有机合成-烷基化反应ppt课件.ppt

烷基化反应烷基化反应(Alkylation)闵文斗闵文斗 田雨佳田雨佳 王洋王洋 张宇驰张宇驰用途：用途： 制备特定活性化合物制备特定活性化合物 制备制备官能团转化的中间体官能团转化的中间体 作为保护基、阻断基等作为保护基、阻断基等 在有机化合物分子中的碳、硅、氮、磷、在有机化合物分子中的碳、硅、氮、磷、氧或硫原子上氧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1010.1 定义烃基：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）（1 1）卤烷：）卤烷：CH3Cl, CH3I, C2H5Cl, C2H5Br, ClCH2COOH, Ph-CH2Cl;（2 2）酯类：）酯类：(RO)2SO2, PhSO2OR, CH3-Ph-SO2OR, (RO)3PO;（3 3）醇类和醚类：）醇类和醚类：CH3OH, C2H5OH, n-C4H9OH, C12H25OH, CH3OCH3, C2H5OC2H5;（4 4）环氧化合物：）环氧化合物： , ；（5 5）烯烃和炔烃：）烯烃和炔烃：CH2=CH2, CH3CH=CH2, R-CH=CH2, CH2=CHCN, CH2=CHCOOCH3, CHCH;（6 6）羰基化合物：）羰基化合物：HCHO, CH3CHO, C3H7CHO, Ph-CHO, CH3COCH3, 烃化剂：烃化剂：nC- -烃化烃化nN- -烃化烃化nO- -烃化烃化10.2 10.2 C-烷基化反应烷基化反应反应历程：反应历程：酸酸催化的催化的亲电取代亲电取代反应。

反应 有机化合物分子中有机化合物分子中碳原子碳原子上的氢被烃上的氢被烃基所取代的反应叫做基所取代的反应叫做C- -烃化（烷基化）烃化（烷基化）反应烃化剂：烯烃；烃化剂：烯烃； 卤烷；卤烷； 醇、醛、酮醇、醛、酮n芳环上的烃化反应芳环上的烃化反应 ( (付付- -克反应克反应) )n羰基化合物羰基化合物-位位C C烃化烃化1010.2.1 .2.1 用卤烷作烷化剂的用卤烷作烷化剂的C- -烷化反应烷化反应n反应历程反应历程RX: RX: 烷基卤代烃烷基卤代烃, ,环烷基卤代烃环烷基卤代烃芳环芳环: : 苯环苯环, ,芳杂环芳杂环催化剂: AlX3, ZnCl2, FeCl3, SnCl4, HF, H2SO4, H3PO4反应机理反应机理 ：碳正：碳正 离子对芳环的亲电进攻离子对芳环的亲电进攻 在在LewisLewis酸催化酸催化作用下，芳烃及其衍生物与烯作用下，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烃、卤烷、酰卤、酸酐等活性组分反应形成新的C-C键键的反应，叫做傅氏反应的反应，叫做傅氏反应 引入烷基的反应叫做引入烷基的反应叫做傅氏烷基化傅氏烷基化反应；反应； 引入酰基的反应叫做引入酰基的反应叫做傅氏酰基化傅氏酰基化反应。

反应反应的影响因素：反应的影响因素：(1)烷基化试剂的活性烷基化试剂的活性 RX (ROH、烯烃也可作烃化试剂）烯烃也可作烃化试剂）a .当当R相同时相同时: 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相同时：相同时： RCH=CHCH2X PhCH2X(CH3)3CX R2CHXRCH2XCH3X (2) 芳烃的结构芳烃的结构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、腈基的吸电多卤代苯、硝基苯以及单独带有酯基、羧基、腈基的吸电子基团，不发生付子基团，不发生付-克反应，可作为反应溶剂，但连有供电子克反应，可作为反应溶剂，但连有供电子基后可发生基后可发生F-C反应反应c 含有含有-NH2、-NR2的苯环的苯环,一般不发生一般不发生F-C反应反应（3 3）催化剂的影响）催化剂的影响 作用：将烷化试剂转化为作用：将烷化试剂转化为R R+ + 种类：种类：质子酸质子酸、LewisLewis酸酸、酸性氧化物、酸性氧化物、 烷基铝烷基铝 na.活性顺序:AlCl3FeCl3 SnCl4 BF3 ZnCl2nHF H2SO4 H3PO4n根据RX的种类,芳烃的结构,选择催化剂用量n如PhCH2X,ZnCl2少量,CH3X,AlCl3用量多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）溶剂的影响n当芳烃为液体时当芳烃为液体时, ,可过量作为溶剂可过量作为溶剂, ,如苯如苯. .n非极性溶剂如非极性溶剂如SCSC2 2,CCl,CCl4.4.n中等极性溶剂如二氯乙烷中等极性溶剂如二氯乙烷, ,四氯乙烷等四氯乙烷等. .n硝基苯硝基苯, ,硝基甲烷等都可作为反应溶剂硝基甲烷等都可作为反应溶剂. .副反应副反应: :(1)当烃基的碳原子数当烃基的碳原子数 3时时, 发生发生异构化反应异构化反应, 温度升高温度升高,(2)异构化比例增加。

异构化比例增加2) 间位产物生成间位产物生成: 当苯环上引入的烃基不止一个时当苯环上引入的烃基不止一个时, 除了除了正常的邻、对位产物，还常有相当比例的间位产物通常，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成不正常的间位产物所以傅-克反应时间不宜过长，克反应时间不宜过长，AlCl3用量不宜过大用量不宜过大egn生产实例生产实例1010.2.2 .2.2 用烯烃作烷化剂的用烯烃作烷化剂的C- -烷化反应烷化反应n反应历程反应历程n重要品种介绍重要品种介绍 （1 1）异丙苯）异丙苯AlCl3： 6 67 1 957 1 95100 100 ，0.20.20.30.3MPaH3PO4( (固）固） 170-190 170-190 ，2 24 4MPa（2 2）间异丙基甲苯）间异丙基甲苯（3 3）十二烷基苯）十二烷基苯（4 4）酚类的）酚类的C-C-烷化烷化（5 5）2,6-2,6-二乙基苯胺二乙基苯胺1010.2.3 .2.3 用醇作烷化剂的用醇作烷化剂的C- -烷化反应烷化反应n反应历程反应历程n 生产实例生产实例（1 1）芳胺的）芳胺的C-C-烷化烷化（2 2）酚类的）酚类的C-C-烷化烷化（3 3）萘的）萘的C-C-烷化烷化1010.2.4 .2.4 用醛、酮作烷化剂的用醛、酮作烷化剂的C- -烷化反应烷化反应n反应历程反应历程羰基化合物羰基化合物-位位C烃化烃化1. 活泼亚甲基化合物的活泼亚甲基化合物的C-烃化烃化 影响因素：影响因素：（1）碱和溶剂的选择）碱和溶剂的选择 a . 根根据据活活泼泼亚亚甲甲基基化化合合物物的的酸酸性性，常常用用醇醇钠钠、醇钾。

醇钾 b. 如如醇醇钠钠为为催催化化剂剂，则则选选醇醇为为溶溶剂剂，对对于于在在醇醇中中难难于于烃烃化化的的活活性性亚亚甲甲基基化化合合物物，可可在在苯苯、甲甲苯苯、二二甲甲苯苯等等油油溶溶剂剂中中加加入入NaH或或金金属属钠钠，生生成成烯烯醇醇盐再烃化盐再烃化2）引入烃基的顺序）引入烃基的顺序 a 当当R=R时时,分步进行分步进行 b 当当RR时，时， 当当R、R 为伯卤代烷，先大再小为伯卤代烷，先大再小 当当R、R 为仲卤代烷，先伯后仲为仲卤代烷，先伯后仲 当当R、R 为为仲仲卤卤代代烷烷，收收率率低低，一一般般选选用用活活性性高的亚甲基化合物高的亚甲基化合物（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副反应 当换成苯基时，反应更易发生当换成苯基时，反应更易发生c 生成醚的副反应生成醚的副反应 所以反应不易使用过量的所以反应不易使用过量的RX2. 醛酮以及羧酸衍生物醛酮以及羧酸衍生物-C烃化烃化(1) 反应式反应式(2) 机理机理(3) 影响因素影响因素a a a a RXRXRXRXb b b b 羰基化合物羰基化合物羰基化合物羰基化合物 i i i i 醛的醛的醛的醛的-C-C-C-C烃化少见，易发生烃化少见，易发生烃化少见，易发生烃化少见，易发生AldolAldolAldolAldol缩合反应，但可采用缩合反应，但可采用缩合反应，但可采用缩合反应，但可采用烯胺法烯胺法烯胺法烯胺法 ii ii ii ii 酯的酯的酯的酯的-C-C-C-C烃化采用强碱，较弱的碱会发生烃化采用强碱，较弱的碱会发生烃化采用强碱，较弱的碱会发生烃化采用强碱，较弱的碱会发生ClaisenClaisenClaisenClaisen缩合副缩合副缩合副缩合副反应反应反应反应 iii iii iii iii 不对称酮的不对称酮的不对称酮的不对称酮的-烃化烃化烃化烃化1010.2.5 .2.5 C-烷化反应的特点烷化反应的特点n连串反应连串反应n可逆反应可逆反应n烷化质点和芳环上的异构化烷化质点和芳环上的异构化10.3 10.3 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 氨基上的氢氨基上的氢原子被烃基取代的反应叫做原子被烃基取代的反应叫做N- -烃化烃化反应用途用途：（1 1）引入）引入-CH2CH2OH、-CH2CH2CN极性、非水溶性基团；极性、非水溶性基团；（2 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 3）其它助剂、医药中间体其它助剂、医药中间体n用醇类作烷化剂的用醇类作烷化剂的N- -烷化反应烷化反应n用醇类作烷化剂的用醇类作烷化剂的N- -烷化反应烷化反应n用酯作烷化剂的用酯作烷化剂的N- -烷化反应烷化反应n用环氧乙烷作烷化剂的用环氧乙烷作烷化剂的N-N-烷化反应烷化反应n用烯烃作烷化剂的用烯烃作烷化剂的N- -烷化反应烷化反应nN- -芳基化（芳氨基化）芳基化（芳氨基化）1010.3.1 .3.1 用醇类作烷化剂的用醇类作烷化剂的N- -烷化反应烷化反应n反应历程反应历程 n特点特点 （1 1）以）以R+为活性质点的亲电取代反应；为活性质点的亲电取代反应； （2 2）使用强酸性催化剂以提供质子；）使用强酸性催化剂以提供质子； （3 3）连串反应；）连串反应； （4 4）受空间效应的影响，以高碳醇对芳胺进）受空间效应的影响，以高碳醇对芳胺进 行行N-N-烷化时，只得到一烷苯胺烷化时，只得到一烷苯胺 （5 5）可逆反应。

可逆反应K2/K1=1000K2/K1=1/4n重要品种重要品种 （1 1）N,N-N,N-二甲基苯胺二甲基苯胺（2 2）N-N-甲基苯胺甲基苯胺1010.3.2 .3.2 用卤烷作烷化剂的用卤烷作烷化剂的N- -烷化反应烷化反应n烷化剂烷化剂 R-I R-Br R-Cln主要产品：主要产品：N- -乙基乙基- -N- -苄基苯胺苄基苯胺1010.3.3 .3.3 用酯作烷化剂的用酯作烷化剂的N- -烷化反应烷化反应 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n用硫酸酯的用硫酸酯的N- -烷化烷化 （1 1）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； （2 2）有多个氨基时，可根据）有多个氨基时，可根据N原子的碱性，选原子的碱性，选 择性地对一个择性地对一个N烷基化；烷基化； （3 3）缺点：毒性大缺点：毒性大n用芳磺酸酯的用芳磺酸酯的N-烷化烷化1010.3.4 .3.4 用环氧乙烷作烷化剂的用环氧乙烷作烷化剂的N-N-烷化反应烷化反应n特点特点 （1 1）反应活性高，在）反应活性高，在N上引入上引入CH2CH2OH； （2 2）连串反应；）连串反应；K K1 1与与K K2 2相差不大相差不大（3 3）酸。