺 NHC2H5ClC

14、H2NC2H5CH2+100oC水介质+ HCl烃化精细有机合成182021-10-2610.2.3 用酯类的用酯类的N-烷基化烷基化R-O-S-O-R Ar-S-OR HO-P-OROOOOOOH硫酸二烷基酯硫酸二烷基酯芳磺酸酯芳磺酸酯磷酸单酯磷酸单酯5060CH3NH2+ CH3OSO2OCH3Na2CO3,Na2SO4,少量水CH3N(CH3)2+ H2SO43ArNH2 + 2(RO)3PO 3ArNR2 + 2H3PO4ArNH2 + ROSO2Ar ArNHR + ArSO3H烃化精细有机合成192021-10-26n用硫酸酯的用硫酸酯的N-烷化烷化（1）沸点高，故可在常压下进行；

15、但价格比醇和卤代烃高）沸点高，故可在常压下进行；但价格比醇和卤代烃高 ；ArNH2 ROSO2OR ArNHR ROSO2OH 需要碱中和生需要碱中和生成的酸成的酸 ArNH2 ROSO2ONa ArNHR NaHSO4 难于进行难于进行（2）可在）可在-NH2的的N上烷基化而不影响上烷基化而不影响-OH；（3）有多个氨基时，可根据）有多个氨基时，可根据N原子的碱性，选择性地对一个原子的碱性，选择性地对一个N烷基化；烷基化；（4）缺点：毒性大。）缺点：毒性大。烃化精细有机合成202021-10-2610.2.4 用环氧化合物的用环氧化合物的N-烷基化烷基化CH2CH2O（ ）环氧乙烷的沸点较低

16、环氧乙烷的沸点较低(10.7)，其蒸气与空气的混，其蒸气与空气的混合物的爆炸范围很宽，空气含量为合物的爆炸范围很宽，空气含量为3一一98时都时都在爆炸范围内，所以在通环氧乙烷前后，务必用在爆炸范围内，所以在通环氧乙烷前后，务必用氮气置换容器内的气体。氮气置换容器内的气体。烃化精细有机合成212021-10-26n特点特点 （1）反应活性高，在）反应活性高，在N上引入上引入CH2CH2OH； （2）连串反应；）连串反应；CH2CH2ORNH2K1RNHCH2CH2OHCH2CH2OK2RN(CH2CH2OH)2K1与与K2相差不大相差不大（3）酸催化反应。）酸催化反应。CH2CH2O+ H+CH

17、2CH2OH开环+CH2CH2OH 亲电试剂NH2NHC2H5NC2H5CH2CH2OHC2H5OHCH2CH2O当环氧乙烷过量时，当环氧乙烷过量时，ArN(CH2CH2OH)2+ 2nCH2CH2OArN(CH2CH2O)nCH2CH2OH2烃化精细有机合成222021-10-26烃化精细有机合成232021-10-2610.2.5 用烯烃的用烯烃的N-烷基化烷基化酸酸: :CH3COOH、H2SO4、HCl、 、FeCl3碱碱: :三甲胺，三乙胺三甲胺，三乙胺H3CSO3HR-NH2 + CH2=CH YR-NHCH2CH2-YY: -CN, -COOH, -C=O, -COOR +催化剂

18、催化剂CH2CHC N+-OCCH2CH+-OCH3烃化精细有机合成242021-10-26NH2NH(CH2CH2CN)N(CH2CH2CN)2+ CH2=CH-CN HClH2O,回流7h HCl130-150oC 1 1.6 1 2.4 NH2NHCOCH3N(CH2CH2COOCH3)2NHCOCH3+ 2CH2=CH-C-OCH3CH3COOH,100oC 20h3-乙酰氨基乙酰氨基-N，N-二（二（-甲氧基羰基乙基）苯胺甲氧基羰基乙基）苯胺烃化精细有机合成252021-10-2610.2.6 10.2.6 用醛或酮的用醛或酮的N-N-烷基化（自学）烷基化（自学）10.2.7 N-芳

19、基化（芳氨基化）（自学）芳基化（芳氨基化）（自学）烃化精细有机合成262021-10-2610.3 O-烃化烃化 醇羟基醇羟基（R-OH）或）或酚羟基酚羟基（Ar-OH）上的氢原）上的氢原子被烃基取代，生成二烷基醚、烷基芳基醚或二子被烃基取代，生成二烷基醚、烷基芳基醚或二芳基醚的反应叫做芳基醚的反应叫做O-烃化烃化反应。反应。烷化试剂：醇（烷化试剂：醇（R-OH）、卤化烷（）、卤化烷（R-X）、 环氧烷类等。环氧烷类等。产物：产物：烃化精细有机合成272021-10-2610.3.1 用醇类的用醇类的O-烷基化烷基化ROH + ROH大量浓H2SO4R-O-R + H2OROHR-O-H质子化

20、H+R-O-RHR-O-R + H2OHROHR-O-R-H2OR+ROH-H+H-H+ROH + H2SO4R-O-S-OHR-O-R + H2SO4-ROHOOH-H+R-O-R烃化精细有机合成282021-10-26 甲醇和乙醇甲醇和乙醇对对活泼的酚活泼的酚进行进行O-烷化。烷化。OHOCH3+ CH3OHCH3CH3OHOCH3+ CH3OHOHOHOH + CH3OHOCH3烃化精细有机合成292021-10-26n反应特点反应特点 （1）用卤烷的）用卤烷的O-烷化是亲核取代反应，卤烷是亲核试剂；烷化是亲核取代反应，卤烷是亲核试剂； （2）对于被烷化的醇或酚而言，他们的负离子的反应活

21、性）对于被烷化的醇或酚而言，他们的负离子的反应活性远高于其本身，因此通常是先将醇或酚与远高于其本身，因此通常是先将醇或酚与NaOH、KOH或或金属钠相作用，然后再与卤烷反应；金属钠相作用，然后再与卤烷反应； （3）当酚和卤烷都比较活泼时，）当酚和卤烷都比较活泼时，O-烷化可以在水介质中进烷化可以在水介质中进行，必要时加入相转移催化剂；行，必要时加入相转移催化剂； （4）当酚和卤烷都不活泼时，要先将醇或酚制成醇钠或醇）当酚和卤烷都不活泼时，要先将醇或酚制成醇钠或醇钾，再与卤烷反应，可以避免卤烷的水解副反应；钾，再与卤烷反应，可以避免卤烷的水解副反应； （5）工业上一般用氯烷，当氯烷不够活泼时则需

22、要用溴烷。）工业上一般用氯烷，当氯烷不够活泼时则需要用溴烷。10.3.2用卤烷的用卤烷的O-烷基化烷基化烃化精细有机合成302021-10-26OHOH+ NaOH35水介质ONaONa+ 2H2OONaONa+ 2CH3Cl70120，1.5MPaNaOHOCH3OCH3+ 2NaCl 生产实例生产实例1、用氯甲烷的、用氯甲烷的-O烷化烷化烃化精细有机合成312021-10-26OCH3OCH3OCH3NO2CH3ClClClClClOC2H5OC2H5OCH2COOHOCH2COOHNHOCH3用卤烷作烷基化剂可制以下重要的芳醚用卤烷作烷基化剂可制以下重要的芳醚:OCH3OCH3OCH3N

23、O2CH3ClClClClClOC2H5OC2H5OCH2COOHOCH2COOHNHOCH3烃化精细有机合成322021-10-26+ CH3I+KOH+ C8H17Br + KOH相转移催化剂：聚乙二醇相转移催化剂：聚乙二醇-400-400烃化精细有机合成332021-10-262、用氯乙酸的、用氯乙酸的-O烷化烷化OHOCH2COONa+ ClCH2COOH + 2NaOH+ H2O + NaCl甲苯甲苯-水介质，相转移催化剂水介质，相转移催化剂85，6hOCH3OCH3OCH3NO2CH3ClClClClClOC2H5OC2H5OCH2COOHOCH2COOHNHOCH3烃化精细有机合

24、成342021-10-263、用、用3-氯丙烯的氯丙烯的-O烷化烷化OHOCH2CH=CH2+ ClCH2CH=CH2/-HClCH3ONa, NaI4、用环氧氯丙烷的、用环氧氯丙烷的-O烷化烷化(自学）自学）烃化精细有机合成352021-10-26硫酸酯及磺酸酯均是良好的烷基化剂。在碱性催化剂存在下，硫酸酯及磺酸酯均是良好的烷基化剂。在碱性催化剂存在下，硫酸酯与酚、醇在室温下即能顺利反应，并以良好产率生成醚硫酸酯与酚、醇在室温下即能顺利反应，并以良好产率生成醚类：类：OH10NaOHOCH3+ (CH3)2SO4+ CH3OSO3Na产率72%75%CH2CH2OH+ (CH3)2SO4(n

25、C4H9)4N+I-NaOHCH2CH2OCH3产率90%10.3.3 用酯类的用酯类的O-烷基化烷基化烃化精细有机合成362021-10-2610.3.4 用环氧乙烷的用环氧乙烷的O-烷基化烷基化1、反应历程、反应历程（1）酸性催化剂，如）酸性催化剂，如BF3和它的乙醚配合物及酸性和它的乙醚配合物及酸性Al2O3。 属单分子亲电取代反应，其反应历程可简单表示如下：属单分子亲电取代反应，其反应历程可简单表示如下：R-OH + BF3 R-O- + HBF3+CH2OCH2+ HBF3+CH2OCH2质子化-BF3H+开环+CH2CH2OH(亲电试剂)R-OH + +CH2CH2OH亲电取代R-

26、O-CH2CH2OH + H+一乙二醇单醚烃化精细有机合成372021-10-26（2）碱性催化剂，如固体氢氧化钠和固体氢氧化钾。）碱性催化剂，如固体氢氧化钠和固体氢氧化钾。 属双分子亲电加成反应，其反应历程可简单表示如下：属双分子亲电加成反应，其反应历程可简单表示如下：亲电取代R-OH + Na+OH- R-O- Na+ + H2OR-O- + CH2OCH2+_R-O CH2OCH2-R-O-CH2CH2O-+ R-OH-R-O-R-O-CH2CH2OH烃化精细有机合成382021-10-262、重要产品举例、重要产品举例（1）低碳醇的乙二醇单烷基醚）低碳醇的乙二醇单烷基醚以甲醇、乙醇或正

27、丁醇与环氧乙烷作用而制得：以甲醇、乙醇或正丁醇与环氧乙烷作用而制得：（2）高碳伯醇的聚氧乙烯醚）高碳伯醇的聚氧乙烯醚用途：非离子型表面活性剂。用途：非离子型表面活性剂。烃化精细有机合成392021-10-26（3）壬基酚聚氧乙烯醚）壬基酚聚氧乙烯醚C9H19OHnCH2CH2ONaOH或KOH+C9H19O( CH2CH2O)n H式中，式中，n=710，其系列产品的商标牌号有：，其系列产品的商标牌号有：Perelex、NS等。等。他们都是重要的非离子型表面活性剂。他们都是重要的非离子型表面活性剂。烃化精细有机合成402021-10-26醛或酮在酸性催化剂作用下，很容易和两分子醇缩合，并失醛或

28、酮在酸性催化剂作用下，很容易和两分子醇缩合，并失水变为缩醛或缩酮类化合物水变为缩醛或缩酮类化合物。反应通式如下：反应通式如下：说明：说明：1、当、当RH时，称缩醛；时，称缩醛；RR时，称缩酮；时，称缩酮；2、O-烃化反应需用无水醇类和无水酸作催化剂，常用的是干燥氯化氢烃化反应需用无水醇类和无水酸作催化剂，常用的是干燥氯化氢气体或对甲苯磺酸，也有采用草酸、柠檬酸、磷酸或阳离子交换树脂等。气体或对甲苯磺酸，也有采用草酸、柠檬酸、磷酸或阳离子交换树脂等。RH2O+CRCOR2RCH2OHROCH2ROCH2RH+10.3.5 用醛类的用醛类的O-烷基化烷基化烃化精细有机合成412021-10-26通

29、常醛加醇容易，酮困难。通常醛加醇容易，酮困难。 R-C-H + ROHO干H Cl亲核加成R-C-OROHHR-C-ORHOR半缩醛（不稳定）缩醛（稳定）干H ClROHS 1N反应式：反应式： 半缩醛C=OHRH+R-CH-O-ROH+H-H+R-CH-O-ROH快H+慢ROH更有利于N u 进攻C=ORH反应机理：烃化精细有机合成422021-10-26R-CH-O-ROH快H+R-C+H-ORROHR-CH-OROH2+-H2O+H2OR-CH-ORH+OR-H+R-CH-OR OR缩醛半缩醛 缩醛具有双醚结构，对碱和氧化剂稳定，但遇酸迅速水解缩醛具有双醚结构，对碱和氧化剂稳定，但遇酸迅

30、速水解为原来的醛和醇为原来的醛和醇 R-CH-OR ORH2O/H+R-C-H + 2ROHO缩醛对碱和氧化剂稳定所以，制备缩醛时必须用干燥的所以，制备缩醛时必须用干燥的HCl气体，体系中不能含水。气体，体系中不能含水。 烃化精细有机合成432021-10-26醛可与一元醇或二元醇生成缩醛或环状缩醛：醛可与一元醇或二元醇生成缩醛或环状缩醛： C=ORH+HO-CH2HO-CH2干H ClCRH O-CH2 O-CH2例1 ： 酮只能与二元醇生成环状缩醛（因为五元、六元环有特酮只能与二元醇生成环状缩醛（因为五元、六元环有特殊稳定性）：殊稳定性）： 例2 ：+HO-CH2HO-CH2干H ClOO

31、O烃化精细有机合成442021-10-26用途： a. 保护醛基保护醛基： 例： 由 CH3CH=CHCHOCH3CH2CH2CHOCH3CH=CHCHOHOCH2CH2OH干H ClCH3CH=CHCHO-CH2O-CH2H2,NiO-CH2O-CH2CH3CH2CH2CHH2O/H+CH3CH2CH2CHO烃化精细有机合成452021-10-26b、苹果酯（、苹果酯（2-甲基甲基-2-乙酸乙酯乙酸乙酯-1,3-二氧茂烷二氧茂烷)的制备的制备+OOHOHCH3COCH2COOC2H5 + CH2-CH2柠檬酸苯OOC2H5O+ H2O12345烃化精细有机合成462021-10-2610.3

32、.7 O-芳基化（烷氧基化和芳氧基化）芳基化（烷氧基化和芳氧基化）芳环上的取代基芳环上的取代基(主要是氯原子和硝基主要是氯原子和硝基)被被烷氧基（或芳氧基）烷氧基（或芳氧基）所置换的反应叫做烷氧基化。烷氧基化是亲核取代反应。所置换的反应叫做烷氧基化。烷氧基化是亲核取代反应。ClNO2ORROH本节主要讲解苯系卤素化合物的烷氧基化和芳氧基化。本节主要讲解苯系卤素化合物的烷氧基化和芳氧基化。烃化精细有机合成472021-10-26一、氯原子置换成烷氧基一、氯原子置换成烷氧基RClRO-ClOR-X-RORR 络 合 物 该反应是在碱性试剂存在下该反应是在碱性试剂存在下(例如苛性钠例如苛性钠)，用醇

33、作用于芳香，用醇作用于芳香族氯衍生物来完成的。属芳香族亲核取代反应，族氯衍生物来完成的。属芳香族亲核取代反应，SN2机理。机理。ArCl + ROH + NaOH ArOR + NaCl + H2OROH + NaOH RONa + H2O烃化精细有机合成482021-10-26应用该法可制得如下重要硝基苯烷醚：应用该法可制得如下重要硝基苯烷醚：NO2Cl OCH3OC2H5OCH3NO2NO2NO2OC2H5NO2OCH3NO2OCH3NO2烃化精细有机合成492021-10-26带有吸电基的单卤代芳烃与醇钠反应远较水解反应容易，带有吸电基的单卤代芳烃与醇钠反应远较水解反应容易，这是因为烷氧

34、基的亲核性远大于水的亲核性，因而醇解这是因为烷氧基的亲核性远大于水的亲核性，因而醇解反应活化能远低于水解反应活化能。在这样的前提下，反应活化能远低于水解反应活化能。在这样的前提下，控制足够低的反应温度，完全可以抑制水解副反应。控制足够低的反应温度，完全可以抑制水解副反应。由于体系中存在的水（由于体系中存在的水（OH-）在低温下不参与化学反应，）在低温下不参与化学反应，这样，直接以纯的醇钠或其溶液与卤代芳烃反应是不必要的，这样，直接以纯的醇钠或其溶液与卤代芳烃反应是不必要的，因为以氢氧化钠醇溶液与卤代芳烃反应仍无水解副反应，而因为以氢氧化钠醇溶液与卤代芳烃反应仍无水解副反应，而原料更经济。原料更

35、经济。单卤代芳烃的烷氧基化反应的优化应记住两个要点：单卤代芳烃的烷氧基化反应的优化应记住两个要点：1、控制足够低的反应温度；、控制足够低的反应温度；2、选用廉价原料、选用廉价原料-强碱的醇溶液。强碱的醇溶液。烃化精细有机合成502021-10-26烷氧基化时加入相转移催化剂烷氧基化时加入相转移催化剂(主要是季铵盐主要是季铵盐)、可以减少醇的、可以减少醇的用量用量(相应地提高了碱浓度相应地提高了碱浓度)，缩短反应时间，反应可在常压下，缩短反应时间，反应可在常压下进行。其反应历程如下：进行。其反应历程如下：+ NaCl+ ArONa+ RONa+ ArCl水相水相油相油相动画演示烃化精细有机合成5

36、12021-10-26二芳醚一般是由芳香族卤化物与酚钠盐二芳醚一般是由芳香族卤化物与酚钠盐(或酚钾盐或酚钾盐)相作用而生成相作用而生成芳环上的取代基被芳氧基所取代的反应叫做芳氧基化，制得的芳环上的取代基被芳氧基所取代的反应叫做芳氧基化，制得的产物是产物是二芳基醚二芳基醚。ArCl + NaOAr ArOAr + NaCl 烃化精细有机合成522021-10-261、对于非常活泼的芳香族氯化物，可在水介质中进行反应；、对于非常活泼的芳香族氯化物，可在水介质中进行反应；但在一般情况下，反应均在无水介质及较高温度下进行但在一般情况下，反应均在无水介质及较高温度下进行O+OHClCl+ KOH190O

37、KClCl+ H2OOKClClClNO2195ClClNO2+ KCl烃化精细有机合成532021-10-262、O+Cl+ NaClONaNO2CuO2NO+190Cl+ NaClONaCu3、OKOOOHNH2Br+苯酚或二甲基亚砜OOOHNH2O4、烃化精细有机合成542021-10-26有机芳环化合物在催化剂作用下，用卤烷、烯烃有机芳环化合物在催化剂作用下，用卤烷、烯烃等烷基化剂可以直接将烷基接到芳环上反应。等烷基化剂可以直接将烷基接到芳环上反应。一、一、C-C-烷基化剂烷基化剂1 1、卤代烷、卤代烷2 2、烯烃、烯烃3 3、醇类、醇类4 4、醛和酮、醛和酮1、当卤烷中的烷基相同，而

38、卤素原子不同时，则反、当卤烷中的烷基相同，而卤素原子不同时，则反应活性的顺序为：应活性的顺序为：RCl RBrR3CX R2CHX RCH2X CH3X。3、不能用卤代芳烃如氯苯或溴苯来代替卤烷。、不能用卤代芳烃如氯苯或溴苯来代替卤烷。烯烃也是最常用的烷基化剂，如乙烯、丙烯、异丁烯烯烃也是最常用的烷基化剂，如乙烯、丙烯、异丁烯等，一般可用等，一般可用AlCl3作催化剂，也有用作催化剂，也有用BF3、HF作催作催化剂，效果也很好。化剂，效果也很好。醇类也可作烷基化剂，但催化剂选用硫酸、氯化锌较多，醇类也可作烷基化剂，但催化剂选用硫酸、氯化锌较多，醚类虽然也可参与烷基化反应但应用较少。醚类虽然也可

39、参与烷基化反应但应用较少。醛和酮都是反应能力较弱的烷基化剂，它们仅适用于活泼醛和酮都是反应能力较弱的烷基化剂，它们仅适用于活泼芳香族衍生物的烷基化。醛和酮常用于二芳基或三芳基甲芳香族衍生物的烷基化。醛和酮常用于二芳基或三芳基甲烷衍生物的制备。烷衍生物的制备。10.4 芳环上的芳环上的C-烷化烷化烃化精细有机合成552021-10-26注意：芳环结构对注意：芳环结构对C-烷基化的影响烷基化的影响 1、芳环上有给电子基团、芳环上有给电子基团（1）烷基）烷基 （2）NH2、OR、OH等等 2、芳环上有吸电子基团、芳环上有吸电子基团 （1）X、羰基、羧基等、羰基、羧基等 （2）硝基（）硝基（NO2），

40、氰基（），氰基（CN） 3、烷基进入芳环的位置、烷基进入芳环的位置（1）低温、低浓度、弱催化剂、短时间，烷基进入的位置）低温、低浓度、弱催化剂、短时间，烷基进入的位置遵循亲电取代反应的规律遵循亲电取代反应的规律（2）不在上述条件下，烷基进入的位置缺乏规律）不在上述条件下，烷基进入的位置缺乏规律 烃化精细有机合成562021-10-26二、催化剂二、催化剂1 1、路易斯酸、路易斯酸2 2、质子酸、质子酸3 3、酸性氧化物、酸性氧化物4 4、烷基铝、烷基铝AlCl3 FeCl3 SbCl5 SnCl4 BF3 TiCl4 ZnCl2HF H2SO4 P2O5 H3PO4、阳离子交换树脂、阳离子交换

41、树脂SiO2 - Al2O3 、 分子筛、分子筛、M（ SiO2 Al2O3 ）烯烃作烷基化剂时的一种专属催化剂，其特点是能烯烃作烷基化剂时的一种专属催化剂，其特点是能使烷基有选择性的进入芳环上氨基或羟基的邻位。使烷基有选择性的进入芳环上氨基或羟基的邻位。三氯化铝反应历程烃化精细有机合成572021-10-26(A)(A)无水无水AlClAlCl3 31、新鲜制备的升华无水、新鲜制备的升华无水AlCl3，几乎不溶于烃类中，并且对用烯烃的，几乎不溶于烃类中，并且对用烯烃的C-烷基化反应烷基化反应没有催化活性；而必须有少量水分或者氯化氢存在，才能显示出催化活性。没有催化活性；而必须有少量水分或者氯

42、化氢存在，才能显示出催化活性。2、工业上生产烷基苯时，通常使用的是三氯化铝、工业上生产烷基苯时，通常使用的是三氯化铝-氯化氢络合物催化剂溶液，它由氯化氢络合物催化剂溶液，它由无水三氯化铝、多烷基苯和少量水配制而成，其色较深，俗称红油。无水三氯化铝、多烷基苯和少量水配制而成，其色较深，俗称红油。3、用氯烷作烷基化试剂时，可以直接用金属铝作催化剂，而不必用无水三氯化铝，、用氯烷作烷基化试剂时，可以直接用金属铝作催化剂，而不必用无水三氯化铝，在分批操作时常用铝丝，连续操作时可用铝锭或铝球。在分批操作时常用铝丝，连续操作时可用铝锭或铝球。4、优点：价廉易得，催化活性好；缺点：有铝盐废液生成，有时由于副

43、反应而不、优点：价廉易得，催化活性好；缺点：有铝盐废液生成，有时由于副反应而不适用于活泼芳香族化合物（如酚或芳胺等）的烷基化反应。适用于活泼芳香族化合物（如酚或芳胺等）的烷基化反应。5、无水三氯化铝能与氯化钠等盐类形成复盐，如、无水三氯化铝能与氯化钠等盐类形成复盐，如AlCl3NaCl，其熔点，其熔点185，在，在141已开始流体化。如果需要较高的烷基化温度已开始流体化。如果需要较高的烷基化温度(140250)而又无合适的溶而又无合适的溶剂的，就可以使用这种复盐，它既是催化剂又是反应介质。剂的，就可以使用这种复盐，它既是催化剂又是反应介质。6、无水、无水AlCl3具有很强的吸水性，因此，无水具

44、有很强的吸水性，因此，无水AlCl3应装在隔绝空气和耐腐蚀的密应装在隔绝空气和耐腐蚀的密闭容器中，使用时也要注意保持干燥，并要求其他原料和溶剂以及反应器那是干燥闭容器中，使用时也要注意保持干燥，并要求其他原料和溶剂以及反应器那是干燥无水的。此外，含硫化合物会影响无水的。此外，含硫化合物会影响AlCl3的催化活性，所以应严格控制有机原料的的催化活性，所以应严格控制有机原料的含硫量。工业生产时通常选用适当粒度的无水含硫量。工业生产时通常选用适当粒度的无水AlCl3，而不宜使用粉状的。，而不宜使用粉状的。质子酸烃化精细有机合成582021-10-2610.4.1 烯烃对芳烃的烯烃对芳烃的C-烷化烷化

45、一、反应历程和动力学一、反应历程和动力学三氯化铝为催化剂时的反应历程三氯化铝为催化剂时的反应历程+-HCl(气 ) + AlCl3(固 ) H ClAlCl3(溶 液 ) +-H ClAlCl3(溶 液 ) R-CH=CH2 + R-CH-CH3AlCl4-+-+HAlCl4-R 快 慢 R-CH-CH3AlCl4-+CHCH3RCHCH3H ClAlCl3+特点：特点：1、对于多碳烯烃，质子总是加到烯双键中含氢较多的碳原、对于多碳烯烃，质子总是加到烯双键中含氢较多的碳原子上，即遵循子上，即遵循Markovnikov规则；规则；2、用烯烃进行、用烯烃进行C-烷化时，总是在芳环上引入带支链的烷基

46、。烷化时，总是在芳环上引入带支链的烷基。如丙烯和苯生成异丙苯，异丁烯和苯生成叔丁苯。如丙烯和苯生成异丙苯，异丁烯和苯生成叔丁苯。3、在反应条件下，烷基正离子会发生氢转移、在反应条件下，烷基正离子会发生氢转移-异构化反应。异构化反应。一般规律：伯重排为仲、仲重排为叔；对于多碳直链仲碳正一般规律：伯重排为仲、仲重排为叔；对于多碳直链仲碳正俩，一般规律是正电荷从靠边的仲碳原子逐步转移到居中的俩，一般规律是正电荷从靠边的仲碳原子逐步转移到居中的仲碳原子上。仲碳原子上。4、可逆反应。、可逆反应。烃化精细有机合成592021-10-26二、重要实例二、重要实例液相法的催化剂呈溶液状态参液相法的催化剂呈溶液

47、状态参加反应，液态苯和气态烯烃加反应，液态苯和气态烯烃( (如如乙烯、丙烯乙烯、丙烯) )或其他液态烷基化或其他液态烷基化剂在催化剂（路易斯酸和质子剂在催化剂（路易斯酸和质子酸）作用下，完成烷基化反应。酸）作用下，完成烷基化反应。工业上进行烷基化反应的方法有液相法和气相法两类。工业上进行烷基化反应的方法有液相法和气相法两类。气相法是使气态苯和气相法是使气态苯和气态烷基化剂在一定气态烷基化剂在一定的温度和压力下，通的温度和压力下，通过固体酸催化剂，如过固体酸催化剂，如磷酸磷酸-硅藻土，硅藻土，BF3-Al2O3。烃化精细有机合成602021-10-26（1 1）异丙苯的制备）异丙苯的制备+ CH

48、3-CH=CH2AlCl3CHCH3CH3 H=-133kJ mol-1烃化精细有机合成612021-10-26反应特点：反应特点：1、反应较温和，催化剂对烷基转移反应也有、反应较温和，催化剂对烷基转移反应也有较好的活性，多烷基苯可以循环使用。较好的活性，多烷基苯可以循环使用。2、需定期或连续补加新鲜的络合物催化剂。、需定期或连续补加新鲜的络合物催化剂。3、需用耐腐蚀材料衬里的设备。、需用耐腐蚀材料衬里的设备。4、缺点：反应过程中，放出少量、缺点：反应过程中，放出少量HCl，在烷，在烷基化液的中和、洗涤时生成基化液的中和、洗涤时生成Al(OH)3絮状物，絮状物，不易处理。目前此法已较少发展。不

49、易处理。目前此法已较少发展。烃化精细有机合成622021-10-26用磷酸用磷酸/二氧化二氧化硅为催化剂，硅为催化剂，反应温度：反应温度：250350；反应压力：反应压力：0.31.0MPa烃化精细有机合成632021-10-26（2 2）异丙基甲苯的制备）异丙基甲苯的制备CH3CH3CH=CH2催化剂CH3CH(CH3)2CH(CH3)2CH(CH3)2CH(CH3)2CH3CH3CH(CH3)2CH(CH3)2CH(CH3)2+CH3CH3CH3+氧化OHOHOHOHOH+ CH3COCH3为了增加间甲酚含量，要采用三氯化铝与多异丙基甲苯的络合物为了增加间甲酚含量，要采用三氯化铝与多异丙基

50、甲苯的络合物CH2H+CH2CHCH3Na,Na2CO3CH2CH(CH3)2220，4MPa烃化精细有机合成642021-10-26（3 3）高级烷基苯的制备）高级烷基苯的制备侧链烷基含有侧链烷基含有1014个碳原子的单烷基苯，如十二烷基苯的制备个碳原子的单烷基苯，如十二烷基苯的制备CH3(CH2)9-CH=CH2 CH3(CH2)9-CH-CH3 + H+CH3(CH2)8-CH-CH2CH3 +CH3(CH2)7-CH-(CH2)2CH3 +CH3(CH2)6-CH-(CH2)3CH3 CH3(CH2)5-CH-(CH2)4CH3 +催化剂催化剂反应条件反应条件异构体组成，异构体组成，%

51、2位位3位位4位位5和和6位位HF5525171741HF55，己烷稀释，己烷稀释14151754HF0，己烷稀释，己烷稀释-11（2位最少）位最少）AlCl30，反应，反应30s44221410AlCl335-373219-211730-32用用-十二烯制十二烷基苯十二烯制十二烷基苯时异构体组成时异构体组成烃化精细有机合成652021-10-26（4 4）2-2-异丙基萘的制备异丙基萘的制备CH3CH=CH2催化剂氧化OH+ CH3COCH3CH(CH3)2三氯化铝、三氯化铝与甲苯或三氯化铝、三氯化铝与甲苯或二异丙基萘的络合物、三氟化二异丙基萘的络合物、三氟化硼硼磷酸、固体磷酸、硅酸铝、磷酸

52、、固体磷酸、硅酸铝、浓硫酸等。浓硫酸等。烃化精细有机合成662021-10-2610.4.2 10.4.2 烯烃对芳胺的烯烃对芳胺的C-C-烷化烷化4,4-双叔辛基二苯胺双叔辛基二苯胺（用途：橡胶防老剂（用途：橡胶防老剂OD）NH+ C=CH-C-CH3CH3CH3CH3CH3NHCH3CH3CH3CH3C-CH2-C-CH3CH3CH3CH3CH3CH3-C-CH2-C硅酸铝说明：芳胺在用烯烃进行说明：芳胺在用烯烃进行C-烷化时，如果用质子酸、烷化时，如果用质子酸、Lewis酸或酸性氧化物作催化剂，则烷基优先进入芳环上酸或酸性氧化物作催化剂，则烷基优先进入芳环上氨基的对位；如果用烷基铝类催化

53、剂，则烷基优先进入氨氨基的对位；如果用烷基铝类催化剂，则烷基优先进入氨基的邻位。基的邻位。二异丁烯二异丁烯烃化精细有机合成672021-10-26是制造农药除草剂拉索的重要中间体，此外还是制造农药除草剂拉索的重要中间体，此外还是制备杀虫剂、植物生长调节剂、医药和染料是制备杀虫剂、植物生长调节剂、医药和染料的中间体。该化合物本身又是汽油抗爆剂和橡的中间体。该化合物本身又是汽油抗爆剂和橡胶抗臭氧剂。胶抗臭氧剂。苯胺，二乙基氯化铝苯胺，二乙基氯化铝T=300，P=6.57.0MPa乙烯乙烯+ CH2=CH2NH2Al(NHC6H5)3高 温 高 压 NH2C2H5H5C2烃化精细有机合成682021

54、-10-2610.4.3 10.4.3 烯烃对酚类的烯烃对酚类的C-C-烷化烷化OH+ CH2=CH(CH3)2OHC(CH3)3催化剂催化剂(1)OH+ CH2=CH(CH3)2OHC(CH3)3(CH3)2C苯酚铝苯酚铝(2)说明：用烯烃对酚类进行说明：用烯烃对酚类进行C-烷化时，如果用质子酸、烷化时，如果用质子酸、Lewis酸或酸性氧化物作催化剂，则烷基优先进入芳环上酸或酸性氧化物作催化剂，则烷基优先进入芳环上酚羟基的对位；如果用三苯酚铝类催化剂，则烷基优先进酚羟基的对位；如果用三苯酚铝类催化剂，则烷基优先进入酚羟基的邻位。入酚羟基的邻位。烃化精细有机合成692021-10-26用卤烷为

55、烷基化剂，通常用三氯化铝为催化剂用卤烷为烷基化剂，通常用三氯化铝为催化剂, ,其反应历程如下其反应历程如下; ;一般认为，当一般认为，当R为苄烷基、叔烷基或仲烷基时，比较容易为苄烷基、叔烷基或仲烷基时，比较容易生成生成R+或离子对；当或离子对；当R为伯烷基时，往往不易生成为伯烷基时，往往不易生成R+，而是以分子络合物参加反应。而是以分子络合物参加反应。R-Cl + AlCl3 R Cl:AlCl3 R+ AlCl4-+-分子络合物分子络合物 离子对或离子络合物离子对或离子络合物 + R+ AlCl4-+HR AlCl4-R+ HCl + AlCl3 快 慢 .10.4.4 10.4.4 卤烷对

56、芳环的卤烷对芳环的C-C-烷化烷化烃化精细有机合成702021-10-26（塔式反应器）（塔式反应器）反应特点反应特点: :用卤烷的用卤烷的C-C-烷基化（烷基化（C C6 6H H6 6+CH+CH3 3ClCClC6 6H H5 5CHCH3 3+HCl+HCl）卤烷和苯卤烷和苯的混合物的混合物干燥干燥尾气（苯和氯化氢）尾气（苯和氯化氢）石墨冷凝器石墨冷凝器苯苯并把氯化并把氯化氢吸收制氢吸收制成盐酸成盐酸烷基化液烷基化液洗涤洗涤脱苯脱苯精馏精馏反应特点：反应特点：1、 卤烷是活泼的卤烷是活泼的C-烷基化试剂。工业上一般使用的是氯烷，例如氯代高级烷基化试剂。工业上一般使用的是氯烷，例如氯代高

57、级烷烃在三氯化铝催化下，能与苯经烷基化制备高级烷基苯。烷烃在三氯化铝催化下，能与苯经烷基化制备高级烷基苯。2、工业上直接用铝锭或铝球放入烷基化塔而不用无水三氯化铝。、工业上直接用铝锭或铝球放入烷基化塔而不用无水三氯化铝。3、需用耐盐酸腐蚀材料（搪瓷或搪玻璃）衬里的设备。、需用耐盐酸腐蚀材料（搪瓷或搪玻璃）衬里的设备。烃化精细有机合成712021-10-26 用卤烷的用卤烷的C-C-烷基化的应用实例烷基化的应用实例CH2CH2Cl +(1)ZnCl2水溶液水溶液7075(2)+ ClCH2COOHCH2COOH铝粉铝粉185218F+ CCl4AlCl3FCClClFH2OFCOF(3)-50加热加热烃化精细有机合成722021-10-26用醇类为烷基化剂，质子酸为催化剂时的反应历程用醇类为烷基化剂，质子酸为催化剂时的反应历程如用无水三氯化铝作催化剂则因醇烷基化生成的水会如用无水三氯化铝作催化剂则因醇烷基化生成的水会分解三氯化铝，所以需用与醇等摩尔比的三氯化铝：分解三氯化铝，所以需用与醇等摩尔比的三氯化铝：ROH + H+ ROH2+ R+