农药合成单元反应PPT课件

1、本本 节节 要要 点点 四、烷基化（烃化）反应 五、缩合反应第1页/共69页四、烷基化（烃化）反应 在有机化合物分子中的碳、氧、氮、硫等原子上引入烷基的反应。烷基化反应主要有三大类：C-烷基化、N-烷基化及O-烷基化。 烷基的引入方式主要是通过取代反应，也可以通过双键加成实现烷基化。第2页/共69页 有机化合物分子中碳原子上引入烷基的反应。常用的烷基化试剂有卤代烃、烯烃和醇等; （一）C-烷基化 反应底物包括烷、烯、炔、芳烃、苯环、含有H的醛、酮、羧酸酯等。 第3页/共69页1 芳烃的烃化 Friedel-Crafts反应 CCl4/AlCl310 - 30oC,3hCClClH2OCO（一）

2、C-烷基化 第4页/共69页1 芳烃的烃化 Friedel-Crafts反应 H3COH3COCH2CH CN,AlCl3H3COH3COCH2CH2CN（一）C-烷基化 第5页/共69页1 芳烃的烃化 Friedel-Crafts反应 烃基的异构化 CH3CH2CH2ClAlCl3( )0.08moloC- 6+21:Prn+Pri32:（一）C-烷基化 第6页/共69页1 芳烃的烃化 其它反应 +CH2OAlCl3PhCH2Ph+OAlCl3PhCH2CH2Ph（一）C-烷基化 第7页/共69页2 炔烃的烃化Br(CH2)5BrHCCNa/liq NH3HCC(CH2)5CCHHCCNaR

3、X/liq NH3HCCRNaNH2/liq NH3RXRCCRHCCH+EtMgXHCCMgXHCCMgX+PhCH2BrPhCH2CCH（一）C-烷基化 第8页/共69页3 烯丙位、苄位及羰基a位的烃化NCH3Me2CHBr/PhLi/Et2ONCH2CHMe2CH2(COOEt)2+ClNaOEtCH(CO2Et)2CH3COCH2COCH3+CH3IK2CO3CH3COCHCOCH3CH3（一）C-烷基化 第9页/共69页3 烯丙位、苄位及羰基a位的烃化ONH1)2)CH2CHCH2Br3)H2OOCH2CHCH2（一）C-烷基化 第10页/共69页第11页/共69页第12页/共69页

4、提问1.(CH3)2N+HCON(CH3)2POCl3H2ONH+ CHCl3NaOH2.3.AlCl3第13页/共69页RCOOR+ROHRCOOR+ROH4.5. DCC的结构式？举例说明其在化学反应的作用？NCH3Me2CHBr/PhLi/Et2O+EtMgBr67.CCl4/AlCl3?H20?8.第14页/共69页H3COH3COCNAlCl39.10. 苯苯环环和和甲甲醛醛在在AlCl3催催化化下下反反应应产产物物是是什什么么？苯苯环环和和环环氧氧乙乙烷烷在在AlCl3催催化化下下反反应应产产物物是是什什么么？第15页/共69页 在有机化合物分子中氧原子上引入烷基的反应。常用的烷基

5、化试剂有卤代烃、醇、硫酸烷基酯、苯磺酸烷基酯、重氮甲烷；（二）O-烷基化（O-alkylation） 底物包括醇、酚、烯醇等。 第第3周第16页/共69页RONaRXROR+NaXCHPhBrPh+NaOCH2CH2NMe2TuleneCHPhOHPh+ClCH2CH2NMe2HClTuleneNaOH/CHPhOCH2CH2NMe2Ph抗组胺药，苯海拉明1 卤代烃为烃化剂（二）O-烷基化（O-alkylation）第17页/共69页2 芳基磺酸酯为烃化剂CH2OHCHOHCH2OHMe3CO/HClCH2OHCHOCH2OC18H37OTs/KOH/Tol,3hCH2OC18H37CHOCH

6、2OEtOH/HCl,2hCH2OC18H37CHOHCH2OH（二）O-烷基化（O-alkylation）第18页/共69页3 环氧乙烷为烃化剂OHOOHOHCH2OCOC17H33O/KOH/H2OOH(OCH2CH2)mOO(CH2CH2O)nHO(CH2CH2O)pHCH2OCOC17H33（二）O-烷基化（O-alkylation）第19页/共69页4 其它烃化剂CHOMeOHOMe2SO4/NaOHCHOMeOMeOArOH+CH3CCH3CH2HArOCMe3（二）O-烷基化（O-alkylation）第20页/共69页 有机化合物分子中N原子上引入烷基的反应。底物包括胺、酰胺、

7、酰亚胺； （三）N-烷基化 烷基化试剂有卤代烃、醇、硫酸烷基酯、苯磺酸烷基酯。第21页/共69页1 氨及脂肪胺的N烃化CH3CHCOOHBrNH3( )70molCH3CHCOOHNH2 （三）N-烷基化第22页/共69页1 氨及脂肪胺的N-烃化OONHKOHH2OOONKRXOONR （三）N-烷基化第23页/共69页NH2(CH3O)2SO2N(CH3)22 芳胺的N-烃化NH2CH3CHONCHMeH2/Raney NiNHCH2CH3 （三）N-烷基化第24页/共69页五、缩合反应 Condensation Reaction 含 -H原子的醛或酮在催化剂作用下，生成-羟基醛、酮的反应称

8、羟醛缩合，也叫醇醛缩合；（一）羟醛缩合（aldal condensation） 该反应通常在碱（氢氧化钠、醇钠）催化下进行，有时也在酸（硫酸、对甲苯磺酸）催化下进行。第25页/共69页2RCH2CHOOH-RCH2CHCHCHOROH 催化时，C离子的生成为控制反应的步骤 （一）羟醛缩合（aldal condensation）第26页/共69页RCH2COR+OH-RCHCR1ORCHCR1O-R2CR3O+RCHCR1OCO-R3CHR2COR1RH2OCOR3CHR2COR1RH（一）羟醛缩合（aldal condensation）第27页/共69页CH3CHO+CH3CH2CHOOH-C

9、H3CHCH2CHOOH+CH3CH2CHCHCHOOHCH3+CH3CHCHCHOCH3OH+CH3CH2CHCH2CHOOH交叉缩合异分子醛、酮（一）羟醛缩合（aldal condensation）第28页/共69页定向缩合CH3CCH3O+CH3CH2CH2CHO15% NaOHCH3CH2CH2CHCH2COCH3OH（一）羟醛缩合（aldal condensation）第29页/共69页选择性不对称酮，发生在羰基位取代少的碳上CH3CH2COCH3CH3CH2COCH3+C6H5N(CH3)MgBr/PhH/Et2OCH3CH2COCH2CCH2CH3CH3OH（一）羟醛缩合（ald

10、al condensation）第30页/共69页 Claisen-Schmide反应:芳醛与含H的醛或酮在强碱作用下反应，成,-不饱和醛、酮。 （一）羟醛缩合（aldal condensation）第31页/共69页CHO+CH3CHOOH-CH3COCH3OH-CHCH2CHOOHH2OCHCHCHOCHCH2COCH3OHH2OCHCHCOCH3CHO+（一）羟醛缩合（aldal condensation）第32页/共69页CHOCl+CH3COC(CH3)3OH-CHClCHCOC(CH3)3（一）羟醛缩合（aldal condensation）第33页/共69页 芳醛与含H的腈、脂肪

11、族硝基化合物都能发生类似反应，生成,-不饱和腈，,-不饱和硝基化合物。PhCHO+PhCH2CNOH-PhCHCPhCNPhCHO+CH3NO2OH-PhCHCHNO2（一）羟醛缩合（aldal condensation）第34页/共69页 在催化剂存在下，羰基化合物与含活泼亚甲基的化合物发生缩合，生成,-不饱和化合物的反应。 活泼亚甲基反应物中Z、Z是:CHO,CORCOOR,CNNO2COOH, （二）KnoevengelKnoevengel反应（克脑文那盖尔反应）CO+CH2ZZCatalystCCZZ+H2O第35页/共69页 (一般-CH2-连两个吸电子基团)，如:丙二酸、丙二酸酯、

12、氰乙酸酯、硝基烷烃等。 催化剂:NH3、RNH2、吡啶，哌啶 醛易发生此反应，其中以芳基醛的反应最为重要。 （二）KnoevengelKnoevengel反应（克脑文那盖尔反应）第36页/共69页CHO+CH2COOHC OOH哌啶CHCCOOHCOOHHeatCHCHCOOH+CO2+H2O （二）KnoevengelKnoevengel反应（克脑文那盖尔反应）第37页/共69页CHO+CH2（COOEt）2呱啶CHC（COOEt）2NCHO+CH3CCH2COOEtOEt3NNCHCCOCH3COOEt （二）KnoevengelKnoevengel反应（克脑文那盖尔反应）第38页/共69

13、页 羧酸酯与RCH2COR型含活泼甲基或亚甲基的羧酸化合物缩合生成羰基化合物的反应称Claisen缩合。该反应有一分子醇脱去。 RCO2Et+RCH2CRORCOCHRCOR （三）ClaisenClaisen缩合 R和R：H、脂肪族烃基、芳香基或杂环；R可为任一种有机基团。 第39页/共69页 反应机理：碳负离子对酯羰基的亲核加成，再经消除而得。 催化剂：醇钠、氨基钠、氢化钠等强碱催化剂。 （三）ClaisenClaisen缩合第40页/共69页CH3CO2Et+C2H5ONaC2H5OH+NaCH2CO2EtCH2CO2Et+CH3COOEtCH3CCH2CO2EtO-OEtCH3CCH2

14、COOEtO （三）ClaisenClaisen缩合第41页/共69页C2H5ONaCH3COC2H5O+CH3CCH3OCH3CCH2CCH3OO+C2H5OHHCO2Et+ONaHOCHO+C2H5OH （三）ClaisenClaisen缩合第42页/共69页 二元羧酸酯类在碱性催化剂作用下生成环状酮酸酯类化合物的反应。该类化合物经水解与脱羧可得脂环酮。 （四）DieckmanDieckman缩合（分子内的ClaisenClaisen缩合）(CH2)nCO2RCO2RNaOR(CH2)n1CHCOORCO第43页/共69页 反应机理：C-离子进攻酯羰基，常用催化剂有乙醇钠、氢化钠、氨基钠、

15、叔丁醇钾等。该反应主要用于合成较稳定的五、六或七元环化合物。 对称的二酯，无论哪一个-C形成C-，最后产物都一样； 不对称的二酯，虽可以有两种不同的缩合方式，但通常以酸性较强的亚甲基形成C-为主。 （四）DieckmanDieckman缩合（分子内的ClaisenClaisen缩合）第44页/共69页CH2CH2CO2RCH2CH2CO2RC2H5ONaCH2CH2CO2RCH2CHCO2RCO2RHORORO-CO2RO水解脱羧O （四）DieckmanDieckman缩合（分子内的ClaisenClaisen缩合）第45页/共69页 芳香醛和酸酐在相应羧酸钠或钾盐存在下发生缩合，生成，不饱

16、和酸的反应，称Perkin反应。ArCHO+(RCH2CO)2ORCH2COONaArCHCCO2HR+RCH2COOH150200oC （五）PerkinPerkin反应第46页/共69页 反应物：芳香醛和某些杂环醛，脂肪醛不易起反应，酮研究较少。 试剂：主要是乙酸酐和一取代的乙酸酐，或者是一些比酸酐H还活泼的酸，如：苯乙酸、丙二酸或氰基乙酸（Perkin反应的演变）。 （五）PerkinPerkin反应第47页/共69页CHO+(CH3CO)2ONaOAc+HOAcCH CHCOOHoC170180 机理：（较复杂），夺取酸酐-H，形成烯醇负离子。 （五）PerkinPerkin反应第48

17、页/共69页CH3COCCH3OOCH3COOKOCH3COOCOCH2HCArHCOCOCCOOH3CArH2ArCHCH2COO-OCOCH3(CH3CO)2OOBCCHCArHOCCH3OOHArCHCHCOCOCH3OCOCH3H2OCCHArHCOOH+CH3COOH （五）PerkinPerkin反应第49页/共69页CHO+CH2COOH(CH3CO)2O, Et3NRef.CHCCOOH （五）PerkinPerkin反应第50页/共69页CHO+CH2(COOH)2CHCHCOOH哌 啶Ref.CHON(CH3)2+CH2COOHCNPy90oCCHN(CH3)2CCOOHC

18、N （五）PerkinPerkin反应第51页/共69页 在锌存在下，卤代酸酯与醛、酮缩合，水解后生成羟基酸酯或，不饱和酸酯的反应，称Reformatsky反应。（六）ReformatskyReformatsky反应RCRO+RCCOC2H5OHXZnH2ORCCROCOOC2H5RHXZn5RCCROCOOC2HRHHH2ORCCRCOOC2H5RR: H、烷基、烯基; R,R: H、烷基、烯基、芳环、杂环; X：Cl、Br、I。第52页/共69页 CZnBrCOOC2H5CCOC2H5OZnBr Z n 与 卤 代 酸 酯 形 成 的 中 间 产 物（Reformatsky试剂）的结构。

19、（六）ReformatskyReformatsky反应第53页/共69页 卤 代 酸 酯 的 活 性 ： I C H2C O O C2H5 BrCH2COOC2H5 ClCH2COOC2H5，由于氯代酸酯反应慢甚至不发生，碘代酸酯不易得，故最常用溴代酸酯。O+BrCH2COOEtZnH3OOHCH2COOEt（六）ReformatskyReformatsky反应第54页/共69页COH+CH3CHCOOEtBrZnH3OCOHHCHCOOEtCH3HeatCHCHCOOEtCH3（六）ReformatskyReformatsky反应第55页/共69页 该反应可用来合成羟基酸，不饱和酸，酮酸及其

20、酯（原料用酯），还可用来增长醛、酮的碳链。RCORO+BrCCOOC2H5ZnRCCOROCOOC2H5BrZnZn(OR)BrRCCOCOOC2H5（六）ReformatskyReformatsky反应第56页/共69页 氨、伯胺或仲胺与醛及具有活泼氢的化合物发生缩合，活泼氢原子被氨甲基或取代氨甲基所取代的反应，称Mannich反应，或胺甲基反应。 （七）MannichMannich反应C H+CO+H NH2OC CH NR2NH + HCHOH+R2NCH2-OHH+-H20R2N=CH2+ROR2NROMannich第57页/共69页 活泼氢化合物很多（如下），最常用的是酮类。 CHY

21、Y:CROCHO,COOH,COOR,NO2,CC, 胺：叔胺和芳胺不起反应，氨及伯氨由于N原子上有不止一个氢，反应较复杂。最常用的胺是仲胺，如：二甲胺、哌啶、吗啉。 （七）MannichMannich反应第58页/共69页醛：使用最多的是甲醛（水溶液或三聚、多聚甲醛） 条件：一般以水，乙醇为溶剂，在弱碱或弱酸条件下，室温左右反应CH3CCH3O+HCHO+(CH3)2NHHClCH3CCH2CH2N(CH3)2OHClNaOHCH3CCH2CH2N(CH3)2OManich 碱 （七）MannichMannich反应第59页/共69页 不对称酮主要在其较多取代的C原子上发生反应，因该位置所对应烯醇较为稳定。 OCH3+HCHO+(CH3)2NHOCH3CH2N(CH3)2(CH3)2NCH2OCH3+70%30% （七）MannichMannich反应第60页/共69页第61页/共69