第二章 烴化反應(yīng).ppt

1、第二章 烴化反應(yīng)Hydrocarbylation Reaction,定義：有機(jī)物分子中C、 N、 O被烴基取代的反應(yīng),烴基： 飽和 、不飽和 、 脂肪 、芳香,分類 1）按形成鍵的形式分類,C-OH（醇或酚羥基） 變?yōu)?OR醚 C-N(NH3) 變?yōu)椴⒅?、叔?C-C,分類 2）按反應(yīng)歷程分類,SN1 SN2 親電取代,分類 3）按烴化劑的種類分類,鹵代烷 ： RX 最常用 硫酸酯、 磺酸酯 醇 烯烴 環(huán)氧烷：發(fā)生羥乙基化 CH2N2：很好的重氮化試劑 羰基化合物: 縮合,應(yīng) 用,丁卡因藥效為普魯卡因的10倍,學(xué) 習(xí) 重 點,氧原子上的烴化反應(yīng)歷程、烴化劑種類、特點及應(yīng)用范圍 氮原子上的烴化

2、反應(yīng)歷程、烴化劑種類、特點及應(yīng)用范圍 伯胺的制備方法 芳烴的C-烴化（F-C反應(yīng))歷程、特點及影響因素 烯丙位、芐位、活性亞甲基化合物的C-烴化的反應(yīng)歷程及影響因素,第一節(jié)氧原子上的烴化反應(yīng),一 醇的O-烴化 1 鹵代烷為烴化劑 2 磺酸酯 3 環(huán)氧乙烷類作烴化劑 4 烯烴作為烴化劑 5 醇作為烴化劑 6 其它烴化劑 二 酚的O-烴化 1 烴化劑 2 多元酚的選擇性烴化,1 鹵代烷為烴化劑：,第一節(jié) 氧原子上的烴化反應(yīng) 一 醇的O-烴化,通式 Williamson 醚合成方法,結(jié)論：醇在堿的條件下與鹵代烷生成醚,1 鹵代烷為烴化劑：醇在堿的條件下與鹵代烷生成醚,反應(yīng)機(jī)理：SN1,第一節(jié) 氧原子

3、上的烴化反應(yīng) 一 醇的O-烴化,1 鹵代烷為烴化劑：醇在堿的條件下與鹵代烷生成醚,反應(yīng)機(jī)理：SN2,第一節(jié) 氧原子上的烴化反應(yīng) 一 醇的O-烴化,伯鹵代烷RCH2X按SN2歷程 隨著與X相連的C的取代基數(shù)目的增加越趨向SN1,1 鹵代烷為烴化劑：醇在堿的條件下與鹵代烷生成醚,第一節(jié) 氧原子上的烴化反應(yīng) 一 醇的O-烴化,例如：伯醇在弱堿存在下與氯代三苯基甲烷反應(yīng)，屬 SN1機(jī)理，-葡萄糖甲苷的6-羥基三苯甲基化。,1 鹵代烷為烴化劑：醇在堿的條件下與鹵代烷生成醚,第一節(jié) 氧原子上的烴化反應(yīng) 一 醇的O-烴化,例如：二叔丁醚的制備 由于叔丁醇鉀是強(qiáng)堿，位阻大，不能對鹵代叔丁烷SN1反應(yīng)，而發(fā)生E

4、2消除。因而常用叔丁醇與氯代叔丁烷在有位阻的堿存在下反應(yīng)。按SN1進(jìn)行，可得到二叔丁醚，i-Pr2NEt是縛酸劑。,1 鹵代烷為烴化劑：醇在堿的條件下與鹵代烷生成醚,影響因素 a. RX的影響,第一節(jié) 氧原子上的烴化反應(yīng) 一 醇的O-烴化,1 鹵代烷為烴化劑：醇在堿的條件下與鹵代烷生成醚,影響因素 a. RX的影響,第一節(jié) 氧原子上的烴化反應(yīng) 一 醇的O-烴化,1 鹵代烷為烴化劑：醇在堿的條件下與鹵代烷生成醚,影響因素 b. 醇的影響,第一節(jié) 氧原子上的烴化反應(yīng) 一 醇的O-烴化,1 鹵代烷為烴化劑：醇在堿的條件下與鹵代烷生成醚,影響因素 c. 催化劑 d. 溶劑影響 催化劑: 溶劑: 過量醇

5、 （即是溶質(zhì)又是溶劑）,第一節(jié) 氧原子上的烴化反應(yīng) 一 醇的O-烴化,1 鹵代烷為烴化劑：醇在堿的條件下與鹵代烷生成醚,副反應(yīng):消除反應(yīng),第一節(jié) 氧原子上的烴化反應(yīng) 一 醇的O-烴化,1 鹵代烷為烴化劑：醇在堿的條件下與鹵代烷生成醚,副反應(yīng): 消除反應(yīng),第一節(jié) 氧原子上的烴化反應(yīng) 一 醇的O-烴化,2 磺酸酯類為烴化劑：主要指芳磺酸酯，引入較大的烴基,第一節(jié) 氧原子上的烴化反應(yīng) 一 醇的O-烴化,2 磺酸酯類為烴化劑：主要指芳磺酸酯，引入較大的烴基,第一節(jié) 氧原子上的烴化反應(yīng) 一 醇的O-烴化,縮酮,3 環(huán)氧乙烷類作烴化劑（羥乙基化反應(yīng)）,第一節(jié) 氧原子上的烴化反應(yīng) 一 醇的O-烴化,反應(yīng)機(jī)理

6、：a 酸催化 R為供電子基或苯，在a處斷裂 R為吸電子基得b處斷裂產(chǎn)物,3 環(huán)氧乙烷類作烴化劑（羥乙基化反應(yīng)）,第一節(jié) 氧原子上的烴化反應(yīng) 一 醇的O-烴化,反應(yīng)機(jī)理：b 堿催化 SN2 雙分子親核取代，開環(huán)單一，立體位阻原因為主，反應(yīng)發(fā)生在取代較少的碳原子上,3 環(huán)氧乙烷類作烴化劑（羥乙基化反應(yīng)）,第一節(jié) 氧原子上的烴化反應(yīng) 一 醇的O-烴化,實例,4 烯烴作為烴化劑,醇對烯烴雙鍵進(jìn)攻，加成而生成醚。烯烴結(jié)構(gòu)中若無極性基團(tuán)存在， 反應(yīng)不易進(jìn)行；只有當(dāng)雙鍵兩端連有吸電子基，才能反應(yīng)。 吸電子基： 實例：,第一節(jié) 氧原子上的烴化反應(yīng) 一 醇的O-烴化,5 醇作為烴化劑 6 其它烴化劑,醇：通常加

7、酸作催化劑，如 H2SO4、H3PO4、TsOH、 HCl氣體,第一節(jié) 氧原子上的烴化反應(yīng) 一 醇的O-烴化,其它烴化劑：,第一節(jié) 氧原子上的烴化反應(yīng) 二、醇、酚羥基的保護(hù),理想的保護(hù)基的要求是： 引入保護(hù)基的試劑應(yīng)易得，穩(wěn)定無毒； 保護(hù)基不帶有或不引入手性中心； 保護(hù)基在整個反應(yīng)中是穩(wěn)定的； 保護(hù)基的引入及脫除，吸收是定量的。,第一節(jié) 氧原子上的烴化反應(yīng) 二、醇、酚羥基的保護(hù),第一節(jié) 氧原子上的烴化反應(yīng) 二、醇、酚羥基的保護(hù),1.甲醚保護(hù)基 酚甲醚對一般酸、堿、親核試劑、氧化劑和還原劑是穩(wěn)定的。 氫鹵酸回流脫保護(hù)基，條件比較劇烈，只有當(dāng)分子中其他部分沒有敏感基因時才較適宜。,第一節(jié) 氧原子上

8、的烴化反應(yīng) 二、醇、酚羥基的保護(hù),吡啶鹽酸鹽熔融 脫烷基效果好，但能帶來其他結(jié)構(gòu)或立體化學(xué)上的變化。,第一節(jié) 氧原子上的烴化反應(yīng) 二、醇、酚羥基的保護(hù),三溴化硼的脫甲基 作用較強(qiáng)，而條件又較緩和，反應(yīng)可在室溫或低于室溫下，加惰性試劑（如戊烷、苯或二氯甲烷 ）進(jìn)行，一般在脫甲基時不伴隨其他反應(yīng)。,反應(yīng)機(jī)理如下：,特點： 三氯化硼能選擇性的對羰基鄰位的甲氧基脫除保護(hù)，而對間位甲氧基則無影響。,第一節(jié) 氧原子上的烴化反應(yīng) 二、醇、酚羥基的保護(hù),第一節(jié) 氧原子上的烴化反應(yīng) 二、醇、酚羥基的保護(hù),三溴化鋁及三氯化鋁脫甲醚 可以選擇性地斷裂羰基的鄰及對位或相當(dāng)于迫位的甲氧基團(tuán)。 三碘化鋁/乙硫醇，可在室溫

9、或更低溫度，在幾分鐘內(nèi)脫除甲基。,第一節(jié) 氧原子上的烴化反應(yīng) 二、醇、酚羥基的保護(hù),2、 叔丁醚保護(hù)基 叔丁醚對堿及催化氫化是穩(wěn)定的，但對酸敏感。,三氟醋酸在室溫下處理.,第一節(jié) 氧原子上的烴化反應(yīng) 二、醇、酚羥基的保護(hù),第一節(jié) 氧原子上的烴化反應(yīng) 二、醇、酚羥基的保護(hù),3.烯丙醚保護(hù)基 烯丙醚在中等酸性及堿性條件下是穩(wěn)定. 在強(qiáng)堿條件下（叔丁醇鉀DMSO，100）能轉(zhuǎn)變成異構(gòu)的烯醚。烯醚很容易被酸水解，或在中性條件下用氯化汞處理斷開 用過渡金屬試劑Rh可在緩和條件下選擇性脫去烯丙基，而不影響分子中存在的其他烷基醚、芳醚、酯及許多常見官能團(tuán)。,第一節(jié) 氧原子上的烴化反應(yīng) 二、醇、酚羥基的保護(hù),

10、4.芐醚保護(hù)基 芐基廣泛用于保護(hù)糖類及氨基酸中的醇羥基。也是酚常用的保護(hù)基。芐醚常常是結(jié)晶性固體，它對堿、某些親核試劑及氧化劑、氫化鋁鉀是穩(wěn)定的。對于通常用于脫去異亞丙基及亞芐基，以及將甲苷變?yōu)橛坞x糖的酸性水解條件也是穩(wěn)定的. 它在中性溶液和室溫條件下催化氫解。,第一節(jié) 氧原子上的烴化反應(yīng) 二、醇、酚羥基的保護(hù),5.三芳基甲醚保護(hù)基 三苯甲基廣泛應(yīng)用于保護(hù)糖、核苷及甘油酯中的伯醇基，但在甾類化學(xué)中用得較少。它特別適用于選擇性封鎖多元醇中的伯醇基。對堿及其他親核性試劑是穩(wěn)定的。,在酸性條件下，則不穩(wěn)定。 在80醋酸中回流； 氯化氫/氯仿以及在0時用溴化氫（計算量）/冰醋酸。 將三苯甲醚衍生物吸附

11、在硅膠柱上保持?jǐn)?shù)小時，三苯甲基即可在非常緩和條件下脫除。,第一節(jié) 氧原子上的烴化反應(yīng) 二、醇、酚羥基的保護(hù),6.甲氧甲醚（甲縮醛）保護(hù)基 甲氧甲醚可作為酚的保護(hù)形式。對堿、格式試劑、丁基鋰、催化氫化及羧酸等都很穩(wěn)定。 ArOCH2OCH3 硫酸/醋酸中加熱三分鐘即可。但對多元酚保護(hù)有些問 題，水解所得甲醛易于在酸催化下反應(yīng)而得聚合物。,第一節(jié) 氧原子上的烴化反應(yīng) 二、醇、酚羥基的保護(hù),7.甲氧乙氧甲醚保護(hù)基 適用于伯、仲和叔羥基的保護(hù). 在強(qiáng)堿、還原劑有機(jī)金屬試劑、氧化劑及弱酸條件下都是穩(wěn)定的。它可以在醋酸酯、苯甲酸酯、芐醚、烯丙醚、四氫吡喃醚、叔丁基二甲基硅烷醚、三氯乙醚、或甲硫甲醚等保護(hù)基

12、存在下選擇性脫除。,MeOCH2CH2OCH2OR,脫保護(hù)僅需在非質(zhì)子溶劑中，用弱Lewis酸（如無水溴化鋅）在室溫下攪拌即可。,第一節(jié) 氧原子上的烴化反應(yīng) 二、醇、酚羥基的保護(hù),第一節(jié) 氧原子上的烴化反應(yīng) 二、醇、酚羥基的保護(hù),8、 四氫吡喃醚保護(hù)基 最常用的醇羥基保護(hù)方法之一,但在酚中用得較少.它廣泛應(yīng)用與炔醇、甾類及核苷酸的合成。在糖、甘油酯及多肽化學(xué)中則應(yīng)用較少。對強(qiáng)堿、格式試劑、烷基鋰、氫化鋁鋰及烴化、酰基化試劑是穩(wěn)定的.,在緩和條件下酸催化水解（用0.1N鹽酸在室溫下處理）,第二節(jié) 氮原子上的烴化反應(yīng),概 述 氨基上的氫原子被烴基取代的反應(yīng)叫N-烴化。 鹵代烴與氨或伯、仲胺之間進(jìn)行

13、的烴化反應(yīng)是合成胺類的主要方法之一。氨或胺都具有堿性，親核能力較強(qiáng)，因此比羥基更容易烴化。 一、胺及脂肪胺的N-烴化 二、芳香氨及雜環(huán)胺的N-烴化 三、 氨基的保護(hù),第二節(jié)氮原子上的烴化反應(yīng),1、伯胺的制備 2、仲胺的制備 3、 叔胺的制備,一、氨及脂肪胺的N-烴化,第二節(jié)氮原子上的烴化反應(yīng) 一、氨及脂肪胺的N-烴化,1 伯胺的制備,影響因素：,1 ）用大大過量的氨與鹵代烴反應(yīng),第二節(jié)氮原子上的烴化反應(yīng) 一、氨及脂肪胺的N-烴化,1 伯胺的制備,1 ）用大大過量的氨與鹵代烴反應(yīng),C. R相同 RIRBrRClRF,第二節(jié)氮原子上的烴化反應(yīng) 一、氨及脂肪胺的N-烴化 1 伯胺的制備,烴化反應(yīng)加入

14、氯化銨硝酸銨或醋酸銨等鹽類，因增加了銨離子，使氨的濃度增高，將有利于反應(yīng)進(jìn)行。,第二節(jié)氮原子上的烴化反應(yīng) 一、氨及脂肪胺的N-烴化 1 伯胺的制備,2 ） Gabriel反應(yīng),第二節(jié)氮原子上的烴化反應(yīng) 一、氨及脂肪胺的N-烴化 1 伯胺的制備,2 ） Gabriel反應(yīng),第二節(jié)氮原子上的烴化反應(yīng) 一、氨及脂肪胺的N-烴化 1 伯胺的制備,2 ） Gabriel反應(yīng),例：若鹵代烴中有兩個活性官能團(tuán)，則可進(jìn)一步反應(yīng)。如抗瘧藥伯胺喹的合成。,第二節(jié)氮原子上的烴化反應(yīng) 一、氨及脂肪胺的N-烴化 1 伯胺的制備,3） 改良的 Gabriel反應(yīng),第二節(jié)氮原子上的烴化反應(yīng) 一、氨及脂肪胺的N-烴化 1 伯

15、胺的制備,4） Delepine反應(yīng),第二節(jié)氮原子上的烴化反應(yīng) 一、氨及脂肪胺的N-烴化 1 伯胺的制備,5） 還原烴化,醛或酮在還原劑存在下與NH3、伯胺、仲胺反應(yīng)，氮上引入烷基的反應(yīng),第二節(jié)氮原子上的烴化反應(yīng) 一、氨及脂肪胺的N-烴化 1 伯胺的制備,6） Leuckart反應(yīng),第二節(jié)氮原子上的烴化反應(yīng) 一、氨及脂肪胺的N-烴化 1 伯胺的制備,特 點,（1）N上引入的碳數(shù)與醛酮的碳數(shù)一致 （2）低級脂肪醛與NH3 在H2/Ni條件下，得混合物（當(dāng)C4，得伯 胺，因為位阻的影響 （3）反應(yīng)活性：醛酮 脂肪族芳香族 無立體位阻有立體位阻,第二節(jié)氮原子上的烴化反應(yīng) 一、氨及脂肪胺的N-烴化 1

16、 伯胺的制備,舉例,第二節(jié)氮原子上的烴化反應(yīng) 一、氨及脂肪胺的N-烴化 2 仲胺的制備,2 仲胺的制備 1） 仲鹵代烴與NH3、伯胺反應(yīng)得仲胺,用三氟甲磺酸酐?；?，然后烴化、還原，可得仲胺,第二節(jié)氮原子上的烴化反應(yīng) 一、氨及脂肪胺的N-烴化 2 仲胺的制備,3）亞磷酸二酯與伯胺反應(yīng)，對氮封鎖令其只剩一個氫，再與鹵代烴烴化、水解，也可得仲胺。 4） Hinsberg反應(yīng),第二節(jié)氮原子上的烴化反應(yīng) 一、氨及脂肪胺的N-烴化 2 仲胺的制備,5）氨還原烴化制備仲胺： 6） Leuckart反應(yīng)：,第二節(jié)氮原子上的烴化反應(yīng) 一、氨及脂肪胺的N-烴化 3 叔胺的制備,2）仲胺變?yōu)殇圎}，再烴化,DMF

17、或萘,+,DMF或萘,+,1） 仲胺與鹵代烴,3）磷鎓鹽與仲胺反應(yīng),第二節(jié)氮原子上的烴化反應(yīng) 一、氨及脂肪胺的N-烴化 3 叔胺的制備,5） Leuckart反應(yīng),4）還原烴化,第二節(jié)氮原子上的烴化反應(yīng) 二、芳香氨及雜環(huán)胺的N-烴化,a. 用鹵代烴作烴化劑 b 用醇的N-烷化 c. 用酯類為烴化劑 d. 芳香伯胺轉(zhuǎn)化法 e. 還原法,第二節(jié)氮原子上的烴化反應(yīng) 二、芳香氨及雜環(huán)胺的N-烴化,例如：由氯乙酸與苯胺制苯胺基乙酸時，除要用過量的苯胺外，在水介質(zhì)中還要加入氫氧化亞鐵，使苯胺基乙酸以鐵鹽的形式沉淀析出。 2C6H5NH2 + 2ClCH2COOH + Fe(OH)2 + 2NaOH (C6

18、H5NHCH2COO)2Fe + 2NaCl + 4H2O,當(dāng)芳胺與鹵烷的摩爾比例大于1：2時，可得收率高的N，N-二烷基叔胺；在使用摩爾比為1：1時，得到的N-烷基仲胺中總是含有一定量N，N-二烷基叔胺。,第二節(jié)氮原子上的烴化反應(yīng) 二、芳香氨及雜環(huán)胺的N-烴化,2醇作烴化劑 由于醇是弱烷化劑，而芳胺的堿性也較弱，反應(yīng)需要相當(dāng)高的反應(yīng)溫度，并要用催化劑加速。,第二節(jié)氮原子上的烴化反應(yīng) 二、芳香氨及雜環(huán)胺的N-烴化,3. 用酯類為烴化劑 硫酸酯、芳磺酸酯和磷酸酯等強(qiáng)酸的烷基酯都是N-烴化劑。,硫酸二甲酯 ArNH2+CH3-O-SO2-O-CH3 ArNHCH3+HO-SO2-O-CH3,第二節(jié)

19、氮原子上的烴化反應(yīng) 二、芳香氨及雜環(huán)胺的N-烴化,第二節(jié)氮原子上的烴化反應(yīng) 二、芳香氨及雜環(huán)胺的N-烴化,4. 芳香伯胺轉(zhuǎn)化法,5. 還原法,第二節(jié)氮原子上的烴化反應(yīng) 二、芳香氨及雜環(huán)胺的N-烴化,(Ph)2NH Ph2NMe 伯胺與羰基化合物縮合成Schiffs堿，用Raney鎳或鉑催化氫化，得到收率很高的仲胺。,HCHO/H2/Pt,保護(hù)方法：,第二節(jié)氮原子上的烴化反應(yīng) 三、 氨基的保護(hù),將胺質(zhì)子化或聚合，用去氮原子上的未共用電子對，以削弱其親核性能； ?；苌?，由于氨基氮上未共用電子對與羰基p共軛，大大減弱氨基親核性能。酰基衍生物包括酰胺、鹵代酰胺、苯二甲酰胺、氨基甲酸酯類等； 烴基衍

20、生物。,第二節(jié)氮原子上的烴化反應(yīng) 三、 氨基的保護(hù),(Ph3CH)三苯甲基由于空間位阻提供了較好的保護(hù)，又易于在緩和條件下脫去。,RX: 烷基鹵代烴,環(huán)烷基鹵代烴 芳環(huán): 苯環(huán),芳雜環(huán) 催化劑: AlX3, ZnCl2, FeCl3, SnCl4, HF, H2SO4, H3PO4,第三節(jié) 碳原子上的烴化反應(yīng) 一、芳環(huán)上的烴化反應(yīng) (付-克反應(yīng)) 1 反應(yīng)式,1 反應(yīng)式,第三節(jié) 碳原子上的烴化反應(yīng) 一、芳環(huán)上的烴化反應(yīng) (付-克反應(yīng)) 2 反應(yīng)機(jī)理,2 反應(yīng)機(jī)理 ：C+ 離子對芳環(huán)的親電進(jìn)攻,(1) RX (ROH、烯烴也可作烴化試劑）,a 當(dāng)R相同時: 在催化劑存在下 RFRClRBrRI

21、一般來說, 鹵代芳烴不反應(yīng) b 當(dāng)X相同時 RCH=CH2X PhCH2X(CH3)3X R2CHXRCH2XCH3X,第三節(jié) 碳原子上的烴化反應(yīng) 一、芳環(huán)上的烴化反應(yīng) (付-克反應(yīng)) 3 影響因素,3 影響因素,(2) 芳烴的結(jié)構(gòu),a 有供電基取代的芳烴無供電基取代的芳烴 引入一個烴基后更易發(fā)生烴化反應(yīng)，但要考慮立體位阻 b 多鹵代苯、硝基苯以及單獨帶有酯基、羧基、腈基的吸電子基團(tuán)，不發(fā)生付-克反應(yīng)， 可作為反應(yīng)溶劑，但連有供電子 基后可發(fā)生F-C反應(yīng),第三節(jié) 碳原子上的烴化反應(yīng) 一、芳環(huán)上的烴化反應(yīng) (付-克反應(yīng)) 3 影響因素,(3) 含有-NH2、-NR2的苯環(huán),一般不發(fā)生F-C反應(yīng),(4) 催化劑,第三節(jié) 碳原子上的烴化反應(yīng) 一、芳環(huán)上的烴化反應(yīng) (付-克反應(yīng)) 3 影響因素,(5) 溶劑,第三節(jié) 碳原子上的烴化反應(yīng) 一、芳環(huán)上的烴化反應(yīng) (付-克反應(yīng)) 3 影響因素,(1) 當(dāng)烴基的碳原子數(shù) 3時, 發(fā)生異構(gòu)化反應(yīng), 溫度升高, 異構(gòu)化比例增加,第三節(jié) 碳原子上的烴化反應(yīng) 一、芳環(huán)上的烴化反應(yīng) (付-克反應(yīng)) 4 副反應(yīng),4 副反應(yīng),第三節(jié) 碳原子上的烴