《有机合成烷基化反应ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《有机合成烷基化反应ppt课件.ppt（73页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、烷基化反应,(Alkylation),闵文斗 田雨佳 王洋 张宇驰,用途：制备特定活性化合物 制备官能团转化的中间体 作为保护基、阻断基等,在有机化合物分子中的碳、硅、氮、磷、氧或硫原子上引入烃基的反应，叫做烃化反应。,10.1 定义,烃基：烷基（-R）烯基（-C=C-）炔基（-CC-）芳基（-Ar）取代烃基(-CH2COOH,-CH2CH2OH,-CH2CH2CN）,（1）卤烷：CH3Cl,CH3I,C2H5Cl,C2H5Br,ClCH2COOH,Ph-CH2Cl;（2）酯类：(RO)2SO2,PhSO2OR,CH3-Ph-SO2OR,(RO)3PO;（3）醇类和醚类：CH3OH,C2H5O
2、H,n-C4H9OH,C12H25OH,CH3OCH3,C2H5OC2H5;（4）环氧化合物：,；（5）烯烃和炔烃：CH2=CH2,CH3CH=CH2,R-CH=CH2,CH2=CHCN,CH2=CHCOOCH3,CHCH;（6）羰基化合物：HCHO,CH3CHO,C3H7CHO,Ph-CHO,CH3COCH3,烃化剂：,C-烃化N-烃化O-烃化,10.2 C-烷基化反应,反应历程：酸催化的亲电取代反应。,有机化合物分子中碳原子上的氢被烃基所取代的反应叫做C-烃化（烷基化）反应。,烃化剂：烯烃；卤烷；醇、醛、酮。,芳环上的烃化反应(付-克反应)羰基化合物-位C烃化,10.2.1 用卤烷作烷化剂
3、的C-烷化反应,反应历程,RX:烷基卤代烃,环烷基卤代烃芳环:苯环,芳杂环催化剂:AlX3,ZnCl2,FeCl3,SnCl4,HF,H2SO4,H3PO4,反应机理：碳正 离子对芳环的亲电进攻,在Lewis酸催化作用下，芳烃及其衍生物与烯烃、卤烷、酰卤、酸酐等活性组分反应形成新的C-C键的反应，叫做傅氏反应。引入烷基的反应叫做傅氏烷基化反应；引入酰基的反应叫做傅氏酰基化反应。,反应的影响因素：,(1)烷基化试剂的活性 RX(ROH、烯烃也可作烃化试剂）,a.当R相同时:RFRClRBrRI 一般来说,卤代芳烃不反应b.当X相同时：RCH=CHCH2X PhCH2X(CH3)3CX R2CHX
4、RCH2XCH3X,(2)芳烃的结构,a 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b 多卤代苯、硝基苯以及单独带有酯基、羧基、腈基的吸电子基团，不发生付-克反应，可作为反应溶剂，但连有供电子基后可发生F-C反应,c 含有-NH2、-NR2的苯环,一般不发生F-C反应,（3）催化剂的影响 作用：将烷化试剂转化为R+种类：质子酸、Lewis酸、酸性氧化物、烷基铝,a.活性顺序:AlCl3FeCl3 SnCl4 BF3 ZnCl2HF H2SO4 H3PO4根据RX的种类,芳烃的结构,选择催化剂用量如PhCH2X,ZnCl2少量,CH3X,AlCl3用量
5、多510%.,b.最常用,但并不是万能的,不能用于酚的烃化.c.烯烃和醇的烃化剂,一般用酸(质子酸)做催化剂.,（4）溶剂的影响,当芳烃为液体时,可过量作为溶剂,如苯.非极性溶剂如SC2,CCl4.中等极性溶剂如二氯乙烷,四氯乙烷等.硝基苯,硝基甲烷等都可作为反应溶剂.,副反应:,当烃基的碳原子数 3时,发生异构化反应,温度升高,异构化比例增加。,(2)间位产物生成:当苯环上引入的烃基不止一个时,除了正常的邻、对位产物，还常有相当比例的间位产物。通常，较强烈的条件，即强催化剂，较长时间，较高反应温度，生成不正常的间位产物。所以傅-克反应时间不宜过长，AlCl3用量不宜过大。,eg,生产实例,1
6、0.2.2 用烯烃作烷化剂的C-烷化反应,反应历程,重要品种介绍（1）异丙苯,AlCl3：67 1 95100，0.20.3MPaH3PO4(固）170-190，24MPa,（2）间异丙基甲苯,（3）十二烷基苯（4）酚类的C-烷化,（5）2,6-二乙基苯胺,10.2.3 用醇作烷化剂的C-烷化反应,反应历程,生产实例,（1）芳胺的C-烷化,（2）酚类的C-烷化,（3）萘的C-烷化,10.2.4 用醛、酮作烷化剂的C-烷化反应,反应历程,羰基化合物-位C烃化,1.活泼亚甲基化合物的C-烃化,影响因素：（1）碱和溶剂的选择 a.根据活泼亚甲基化合物的酸性，常用醇钠、醇钾。b.如醇钠为催化剂，则选醇
7、为溶剂，对于在醇中难于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入NaH或金属钠，生成烯醇盐再烃化。,（2）引入烃基的顺序 a 当R=R时,分步进行 b 当RR时，当R、R 为伯卤代烷，先大再小 当R、R 为仲卤代烷，先伯后仲 当R、R 为仲卤代烷，收率低，一般选用活性高的亚甲基化合物,（3）副反应 a 脱卤化氢的副反应 b 脱烷氧羰基的副反应 当换成苯基时，反应更易发生,c 生成醚的副反应 所以反应不易使用过量的RX,2.醛酮以及羧酸衍生物-C烃化,(1)反应式,(2)机理,(3)影响因素,a RXb 羰基化合物 i 醛的-C烃化少见，易发生Aldol缩合反应，但可采用烯胺法
8、ii 酯的-C烃化采用强碱，较弱的碱会发生Claisen缩合副反应 iii 不对称酮的-烃化,10.2.5 C-烷化反应的特点,连串反应可逆反应,烷化质点和芳环上的异构化,10.3 N-烃化,烃化试剂：醇、卤代烷、酯、烯烃、醛和酮、环氧乙烷等。,氨基上的氢原子被烃基取代的反应叫做N-烃化反应。,用途：（1）引入-CH2CH2OH、-CH2CH2CN极性、非水溶性基团；（2）制备季铵盐型阳离子化合物；（3）其它助剂、医药中间体。,用醇类作烷化剂的N-烷化反应用醇类作烷化剂的N-烷化反应用酯作烷化剂的N-烷化反应用环氧乙烷作烷化剂的N-烷化反应用烯烃作烷化剂的N-烷化反应N-芳基化（芳氨基化）,1
9、0.3.1 用醇类作烷化剂的N-烷化反应,反应历程,特点（1）以R+为活性质点的亲电取代反应；（2）使用强酸性催化剂以提供质子；（3）连串反应；（4）受空间效应的影响，以高碳醇对芳胺进 行N-烷化时，只得到一烷苯胺（5）可逆反应。,K2/K1=1000,K2/K1=1/4,重要品种（1）N,N-二甲基苯胺,（2）N-甲基苯胺,10.3.2 用卤烷作烷化剂的N-烷化反应,烷化剂 R-I R-Br R-Cl,主要产品：N-乙基-N-苄基苯胺,10.3.3 用酯作烷化剂的N-烷化反应,硫酸二烷基酯,芳磺酸酯,磷酸单酯,用硫酸酯的N-烷化（1）可在-NH2的N上烷基化而不影响-OH；（2）有多个氨基时
10、，可根据N原子的碱性，选 择性地对一个N烷基化；（3）缺点：毒性大。用芳磺酸酯的N-烷化,10.3.4 用环氧乙烷作烷化剂的N-烷化反应,特点（1）反应活性高，在N上引入CH2CH2OH；（2）连串反应；,K1与K2相差不大,（3）酸催化反应。,10.3.5 用烯烃作烷化剂的N-烷化反应,酸:CH3COOH、H2SO4、HCl、FeCl3碱:三甲胺，三乙胺,+,催化剂,10.3.6 N-芳基化（芳氨基化）,用芳卤化合物作烃化试剂,用芳伯胺作烃化试剂,用酚类为烃化试剂,10.4 O-烃化,醇羟基（R-OH）或酚羟基（Ar-OH）上的氢原子被烃基取代，生成二烷基醚、烷基芳基醚或二芳基醚的反应叫做O
11、-烃化反应。,烷化试剂：醇（R-OH）、卤化烷（R-X）、环氧烷类等。,产物：,10.4.1 O-烷基化,用醇类的O-烷化,+,卤代烷为烃化剂：醇在碱的条件下与卤代烷生成醚,伯卤代烷RCH2X按SN2历程随着与X相连的C的取代基数目的增加越趋向SN1,影响因素:a.RX的影响,b.醇的影响,c.催化剂,d.溶剂影响,过量醇（既是溶质又是溶剂）,副反应:a.消除反应,用卤烷的O-烷化,+,磺酸酯类为烃化剂：主要指芳磺酸酯，引入较大的烃基,注意：,芳磺酸酯的应用范围广泛，常用于引入相对分子量较大的烃基。,鲨肝醇,常用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。,（2）特点：连串反应,RO(CH2CH2O)nH,反应机理：a.酸催化,R为供电子基或苯，在a处断裂R为吸电子基得b处断裂产物,b.碱催化,SN2 双分子亲核取代，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,实例:,烯烃为烃化剂：醇在碱的条件下与卤代烷生成醚,醇对烯烃双键进攻，加成而生成醚。烯烃结构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：,10.4.2 O-芳基化,O-芳基化试剂：（1）芳香族卤素化合物,（2）硝基蒽醌,
