烴化有機(jī)單元合成反應(yīng)和要求

1、烴化有機(jī)單元合成反應(yīng)和要求概述N-烴化O-烴化芳環(huán)上的C-烴化烴基：烷基（-R） 烯基（-C=C-）、炔基（-CC-） 芳基（-Ar） 取代烴基(-CH2COOH,-CH2CH2OH,-CH2CH2CN) 在有機(jī)分子中的碳、硅、氮、磷、氧或硫原子上引入烴基的反應(yīng)，叫做烴化反應(yīng)。10.1 概述（1）鹵烷：CH3Cl, CH3I, C2H5Cl, C2H5Br, ClCH2COOH, Ph-CH2Cl;（2）酯類：(RO)2SO2, PhSO2OR, CH3-Ph-SO2OR, (RO)3PO;（3）醇類和醚類：CH3OH, C2H5OH, n-C4H9OH, C12H25OH, CH3OCH3,

2、 C2H5OC2H5;（4）環(huán)氧化合物： , ；（5）不飽和烴：CH2=CH2, CH3CH=CH2, R-CH=CH2, CH2=CHCN, CH2=CHCOOCH3, CHCH;（6）醛類和酮類：HCHO, CH3CHO, C3H7CHO, Ph-CHO, CH3COCH3, 烴化劑：10.2 N-烴化烴化試劑：醇、鹵烷、酯、烯烴、醛和酮、 環(huán)氧化合物等。 氨基上的氫原子被烴基取代的反應(yīng)叫做N-烴化反應(yīng)。用途：（1）引入-CH2CH2OH、-CH2CH2CN極性、非水溶性基團(tuán)；（2）制備季銨鹽型陽(yáng)離子化合物；（3）其它助劑、醫(yī)藥中間體。10.2.1 用醇類的N-烷化液相烷化法氣-固相接觸催

3、化烷化法10.2.1.1 液相烷化法強(qiáng)酸催化法 1 反應(yīng)歷程濃硫酸、濃鹽酸、三氯化磷反應(yīng)催化劑：凡是能促進(jìn)碳正離子生成的物質(zhì)，原則上都可以做為用醇進(jìn)行N-烷基化反應(yīng)的催化劑。一般經(jīng)常使用的是：濃硫酸三氯化磷芳磺酸 碘等。反應(yīng)手段（）原料不容易汽化時(shí)，一般使用高壓釜，液相反應(yīng)。（）原料容易汽化時(shí)，采用氣固相接觸催化法。重要產(chǎn)品（）芳香胺其中，N-甲基苯胺是用氣相法生產(chǎn)的（）脂肪胺C8C18的脂肪胺，可以用甲醇或乙醇等進(jìn)行烷基化，生成仲胺和叔胺。也可以用C8C18脂肪醇和小分子的胺反應(yīng)制得。 反應(yīng)特點(diǎn)以R+為活性質(zhì)點(diǎn)的親電取代反應(yīng)；使用強(qiáng)酸性催化劑以提供質(zhì)子；連串反應(yīng)；受空間效應(yīng)的影響，以高碳醇對(duì)

4、芳胺進(jìn)行N-烷化時(shí)，只得到一烷苯胺可逆反應(yīng)。k2/k1=1000k2/k1=1/4（3）生產(chǎn)實(shí)例N,N-二甲基苯胺N-乙基苯胺N-乙基苯胺60；N,N-二乙基苯胺2125；未反應(yīng)苯胺1519（4）缺點(diǎn)有無(wú)機(jī)鹽廢液需要處理需用耐酸高壓釜、間歇操作設(shè)備投資大生產(chǎn)能力低可逆反應(yīng)對(duì)單烷化的選擇性差臨氫烷化法（1）催化劑：骨架鎳、鈀/碳、錳/氧化鋁等（2）反應(yīng)歷程：10.2.1.2 氣-固相接觸催化烷化法催化劑：金屬和金屬氧化物優(yōu)點(diǎn)： （1）不需臨氫操作，可在接近常壓下進(jìn)行； （2）催化劑費(fèi)用低； （3）連續(xù)化生產(chǎn)，生產(chǎn)能力大； （4）副產(chǎn)物少，收率高，產(chǎn)品純度高，廢水少； （5）生產(chǎn)成本低。10.2.

5、2 用鹵烷的N-烷化用鹵代烴作N-烷基化試劑是工業(yè)上獲得仲胺或叔胺的常用方法之一因?yàn)椋海ǎ┓磻?yīng)條件溫和，一般不用高壓設(shè)備，反應(yīng)能在較低的溫度下進(jìn)行（）鹵代烴來(lái)源方便，有的鹵代烴價(jià)格比相應(yīng)的醇低（）適用范圍廣，幾乎所有的胺都可以用這種方法制得（4）鹵原子相同時(shí)，碳鏈越長(zhǎng)，活性越低1鹵代烴的反應(yīng)活性RI RBr RCl RFRI反應(yīng)活性最高，價(jià)格也高，一般不常用RF 很不活潑，很少用作烷基化試劑最常用的是RBr 和 RCl，如果反應(yīng)活性不夠的化，可以向反應(yīng)混合物中加入少量的NaI或 KI作催化劑2 主要影響因素烷化劑用量 二烷基副反應(yīng)的抑制： （1）使用不足量的鹵烷 （2）特殊抑制方法縛酸劑 Na

6、OH, Na2CO3, NaHCO3, Fe(OH)2, Ca(OH)2, CaCO3, MgO溫度和壓力 一般不超過(guò)100。低沸點(diǎn)鹵烷需高壓。相轉(zhuǎn)移催化劑 1,8-萘內(nèi)酰亞胺鈉鹽的相轉(zhuǎn)移催化法10.2.2.3 重要實(shí)例N,N-二乙基間氨基苯磺酸鈉N,N-二乙基-3-乙酰氨基苯胺 N-乙基-N-芐基苯胺10.2.3 用酯類的N-烷化以下酯可以用作N-烷基化試劑，活性和碘代烷相似。 硫酸二甲酯硫酸二乙酯 碳酸二甲酯碳酸二乙酯 苯磺酸酯和對(duì)甲苯磺酸酯 磷酸酯反應(yīng)特點(diǎn):()反應(yīng)活性高，一般可以在室溫下反應(yīng)()沸點(diǎn)高比相應(yīng)的鹵代烷高，容易操作。()價(jià)格適中硫酸二甲酯硫酸二乙酯碳酸二甲酯碳酸二乙酯只適合

7、于甲基化和乙基化，一分子的酯只能提供一個(gè)烷基，因?yàn)榱蛩釟漉セ蛱妓釟漉サ耐榛饔煤苋酢Ａ蛩岫柞サ亩拘?，有逐漸被碳酸二甲酯取代的趨勢(shì)。苯磺酸酯和對(duì)甲苯磺酸酯幾乎適合于所有的烷基化，但價(jià)格較高。磷酸酯少用。用硫酸酯的N-甲基化 （1）可在-NH2的N上烷基化而不影響-OH； （2）有多個(gè)氨基時(shí)，可根據(jù)N原子的堿性，選擇性地對(duì)一個(gè)N烷基化； （3）缺點(diǎn)：毒性大。10.2.4 用環(huán)氧化合物的N-烷化特點(diǎn)（1）反應(yīng)活性高，環(huán)氧乙烷的N-烷基化和氨水與環(huán)氧乙烷的反應(yīng)類似，反應(yīng)很容易發(fā)生，很難得到單一的仲胺，但能得到單一的叔胺（2）連串反應(yīng)；K1與K2相差不大（3）酸催化反應(yīng)。值得注意的是：環(huán)氧化合物還能

8、進(jìn)行季銨化反應(yīng)增進(jìn)食欲的肉毒堿是用類似方法合成的：10.2.5 用烯烴的N-烷化酸:CH3COOH、H2SO4、HCl、 、FeCl3 AlCl3、ZnCl2、CuSO4堿:三甲胺，三乙胺+催化劑碳碳雙鍵和胺的加成，需要在酸或堿的催化下完成普通的烯烴較難和胺通過(guò)加成發(fā)生N-烷基化反應(yīng)，但是當(dāng)烯烴被吸電子基團(tuán)活化之后，烯烴碳碳雙鍵顯正電性，容易發(fā)生加成。丙烯腈類碳碳雙鍵容易聚合，反應(yīng)中要加少量的阻聚劑如對(duì)苯二酚等10.2.5 用烯烴的N-烷化+普通的烯烴較難和胺通過(guò)加成發(fā)生N-烷基化反應(yīng)，但是當(dāng)烯烴被吸電子基團(tuán)活化之后，烯烴碳碳雙鍵顯正電性，容易發(fā)生加成。10.2.6 用醛或酮的N-烷化醛酮的N

9、-烷基化反應(yīng)與氨和醛酮的反應(yīng)類似，機(jī)理也完全一樣。防老劑4010制備一系列橡膠防老劑防老劑4020?10.2.7 N-芳基化（芳氨基化）鹵素化合物芳伯胺酚類烴化試劑芳環(huán)上的這些取代基一般都不活潑，因此需要比較苛刻的反應(yīng)條件這類反應(yīng)在實(shí)驗(yàn)室里用的少，在工業(yè)上用的比較多10.2.7.1 鹵素化合物的芳氨基化（1）硝基氯苯衍生物當(dāng)苯環(huán)上有吸電子基是，反應(yīng)會(huì)容易一些。（2）苯系溴或碘衍生物（4）蒽醌系和稠環(huán)系的氯衍生物和溴衍生物（3）四氯苯醌縛酸劑: MgO, Na2CO3, K2CO3, HNa, CH3COONa 溫度: 反應(yīng)難,高溫催化劑: CuSO4, CuCl, Cu10.2.7.2 芳伯胺

10、的芳氨基化兩分子伯胺反應(yīng)生成含兩個(gè)芳基的仲胺，原料伯胺可以相同也可以不同。反應(yīng)一般在強(qiáng)酸催化，并在高溫高壓下進(jìn)行, HCl、H2SO4、H3PO4、AlCl3、BF3、NH4BF4、PCl3、NaHSO3二苯胺N-苯基-1-萘胺-8-磺酸（苯基周位酸）N-苯基-2-氨基-5-萘酚-7-磺酸（N-苯基J酸）10.2.7.3 酚類的芳氨基化苯酚、間苯二酚、2-萘酚、1，4-二羥基蒽醌2-甲基-3-羥基二苯胺反應(yīng)條件和芳伯胺的芳氨基化類似。2-氯-4-羥基二苯胺10.3 O-烴化 醇羥基（R-OH）或酚羥基（Ar-OH）上的氫原子被烴基取代，生成二烷基醚、烷基芳基醚或二芳基醚的反應(yīng)叫做O-烴化反應(yīng)。

11、O-烷基化：烷氧基化O-芳基化：芳氧基化烷化試劑：醇（R-OH）、鹵化烷（R-X）、 環(huán)氧烷類等。產(chǎn)物：10.3.1 用醇類的O-烷化合成對(duì)稱脂肪醚的有效方法在硫酸催化下，可以得到醚，幾乎對(duì)所有的醇都有效，但是硫酸絕對(duì)不是最好的催化劑。已經(jīng)使用且最有發(fā)展前途的是固體酸堿催化劑用萘酚和甲醇或乙醇在硫酸催化下可以得到相應(yīng)的甲醚或乙醚丁二醇在用硫酰胺催化，回流脫水，可以得到THF10.3.2 用鹵烷的O-烷化鹵代烴的O-烷基化反應(yīng)，也叫Williamson反應(yīng)，是有效的合成對(duì)稱醚和不對(duì)稱醚的方法。反應(yīng)過(guò)程中，有HX生成，所以需要加縛酸劑。如果反應(yīng)物是醇，需要用強(qiáng)堿如金屬鈉，氫氧化鉀氫氧化鈉。如果反應(yīng)

12、物是酚，用碳酸鉀碳酸鈉碳酸氫鈉即可。反應(yīng)的活性依次是R-I R-Br R-Cl 當(dāng)R-Br R-Cl為烷基化試劑時(shí)，NaI KI 能催化反應(yīng)相轉(zhuǎn)移催化劑能有效催化Williamson反應(yīng)。用氯甲烷的O-烷化用氯乙酸的O-烷化用3-氯丙烯的O-烷化用環(huán)氧氯丙烷的O-烷化10.3.3 用酯類的O-烷化10.3.4 用環(huán)氧烷類的O-烷化RO(CH2CH2O)nH（2）堿催化：雙分子親電加成反應(yīng)催化劑 （1）酸催化劑：改性ZSM-5分子篩、MTZ烷基磺酸鹽、DH系列膨潤(rùn)土、BF3，Al2O3 （2）堿催化劑：NaOH，KOH，CH3COONa1)希望得到聚乙二醇醚的時(shí)候，多用堿催化3) 消泡劑GPE

13、甘油環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷共聚，分子量 消泡劑PPE季戊四醇環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷共聚，分子量平平加 系列 常用的是壬基酚聚氧乙烯醚， 產(chǎn)品商品名 OP系列2)10.3.5 用醛類的O-烷化醇和醛反應(yīng)可以生成縮醛和半縮醛，也可以看成是O-烷基化反應(yīng)。反應(yīng)一般用濃硫酸催化。這一反應(yīng)經(jīng)常用來(lái)保護(hù)醛或酮。10.3.6 用烯烴和炔烴的O-烷化醇羥基用烯烴的O-烷化醇羥基用乙炔的O-烷化10.3.7 O-芳基化（烷氧基化和芳氧基化）R-OHAr-OHO-芳基化烷基芳基醚二芳基醚10.3.7 O-芳基化（烷氧基化和芳氧基化）用芳鹵化合物為O-芳基化試劑普通的鹵代芳烴需要在很高的溫度下才能發(fā)生Williamson反應(yīng)當(dāng)

14、芳環(huán)上有吸電子基團(tuán)時(shí)，反應(yīng)會(huì)容易一些以上三個(gè)反應(yīng)如果用相轉(zhuǎn)移催化，效果會(huì)更好。10.4 芳環(huán)上的C-烴化反應(yīng)歷程：酸催化的親電取代反應(yīng)。芳環(huán)的活性: 當(dāng)芳環(huán)上有供電子基團(tuán)時(shí)：？定位效應(yīng)：定位規(guī)律只在？條件下有效（低溫，低濃度，弱催化劑，反應(yīng)時(shí)間短） 有機(jī)化合物分子中碳原子上的氫被烴基所取代的反應(yīng)叫做C-烴化反應(yīng)。烴化劑：烯烴； 鹵烷； 醇、醛、酮。 在Lewis酸催化作用下，芳烴及其衍生物與烯烴、鹵烷、酰鹵、酸酐等活性組分反應(yīng)形成新的C-C鍵的反應(yīng)，叫做傅氏反應(yīng)。 引入烷基的反應(yīng)叫做傅氏烷基化反應(yīng)； 引入?；姆磻?yīng)叫做傅氏?；磻?yīng)。C-烷化反應(yīng)的特點(diǎn)連串反應(yīng)控制不好的話，很容易得到多烷基化產(chǎn)物可逆反應(yīng)如果得到了二烷基化產(chǎn)物，可以加入原料，使之產(chǎn)生單烷基化產(chǎn)物烷化質(zhì)點(diǎn)和芳環(huán)上的異構(gòu)化芳胺在用烯烴進(jìn)行C-烷化時(shí)： （1）用質(zhì)子酸、Lweis酸或酸性氧化物作催化劑，則烷基優(yōu)先進(jìn)入芳環(huán)上氨基的對(duì)位； （2）如果用烷基鋁類催化劑，則烷基優(yōu)先進(jìn)入氨基的鄰位。 酚類在用烯烴進(jìn)行C-烷