烃化反应d学习教案

1、会计学1烃化反应烃化反应(fnyng)d第一页，共59页。2022-4-17反应类型反应类型:C-OH（醇或酚羟基（醇或酚羟基(qingj)） 变为醚变为醚 (-OR)C-N(NH3) 变为伯、变为伯、 仲、叔胺仲、叔胺C-C nSN1 nSN2n亲电取代反应亲电取代反应(fnyng)第2页/共59页第二页，共59页。2022-4-17烃化试剂烃化试剂:卤代烷卤代烷 ： RX 最常用最常用(chn yn)硫酸酯、硫酸酯、 磺酸酯磺酸酯 醇醇烯烃烯烃环氧烷：发生环氧烷：发生(fshng)(fshng)羟乙羟乙基化基化CH2N2CH2N2：很好的重氮化试剂：很好的重氮化试剂SOOHOOHSOORO

2、ORSOOArOR第3页/共59页第三页，共59页。2022-4-17n醇的醇的O-烃化烃化n酚的酚的O-烃化烃化第4页/共59页第四页，共59页。2022-4-17卤代烷为烃化剂：醇在碱的条件卤代烷为烃化剂：醇在碱的条件(tiojin)(tiojin)下与卤代烷生成醚下与卤代烷生成醚R-XRX慢+决定反应速率R+ ROHR-O-R快R-O-R+ HH消旋产物Ph-CH2XR-CH=CH-CH2X叔卤代烷、按SN1历程第5页/共59页第五页，共59页。2022-4-17ROCXRHHRO+R-CH2-XRO-CH2R+X构型翻转从X的背面进攻伯卤代烷伯卤代烷(RCH2X)(RCH2X)按按SN

3、2SN2历程历程: :随着与随着与X X相连的相连的C C的取代基数目的的取代基数目的(md)(md)增加越趋向增加越趋向SN1SN1第6页/共59页第六页，共59页。2022-4-17影响影响(yngxing)因素因素: a. RX的影响的影响(yngxing)RIRBrRClRFRIRBrRCl当R相同C-X极化度活性：成本：i）活性（卤素的电负性）第7页/共59页第七页，共59页。2022-4-17当X相同时ii）卤代丙烯, 卤苄 卤代烷 卤芳烃ArXClNO2OEtNO2+EtOHNaOH非那西丁中间体当卤代烃为叔卤代烃时，不能在强碱下反应，易消除HX，可在中性或弱碱性下反应。CCH3

4、CH3CH3+CH3-CCH2CH3B第8页/共59页第八页，共59页。2022-4-17b. 醇的影响醇的影响(yngxing)CH3ONa+ClCH2COOMeCH3OCH2COOMeCH3OH/pH=864 R-OHEtOTlC6H6ROTlRXCH3CNR-O-R活性低的醇，可先制成其钠盐，再反应改进得Williamson醚合成法：将醇制成醇铊，再进行烃化CH3OCH2CH2OH +EtOTlCH3OCH2CH2OTlPhCH2CH2OCH2PhCH3CNCH3OCH2CH2OCH2Ph苯第9页/共59页第九页，共59页。2022-4-17c. 催化剂催化剂d. 溶剂溶剂(rngj)影

5、响影响醇钠、 Na、 NaH、 NaOH、 KOH有机碱 ： 六甲基磷酰胺（HMPA）、 N,N-二甲基苯胺（DMA）、非质子溶剂： 苯、 甲苯（Tol）、 二甲苯（xylene）、 DMF 、 DMSO 无水条件下质子性溶剂： 有助于R-CH2X 解离，但是RO-易发生溶剂化， 因此通常不用质子性溶剂过量(guling)醇 （即是溶质又是溶剂）第10页/共59页第十页，共59页。2022-4-17副反应副反应 : :a.a.消除消除(xioch)(xioch)反反应应CH3CH3CCH2(H3C)3CXB-(H3C)3C+H3CCOCH3C2H5H3CABB: (CH3)3COH + C2H

6、5X欲制备：A: (CH3)3CX+C2H5OHCHOCH2CH2NCH3CH3PhPhABCH-BrPhPhHOCH2CH2NCH3CH3+Axy1产 物CHPhPh+OHBxy1产 物欲制备：ClCH2CH2N(CH3)2第11页/共59页第十一页，共59页。2022-4-17CH OC2H5H3CBAC6H5CXCH3+ C2H5OHA:H消旋体欲制备CH OHCH3+ C2H5BrB:活性强第12页/共59页第十二页，共59页。2022-4-17磺酸酯类烃化剂：主要(zhyo)为芳磺酸酯，引入较大的烃基(CH3)2SO4 , (C2H5)2SO4SO3RSO3RH3CROSOTsO 很

7、好的离去基团SOOOROR1 2CH3OH+H2SO4(CH3)2SO4+2H2O制 备 方 法 :2CH3OHNaClH2ONaOHSO2ClCH3SO3CH3CH3+,：O第13页/共59页第十三页，共59页。2022-4-17注意(zh y)：芳磺酸(hun sun)酯的应用范围广泛，常用于引入相对分子量较大的烃基。例CH2OHCHOCH2OCH3CH3CH2OC18H27CHOCH2OCH3CH3甘油+丙酮TsOC18H27/KOHTolEtOH/HClCH2OC18H27CHOHCH2OH鲨肝醇 常用(chn yn)的硫酸酯类烃化剂硫酸二甲酯和硫酸二乙酯，通常只有一个烃基参加反应。第

8、14页/共59页第十四页，共59页。2022-4-17 环氧乙烷类作烃化剂（羟乙基化反应环氧乙烷类作烃化剂（羟乙基化反应(fnyng)）CHHCRHOROHROCH2CH2OH+反应反应(fnyng)机理：机理：a. 酸催化酸催化CHHCRHOCHHCRHHObNuCRHCH2-OH+H+CHHCRHHONaaabRCH-CH2OH+R为供电子基或苯基为供电子基或苯基(bn j), 在在a处断处断裂裂R为吸电子基为吸电子基, 在在b处断裂处断裂第15页/共59页第十五页，共59页。2022-4-17b. 碱催化碱催化(cu hu)R-CH-CH2OR-CH-CHORORCHCH2ORORORC

9、HCH2OROH+ROROHSN2 双分子双分子(fnz)亲核取代，开环单一，立体位阻原因为亲核取代，开环单一，立体位阻原因为主，反应发生在取代较少的碳原子上主，反应发生在取代较少的碳原子上.第16页/共59页第十六页，共59页。2022-4-17实例实例(shl):Ph-CH-CH2OPHCHCH2OCH3OHPH-CHCH2OHOCH3+ CH3OH+PhCHCH2OHOCH310%90%PHCHCH2OCH3OH+75%H2SO4CH3ONaref 5href 5h25%OOHOCH3CH3OH/H+80%Ph-CH-CH2O+ EtOHNaOHCH3CHCH2OEtOH80%第17页/

10、共59页第十七页，共59页。2022-4-17 醇对烯烃双键进攻，加成而生成醚。烯烃结构(jigu)中若无极性基团存在，反应不易进行；只有当双键两端连有吸电子基，才能反应。 吸电子基：实例：CO-CN-COOR-COOHCH3CH=CHCHCH3CH=CHCHC3H7OH +ONaOHCH3+CH2=CHCNNaOCH390 1hOHHOCH2=CHCNZnCl2OCH2CH2CNHOOCH3C3H7OCHCH2-CH45%CH3OCH2CH2CN第18页/共59页第十八页，共59页。2022-4-17a. 醇：通常加酸作为(zuwi)催化剂，如 H2SO4 H3PO4 TsOH HCl气体H

11、OCH2CH2CHCH2OHTsOHOHOOH88%ClCHCNC2H5n-C4H9OH/H2SO4甲苯 回 流COClCCC2H5OC4H9CNb. 其它(qt)烃化剂：CF3SO2OR-SO3RR3OBF4用 来 烃 化 位 阻 醇第19页/共59页第十九页，共59页。2022-4-171) 卤代烃、烯烃、硫酸卤代烃、烯烃、硫酸(li sun)酯作为烃酯作为烃化剂化剂OHCONH2EtBr/NaOHHOOH+CH2=CH-CNHOOCH2CH2CN(CH3)2SO4 、 (C2H5)2SO4两个烃基只有一个烃基反应OHH3COCHOMe2SO4NaOHH3COMeOCHOOEtCONH2第

12、20页/共59页第二十页，共59页。2022-4-17 a. CH2N2 活性甲基化试剂 用于酚和羧酸的烃化，产生(chnshng)N2气，无其它副反应; 后处理简单; 室温或低于室温反应，加热易爆炸OH+Et2OH2CNNOCH3OHCOOHOHOMeCOOMeOHOMeCOOMeOMe2mol CH2N2过量CH2N2第21页/共59页第二十一页，共59页。2022-4-17b. ROH /DCC DCC用于醇酚偶联用于醇酚偶联,形成形成(xngchng)酚醚酚醚N C NPhOH+PhCH2OHDCCPhOCH2Ph+H2O100第22页/共59页第二十二页，共59页。2022-4-17

13、c. 多元酚的选择性烃化多元酚的选择性烃化OOHOHOOHOOHOH3COOCH32CH2N2RTCOOMeOHOCH3OHCOOMeOHOHOHCH3ICOOMeOHOCH2PhOH氯 苄 保 护 羟 基PhCH2Cl/K2CO3分 子 内 氢 键 在 较 温 和 条 件 下 不 易 被 破 坏第23页/共59页第二十三页，共59页。2022-4-17n氨及脂肪氨及脂肪(zhfng)胺胺的的N-烃化烃化n芳香胺及杂环胺的芳香胺及杂环胺的N-烃化烃化第24页/共59页第二十四页，共59页。2022-4-17RX+NH3H3NCXRNH3XRNH2+NH4XNH3RX+RNH2R2NH2XR2N

14、H+NH4XNH3RX+R2NHR3NHXR3N+NH4XNH3RX+R3NR4NX第25页/共59页第二十五页，共59页。2022-4-17影响影响(yngxing)(yngxing)因素：因素：Cl+2NH3NH2NH4Cl+理 论 上 1:2 (实 际 1:56)a. 物料配比b. 溶剂水 醇 苯 甲 苯 环 己 烷 DMFNH4Cl NH4NO3 NH4AcR相 同 时 RIRBrRClRF一般RBr、 RCl加 入 RI发 生 分 子 的 卤 素 置 换c. RX第26页/共59页第二十六页，共59页。2022-4-17伯胺的制备伯胺的制备(zhbi)(zhbi)NH3(过量)+RX

15、RNH2CCOHOHOOCCNHNHOONH3+OOONHOOKOHN-KOON-ROORXNH2NH2 H2OHCl H2O+RNH2+RNH2封 管加 热NONHRNH(Gabriel反应反应(fnyng)第27页/共59页第二十七页，共59页。2022-4-17CCOONCH2CH2NCCOOCCOONK+BrCH2CH2BrHCl H2OH2NCH2CH2NH2 Gabriel反应应用范围较广，除少数活性较差反应应用范围较广，除少数活性较差的卤代芳烃之外，适于各种的卤代芳烃之外，适于各种( zhn)带伯卤代带伯卤代烃的取代基烃的取代基.第28页/共59页第二十八页，共59页。2022-

16、4-17Delepine反应反应(fnyng)NNNNNNNNR.XRNH2(CH2)6N4HClEtOHRX乌洛托品(六亚甲基四胺 hexamethylenetetraamine),第29页/共59页第二十九页，共59页。2022-4-17抗菌药氯霉素(Chloramphenical)中间体的合成(hchng):NO2COCH2BrNO2COCH2N4(CH2)6 BrNO2COCH2NH2 HCl(CH2)6N4,C6H5Cl3338,1hEtOH,HCl3335,5h第30页/共59页第三十页，共59页。2022-4-17Delepine反应优点:操作简便,原料价廉易得.缺点:应用范围不

17、如盖布瑞尔法广泛(gungfn)。本法要求使用的RX有较高的反应活性.在RX中,R为:等,即-C上应具有活化的官能团。Ar-CH2-,RCOCH2-,CH2=CH-CH2-,CC-CH2-R第31页/共59页第三十一页，共59页。2022-4-17R-CH RONH3CONH3HRRCOHNH2HRRC=NHRHRR-CH-NH2HRHR-CH-NH2HRH2-H2O还原还原(hun (hun yun)yun)烃化烃化醛或酮在还原剂存在醛或酮在还原剂存在(cnzi)下与下与NH3、伯胺、仲胺的反应，氮上引入烷基的反应、伯胺、仲胺的反应，氮上引入烷基的反应第32页/共59页第三十二页，共59页。

18、2022-4-17R-CH-NHCH2RNH2(RCH2)2NH+NH3H2(RCH2)3N+NH3H2(RCH2)2NCH-RNH2RCH=NH+RCH2NH2(RCH2)2NH+RCH=NH特特 点点催化剂催化剂Na/EtOH Na-Hg/EtOH Zn-Hg/HCl金 属 复 氢 化 合 物 LiAlH4 NaBH4HCOOH常 用H2/NiN N上引入的碳数与醛酮的碳数一致上引入的碳数与醛酮的碳数一致(yzh)(yzh)第33页/共59页第三十三页，共59页。2022-4-17NH3+PhCHOH2/Raney NiPhCH2NH2+(PhCH2)2NHC2H5OHCOCH3+NH3H

19、COOHCH-CH3NH2低级脂肪醛与低级脂肪醛与NH3 在在H2/Ni条件下，得混合物（当条件下，得混合物（当C4，得，得伯胺，因为位阻的影响伯胺，因为位阻的影响.）反应反应(fnyng)活性：醛活性：醛酮酮 ， 脂肪族脂肪族芳香族，芳香族， 无立体位阻无立体位阻有立体位阻有立体位阻.第34页/共59页第三十四页，共59页。2022-4-17仲胺的制备仲胺的制备(zhbi)(zhbi)仲卤代烃与仲卤代烃与NH3、伯胺反应、伯胺反应(fnyng)得仲胺得仲胺H3CH3CCHINH3+H3CH3CCH2NH还原烃化（芳香醛效果还原烃化（芳香醛效果(xiogu)好）好）当芳香醛与氨的摩尔比为当芳香

20、醛与氨的摩尔比为2：1时，以兰尼镍为还原剂主要得仲胺时，以兰尼镍为还原剂主要得仲胺NH3+ 2CHOMeCH2CH2MeNH+CH2NH2MeH2/R NiMe85%4%第35页/共59页第三十五页，共59页。2022-4-17叔胺的制备叔胺的制备(zhbi) (zhbi) 仲胺与卤代烃作用仲胺与卤代烃作用(n-Pr)2NH+H2C=CHCN(n-Pr)2NCH2CH2CNNH2+n-BuBrLiN-Br-n2+LiBr仲胺仲胺+1mol醛或酮还原醛或酮还原(hun yun)烃化烃化;伯胺伯胺+2mol醛或酮还原醛或酮还原(hun yun)烃化烃化NHCONH2HCHO/CH3OHNi/H2N

21、CH3COH2N第36页/共59页第三十六页，共59页。2022-4-17n芳环上的烃化反应芳环上的烃化反应(fnyng) (付付-克反克反应应(fnyng)n羰基化合物羰基化合物-位位C烃化烃化第37页/共59页第三十七页，共59页。2022-4-17RX+ArHAlCl3Ar-R R-X: 烷基卤代烃烷基卤代烃, 环烷基卤代烃环烷基卤代烃芳香芳香(fngxing)环环: 苯环苯环, 芳杂环芳杂环催化剂催化剂: AlX3, ZnCl2, FeCl3, SnCl4, HF, H2SO4, H3PO4第38页/共59页第三十八页，共59页。2022-4-17反应机理反应机理(j l) ：碳正：碳

22、正 离子对芳环的亲电进攻离子对芳环的亲电进攻CCH3CH3H3CCl+AlCl3CCH3CH3H3CAlCl4CCH3CH3H3C+ AlCl4HC(CH3)3AlCl4C(CH3)3+HX+AlCl3第39页/共59页第三十九页，共59页。2022-4-17影响影响(yngxing)(yngxing)因素因素(1) RX (ROH、烯烃、烯烃(xtng)也可作烃化试剂）也可作烃化试剂）a . 当当R相同相同(xin tn)时时: RFRClRBrRI . 一般来说一般来说, 卤代芳烃不反应卤代芳烃不反应b . 当当X相同相同(xin tn)时：时： RCH=CHCH2X PhCH2X(CH3

23、)3CX R2CHXRCH2XCH3X 第40页/共59页第四十页，共59页。2022-4-17(2) 芳烃的结构芳烃的结构(jigu)a 有供电基取代的芳烃无供电基取代的芳烃有供电基取代的芳烃无供电基取代的芳烃 引入一个烃基后更易发生烃化反应，但要考虑立体位阻引入一个烃基后更易发生烃化反应，但要考虑立体位阻b 多卤代苯、硝基苯以及单独带有酯基、羧基、腈基等多卤代苯、硝基苯以及单独带有酯基、羧基、腈基等吸电子基团时，不发生付吸电子基团时，不发生付-克反应克反应 可作为可作为(zuwi)反应溶剂，但连有供电子反应溶剂，但连有供电子 基后可发生基后可发生F-C反应反应可被 烃 化OCH3NO2(3

24、) 含有含有(hn yu)-NH2、-NR2的苯环的苯环, 一般不发生一般不发生F-C反应反应因为NH2+AlCl3NH2 AlCl3第41页/共59页第四十一页，共59页。2022-4-17(3) 催催 化化 剂剂a 活性顺序AlCl3FeCl3SnCl4BF3ZnCl2 HFH2SO4H3PO4如PhCH2Cl,ZnCl2少量;CH3X、AlCl3用量大5-10%根据RX种类,ArH结构,选择Cat用量b 最 常 用 ,但 并 不 是 万 能 的 ,不 能 用 于 Ph-OH烃 化ArOH+AlCl3+HClArOAlCl2第42页/共59页第四十二页，共59页。2022-4-17(4)

25、溶溶 剂剂a 当芳烃为 液体时,可过量作为 溶剂,如苯b 非极性 溶剂：CS2,CCl4,四氯乙烷等c 中等极性溶剂二氯乙烷，四氯乙烷等d 硝基苯、硝基甲烷都可作为反应溶剂c 烯 烃 和 醇 的 烃 化 剂 ,一 般 用 酸 (质 子 酸 )作 催 化 剂RCH2OHH+-H2OCH2=CH-CH3CH3CHCH3H+RCH2OH2R-CH2第43页/共59页第四十三页，共59页。2022-4-17副副 反反 应应: :(1)当烃基的碳原子数当烃基的碳原子数 3时时, 发生异构化反应发生异构化反应(fnyng)；温度升高；温度升高,异构化比例增加。异构化比例增加。CH3CH2CH2ClAlCl

26、3+CH2CH2CH3CH2(CH3)2+-6 5h35 5h3:22:3第44页/共59页第四十四页，共59页。2022-4-17H3CCH3CH3CH3CH3H3CCH3Cl/AlCl30CH3Cl/AlCl3100重 排第45页/共59页第四十五页，共59页。2022-4-17egCH3Cl/AlCl36O+CH2CH2OHCH=CH2KOH 140+CHCH COOHAlCl3CHCH2COOH80 2h+NaOHAlCl33EtOHCCl4C-ClC-OH第46页/共59页第四十六页，共59页。2022-4-172. 羰基羰基(tn j)化合物化合物-位位C烃化烃化活泼活泼(hu p

27、o)亚甲基化合物的亚甲基化合物的C-烃化烃化H2CXYX, Y为 吸 电 子 基吸 电 子 能 力 ： -NO2 -CR RSO2- - CN -COOR PhOCH2COOEtCOOEtCHCCOOOEtOEtHCCCOOOEtOOEtR-HCCCOOOEtOEtBH3+ BHR-X 反应机理：+ Br第47页/共59页第四十七页，共59页。2022-4-17 影响因素：影响因素：（1 1）碱和溶剂的选择）碱和溶剂的选择 a . a . 根据活泼亚甲基化合物的酸性，常用醇钠、醇钾。根据活泼亚甲基化合物的酸性，常用醇钠、醇钾。 b. b. 如醇钠为催化剂，则选醇为溶剂，对于如醇钠为催化剂，则选

28、醇为溶剂，对于(duy)(duy)在醇中难于在醇中难于烃化烃化 的活性亚甲基化合物，可在苯、甲苯、二甲苯等油溶剂中加的活性亚甲基化合物，可在苯、甲苯、二甲苯等油溶剂中加入入NaHNaH或金属钠，生成烯醇盐再烃化。或金属钠，生成烯醇盐再烃化。t-BuOK i-PrONa EtONa CH3ONa碱性：第48页/共59页第四十八页，共59页。2022-4-17RX：B：H2CCOOEtCOOEt=1： 1： 1 蒸 出 生 成 醇 ， 再 加 入第49页/共59页第四十九页，共59页。2022-4-17 （3） 副反应副反应 a 脱卤化氢的副反应脱卤化氢的副反应 b 脱烷氧羰基的副反应脱烷氧羰基的

29、副反应 当换成苯基当换成苯基(bn j)时，反应更易发生时，反应更易发生HCCOOEtCOOEtHCCOOEtCOOEt+BrPh2CCOOEtCOOEtOEtEtOCOEtOPh2CCOOEt+第50页/共59页第五十页，共59页。2022-4-17c 生成醚的副反应生成醚的副反应(fnyng) 所以反应所以反应(fnyng)不宜使用不宜使用过量的过量的RXRONa+RXROR +NaX第51页/共59页第五十一页，共59页。2022-4-17醛（酮）以及醛（酮）以及(yj)羧酸衍生物的羧酸衍生物的-C烃化烃化(1) 反应式反应式-COCH-COC-COCRB：R-X(2) 机理机理(j l

30、)B：-COCH-COC-COC-COCRR-X+ HX第52页/共59页第五十二页，共59页。2022-4-17(3) 影响影响(yngxing)因素因素碱: 三苯甲 基钠(锂)Ph3CNa, 丁 基锂NaH、NaNH2二异丙 基氨基锂 (i-Pr)2NLi环己基异 丙基氨基锂NLi(i-Pr)2a RX(一般为一级的低级卤代烃一般为一级的低级卤代烃)b 羰基化合物羰基化合物 醛的醛的-C烃化少见，易发生烃化少见，易发生Aldol缩合缩合(suh)反应，反应， 但可采用烯胺法但可采用烯胺法. 第53页/共59页第五十三页，共59页。2022-4-17R2CHCCH2ROCHRR2CHCOCHRRB：RXOLiR2CH=C CH3ROR2-CCCH2ROR RXR2CH