精细有机合成化学与工艺学课件--第12章水解

1、第第1212章章 水解水解X Y + H OH X H + Y OH 有机化合物与有机化合物与水水发生的发生的复分解复分解反应叫做反应叫做水解水解反应。反应。(2)(2)芳磺酸盐的碱性水解（碱熔）芳磺酸盐的碱性水解（碱熔）(3)(3)卤素化合物的水解卤素化合物的水解(4)(4)芳香族重氮盐的水解芳香族重氮盐的水解(5)(5)酯的水解酯的水解 ArSO3Na ArOHOH-R C OORR COOH+ ROHR(Ar)ClR(Ar)OH(1)(1)芳磺酸的酸性水解芳磺酸的酸性水解 ArSO3H ArHH+(6)(6)酰胺的水解酰胺的水解(7)(7)芳伯胺的水解芳伯胺的水解 (8)(8)碳水化合物

2、水解碳水化合物水解R CONH2R COOHArNH2ArOH水解方式水解方式12.1.312.1.3 苯氯甲烷衍生物的水解苯氯甲烷衍生物的水解 + Na2CO3 + H2O80-902CH2ClCH2OH(1)+ 2NaCl + CO2CHCl2+ H2OCHO+ HCl（2）CHCl2+ Na2CO3CHO+ NaCl + CO2CCl3H2OCOOHNaOH80-95CH2CH2Cl(2)CH2CH2OHNaOHCH=CHCH2Cl(3)CH=CHCH2OH-苯乙醇苯乙醇肉桂醇肉桂醇 芳烃侧链氯原子在弱碱性水溶液中水解制备芳醇芳烃侧链氯原子在弱碱性水溶液中水解制备芳醇Cl + 2NaOH

3、 10-15%ONa + NaCl + H2O92-98% 30-36MPa 360-390oC高压管式反应器 20minClOH + HCl H2O,水解 400-450oCCa3(PO4)2/SiO2催化剂 单程转化率单程转化率1010151512.2 芳环上卤基的水解芳环上卤基的水解12.2.1氯苯水解制苯酚氯苯水解制苯酚(1)常压气固相接触催化水解法常压气固相接触催化水解法（2）碱性高压水解法）碱性高压水解法氯苯曾经是氯苯曾经是一个重要的一个重要的化工原料，化工原料，用来大量制用来大量制造苯酚，但造苯酚，但因能耗高，因能耗高，污染严重而污染严重而遭到淘汰。遭到淘汰。 但是，若卤素原子的

4、邻、对位有硝基等强吸电子但是，若卤素原子的邻、对位有硝基等强吸电子基时，水解反应容易进行。基时，水解反应容易进行。12.2.2 硝基氯苯类的水解硝基氯苯类的水解Na2CO3/H2O130 C。ClO2NOHO2NOHO2NNO2ClO2NNO2Na2CO3/H2O100 C。Na2CO3/H2O 35 C。ClO2NNO2NO2OHO2NNO2NO2Na2CO3/H2O130 C。ClO2NOHO2NOHO2NNO2ClO2NNO2Na2CO3/H2O100 C。Na2CO3/H2O 35 C。ClO2NNO2NO2OHO2NNO2NO2氯代化合物反应温度/反应压力碱试剂氯苯35037020M

5、PaNaOH对-硝基氯苯1301600.2-0.6MPaNaOH2,4-二硝基氯苯90105常压NaOH、Na2CO32,4,6-三硝基氯苯3040常压H2O也可以表表10-2 不同氯代化合物碱性水解的条件不同氯代化合物碱性水解的条件12.2.3 多氯苯的水解多氯苯的水解（1）邻二氯苯的水解）邻二氯苯的水解190ClOHClNaOH溶液,CuSO4Cl邻二氯苯的碱性部分水解可得到邻氯苯酚。但此法需要高纯度邻二氯苯的碱性部分水解可得到邻氯苯酚。但此法需要高纯度的邻二氯苯，并且要用高压反应器。其完全水解可制邻苯二酚，的邻二氯苯，并且要用高压反应器。其完全水解可制邻苯二酚，（硫酸铜作催化剂，（硫酸铜

6、作催化剂，180-190，高压管式反应器。）但此法只，高压管式反应器。）但此法只用于小规模生产。用于小规模生产。OH+ Cl2 Cl+ HCl49.8%25.5%苯为溶剂40-45OHOHCl+邻氯苯酚的工业生产方法：邻氯苯酚的工业生产方法：OH90OHOH+OHOH过甲酸邻苯二酚的邻苯二酚的工业生产方法：工业生产方法：（2）对二氯苯的水解）对二氯苯的水解225ClClNaOH溶液,CuSO4ClOH对氯苯酚的另一生产方法是将熔融的苯酚在对氯苯酚的另一生产方法是将熔融的苯酚在40-50用二氯硫酰用二氯硫酰进行氯化，然后将氯化混合物冷冻，使对氯苯酚结晶析出。进行氯化，然后将氯化混合物冷冻，使对氯

7、苯酚结晶析出。OHCl+ HCl + SO245OHOHCl+ SO2Cl2（3）1,2,4,5-四氯苯的水解四氯苯的水解2104%-8%NaOHOHClClClClClClCl思考题：苯唑青霉素钠中间体苯甲氯肟的合成就用了四种氯思考题：苯唑青霉素钠中间体苯甲氯肟的合成就用了四种氯化反应，画出图中方框中五种化合物的结构式。从化合物化反应，画出图中方框中五种化合物的结构式。从化合物a氯氯化合成化合物化合成化合物b中用了紫外光照射，这样做的原因。中用了紫外光照射，这样做的原因。CH3NH2NaNO2,HClCH3N2ClCu2Cl2UV, Cl20580PCl3,SOCl2,150CCCFeCl3

8、, ZnCl2H2O, 120130HONH2 HCl,Na2CO3, r.t.Cl2,HClEtOH, r.t.EAA, NaOHrefluxClONCOOHPCl5, BuOAc8085 CClONCOClC苯甲氯肟abcdeCH3ClCHCl2ClCHOClCClClNHOCClHNHO12.3 12.3 芳磺酸及其盐类的水解芳磺酸及其盐类的水解n芳磺酸的酸性水解芳磺酸的酸性水解n芳磺酸盐的碱性水解芳磺酸盐的碱性水解碱熔碱熔12.3.1 12.3.1 芳磺酸的酸性水解芳磺酸的酸性水解SO3H + H2OH +H2SO4ArAr12.3.2 12.3.2 芳磺酸盐的碱性水解芳磺酸盐的碱性水

9、解碱熔碱熔ArSO3Na + 2NaOH ArONa + Na2SO3 + H2O2ArONa + H2SO4 2ArOH + Na2SO42ArONa + SO2 + H2O 2ArOH + Na2SO3 CO2 Na2CO3 芳磺酸盐在高温下与芳磺酸盐在高温下与熔融苛性碱熔融苛性碱作用，作用，使磺基被羟基所置换的使磺基被羟基所置换的水解水解反应叫做碱熔。反应叫做碱熔。反应特点反应特点n优点优点 方法简单，工艺成熟，对设备要求不高。方法简单，工艺成熟，对设备要求不高。n缺点缺点 （1 1）工艺落后，劳动强度大，工作环境差；）工艺落后，劳动强度大，工作环境差； （2 2）不易连续化生产；）不易

10、连续化生产； （3 3）消耗大量酸、碱，产生大量废液，三废治）消耗大量酸、碱，产生大量废液，三废治理负担大。理负担大。 12.3.2.1 12.3.2.1 碱熔反应的影响因素碱熔反应的影响因素（1 1）取代基的影响）取代基的影响OHSO3HOHOHOHSO3HOHOHOHSO3HOHOH碱熔碱熔碱熔，SO3HSO3HOHOHSO3HSO3HOHOHSO3HSO3HOHOH碱熔碱熔碱熔，n 芳磺酸的结构芳磺酸的结构（2 2）-SO3H的位置的位置 多个多个-SO3H在不同环上活性不同，可控制反应在不同环上活性不同，可控制反应条件进行部分碱熔。条件进行部分碱熔。NaO3SSO3NaNaOONaNa

11、O3SONa2,7-萘二磺酸钠50%NaOH200-220oC 1MPa95%NaOH 320oC位位SO3H比比位活泼，易发生碱熔反应。位活泼，易发生碱熔反应。SO3NaONaSO3NaONa 碱熔280-300oC 碱熔320-340oCNaO3SNH2SO3NaNaO3SNH2OH70%NaOH190oC,常压影响因素影响因素苛性钠、苛性钾、苛性钾和苛性钠的混合物。苛性钠、苛性钾、苛性钾和苛性钠的混合物。1、碱熔剂、碱熔剂2、磺酸的结构、磺酸的结构3、无机盐影响、无机盐影响（3）芳环上已有取代基对碱熔反应的影响：）芳环上已有取代基对碱熔反应的影响： 有吸电子基有吸电子基(主要是磺基和羧基

12、主要是磺基和羧基)，对磺基的碱熔起活化作用。但是含有硝基的，对磺基的碱熔起活化作用。但是含有硝基的芳磺酸不适宜碱熔。氯代磺酸也不适宜碱熔。芳磺酸不适宜碱熔。氯代磺酸也不适宜碱熔。2 有给电子基有给电子基(主要是羟基和氨基主要是羟基和氨基)，对磺基的碱熔起钝化作用。，对磺基的碱熔起钝化作用。3 多磺酸在碱熔时，第一个磺基的碱熔较容易，但第二个磺基的碱熔比较困难多磺酸在碱熔时，第一个磺基的碱熔较容易，但第二个磺基的碱熔比较困难SO3NaNH2KOH 或 NaOH和 KOH混 合 物 ONaNH2用熔融碱进行碱熔时，磺酸盐中无机盐的含量要求控制在用熔融碱进行碱熔时，磺酸盐中无机盐的含量要求控制在10

13、10( (质量质量) )以下。以下。使用碱溶液进行碱熔时，磺酸盐中无机盐的允许含量可以高一些。使用碱溶液进行碱熔时，磺酸盐中无机盐的允许含量可以高一些。4、碱熔的温度和时间、碱熔的温度和时间 不活泼的磺酸用熔融碱在不活泼的磺酸用熔融碱在300340进行进行常压碱熔常压碱熔，碱熔速度快，所需时间短。比较活泼的磺酸可以在碱熔速度快，所需时间短。比较活泼的磺酸可以在7080苛性钠溶液中在苛性钠溶液中在180 270之间进行之间进行常压碱熔常压碱熔。更。更活泼的萘系多磺酸可在活泼的萘系多磺酸可在2030稀碱溶液中进行稀碱溶液中进行加压碱加压碱熔熔。反应时间较长需要。反应时间较长需要1020小时。小时。

14、5、碱的用量、碱的用量 理论上需要苛性钠的摩尔比为理论上需要苛性钠的摩尔比为1:2，但实际上碱必须过，但实际上碱必须过量。高温碱熔时，碱的过量较少，一般用量。高温碱熔时，碱的过量较少，一般用1:2.5左右。中温左右。中温碱熔时，碱过量较多，有时甚至达碱熔时，碱过量较多，有时甚至达1:68(即理论量的即理论量的34倍倍)或更多一些。或更多一些。12.3.2.2 碱熔方法碱熔方法1、用熔融碱的常压高温碱熔、用熔融碱的常压高温碱熔应用领域：主要用于应用领域：主要用于磺基不活泼磺基不活泼的情况，也可以适用于多磺酸的情况，也可以适用于多磺酸中的磺基完全被羟基置换的情况。中的磺基完全被羟基置换的情况。OH

15、N(C2H5)OHOH注意：在常压碱熔时，由于生成的酚易被空注意：在常压碱熔时，由于生成的酚易被空气氧化，所以要用水蒸气加以保护，在碱熔气氧化，所以要用水蒸气加以保护，在碱熔初期由磺酸盐带入的水和反应生成的水起保初期由磺酸盐带入的水和反应生成的水起保护作用，但在碱熔后期，则需要在碱熔物的护作用，但在碱熔后期，则需要在碱熔物的表面上通适量的蒸气。表面上通适量的蒸气。+ NaOH+ Na2SO3 + H2OSO3NaONa+ SO2 + H2OONa+ Na2SO3 OH如：如：2-萘酚萘酚的制备的制备应用领域：萘系的某些多磺酸、氨基和羟基多磺酸可用应用领域：萘系的某些多磺酸、氨基和羟基多磺酸可用

16、70一一80苛性钠溶液进行常压碱熔。反应温度是常压下碱液的苛性钠溶液进行常压碱熔。反应温度是常压下碱液的沸点沸点(180一一270 )。此法可使萘系多磺酸中的一个磺基。此法可使萘系多磺酸中的一个磺基被羟基置换，而氨基和其他磺基则不受影响。被羟基置换，而氨基和其他磺基则不受影响。2、用浓碱液的常压碱熔、用浓碱液的常压碱熔浓度，浓度，%沸点，沸点，浓度，浓度，%沸点，沸点，浓度，浓度，%沸点，沸点，14.5323.0826.2133.7737.5810511011512012548.3260.1369.9777.5384.0314916018020022088.8993.0295.9298.471

17、00240260280300318.4表表 苛性钠水溶液在常压下的沸点苛性钠水溶液在常压下的沸点加压碱熔1、r酸的制备酸的制备OH98%H2SO440OHSO3H20%发烟硫酸60-80OHSO3HHO3SG酸KCl80OHSO3KKO3SG盐NaOH200-230OHNaO3SOH18%NH3+NH4HSO3140,0.6-0.8MPaNH2H4NO3SOHH2SO4NH2HO3SOH（6-氨基氨基-4-羟基羟基-萘萘-2-磺酸）磺酸）65%-80%2、J酸的制备酸的制备OHNH2SO3HClSO3H,-510三聚乙烯,1hOHNH3+NH4HSO3,1500.9MPa,6hSO3HOH吐氏

18、酸发烟硫酸30-60,6h,NH2SO3HSO3HSO3H稀释及水解125,5hNH2SO3HSO3H60%NaOH,常压190,4hNH2SO3HJ酸（7-氨基氨基-4-羟基羟基-萘萘-2-磺酸）磺酸）应用领域：萘系的多磺酸可以用稀碱液应用领域：萘系的多磺酸可以用稀碱液(2030)在在180230进行碱熔。该碱熔过程需要在压热釜中进行，进行碱熔。该碱熔过程需要在压热釜中进行，反应温度和碱浓度都可以在一定的范围内变化，以此来控制多反应温度和碱浓度都可以在一定的范围内变化，以此来控制多磺酸中磺基被置换的数目或控制芳环上的氨基是否被水解。磺酸中磺基被置换的数目或控制芳环上的氨基是否被水解。3、用稀

19、碱液的加压碱熔、用稀碱液的加压碱熔SO3NaONaONaSO3Na熔 融 NaOH32050%NaOH200 -220 ,1.1MPaNaOSO3Na碱液沸点4,5-二羟基二羟基-萘萘-2,7-二磺酸二磺酸(变色酸变色酸)H4NO3SNH2NaO3SSO3H23%NaOH0.6-0.7MPa,4h23%NaOH3MPa, 10hHONH2NaO3SSO3HHOOHHO3SSO3H4-氨基氨基-5-羟基羟基-萘萘-2,7-二磺酸单钠盐二磺酸单钠12.4 12.4 芳伯胺的水解（芳环上氨基的水解）芳伯胺的水解（芳环上氨基的水解）芳香化合物硝化还原氨基水解酚芳香化合物水解酚磺化碱熔芳香化合物氯化酚芳伯胺的水解主要用于制备芳伯胺的水解主要用于制备1-萘酚及其某些衍生物和