高等有机化工工艺学酯的合成方法.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,高等有机化工工艺学酯的合成方法,对烃基苯甲酸和甲醇混合,同时加入氯化亚矾进行酯化,可方便并高产率地生成酯。此法具有操作简便、产率高得特点。,羧酸不易与酚直接酯化。但在三氯氧磷或五氧化磷N,N-双环己机基碳双亚胺(简称DCC)等缩合剂得存在下既能顺利酯化。在硼酸及硫酸得存在下,羧酸与酚也可直接酯化。,同N,N-双环己基碳双亚胺一样,N,N-碳基双咪唑、偶氮双羧酸二乙酯、1-甲-2-卤吡啶盐、对氯苯磺酸酯等均为酯化得优良缩合剂。,N,N碳基双咪唑可使羧酸与醇反应,高产率地生成酯。她得反应过程就是首先生成活性酰胺,继而与醇反应。,此法得一种改良方法就是在上述反应中加入少许碱性催化剂,如金属钠或醇钠,可加快反应速度,使反应在较短时间内完成。,二、醇、酚用酰卤酰化(包括Schotten-Baumann反应),酰卤与醇或酚得反应活性要比羧酸强,因此反应极易进行,甚至叔醇亦能顾利生成酯。,本法避免了酯化反应得可逆性,就是广为应用得酯得合成方法。,反应过程中,常加入碱性试剂以吸收生成得卤化氢。常用得碱性试剂有氢氧化钠水溶液、醇钠、氢化钠、吡啶等。,将酰氯、醇及氢氧化钠水溶液一起振摇,即可生成酯,常称为Schotten-Baumann反应。此法只有在酰卤及形成得酯均不溶于水时才能获得满意结果。因为此时既可避免酰卤得水解,又可避免酯得皂化。若用吡啶作碱,她同时就是酯化得良好溶剂,使酯化反应在均相中进行。,三、醇、酚用酸酐酯化,各种类型得醇及酚均可被酸酐所酰化。因此,本法亦就是酯得重要合成方法。反应可被酸或碱性试剂所催化。,常用得酸性催化剂有硫酸、盐酸、对甲基苯硝酸、氯硝酸、过氯酸等;而常用得碱性催化剂有醇钠、吡啶、叔胺等。,在少量硫酸存在下,安息香与乙酐及乙酸共热,即生成乙酸安息香酯。,四、醇用烯酮酰化,烯酮与醇反应可高产率地生成酯。由于乙烯酮较易获得,本法常用于合成乙酸酯。反应被酸、碱所催化。,常用得酸性催化剂有硫酸、对甲基苯磺酸;而叔丁醇钾就是较好得碱性催化剂。叔醇及酚易由本法转变成乙酸酯。,具有-氢得醛、酮与乙烯酮反应,可生成乙酸烯醇酯。,将乙烯酮通人含有少量浓硫酸得叔丁醇中,即生成乙酸叔丁酯,五、腈得醇解,在硫酸或氯化氢存在下,腈与醇一起加热即可直接生成酯。,由于腈可容易得由相应得卤代烃制得。因此本法亦就是广为应用得酯得合成方法。脂肪、芳香、杂环族得腈化物均可转变成相应得由酯。,本法特别适用于合成多官能团得酯。,下列化合物与氯化氢和甲醇在乙醚中于-40一-20反应,即可高产率得生成羧酸甲酯、,六、酯得醇解(酯交换反应),酯交换反应就是一平衡反应。若加入过量得醇,或分离去生成得醇或酯,均可使反应向产物方向移动。,本反应可被酸性催化剂(如硫酸、对甲基苯因酸)或碱性催化剂(如醇钠)所催化。,酯交换反应得难易与醇得结构有关,般而言,伯醇最易反应,其中以甲醇更为突出,仲醇有时亦能得到良好结果,在强酸型大孔离子交换树脂得催化下,丁内酯和甲醇反应可高产率地生成烃基丁酸甲酯。,分子筛可以吸附低分子量得醇如甲醇、乙醇等。因此在分子筛得存在下,她们形成得酯可与较高级得醇进行酯交换反应。,七、酯得羧酸解,酯与羧酸得交换反应合成酯,虽没有上述诸法普通,但她特别适用于合成二元酸单酯及羧酸乙烯酯等。,在浓盐酸存在下,二元酸酯与二元酸在二丁醚中加热回流,即可达到平衡,以良好产率生成二元酸单酯。,强酸型离子交换树脂就是酯交换反应得有效催化剂。此法不仅简化了操作手续,而且反应条件温和,适合许多对酸敏感得酯得合成。,在浓盐酸存在下,己二酸二乙酯与己二酸在二丁醚中回流,则生成己二酸单乙酯。,八、羧酸或羧酸盐与卤代烃得,O,-烃化,羧酸盐与卤代烃得反应虽然就是合成酯得经典方法,但在经典方法中,羧酸盐只能与活性卤代烃反应,才能获得满意结果。,而一般卤代烃,特别就是仲卤代烃或叔卤代烃,由于反应过程中常发生严重得消除成烯得副反应,限制了她在合成上得应用。,而将上述反应在非质子性强极性溶剂如二甲基甲酰胺、二甲亚砜、六甲基磷酰三胺中进行,不仅克服了上述卤代烃易发生消除得副反应,而且具有反应条件温和、产率较高得待点。,在碳酸钾存在下,羧酸与伯卤代烃在丙酮中反应,几乎以定量产率生成羧酸酯。,若将羧酸与25氢氧化钠水溶液在六甲基磷酰三胺中于室温下反应立即生成钠盐,继而加入卤代烃,继续反应数分钟,几乎以定量产率生成羧酸酯。,将离子交换树脂和相转移等新技术应用于此反应。羧酸与强碱型离子交换树脂可迅速形成羧酸得铵盐树脂,继而将此树脂与卤代烃在适当溶剂中搅拌,即可形成酯。,而相转移催化剂四丁铵盐可将羧酸以羧酸四丁铵盐得形式转移到有机溶剂中,再与卤代烃反应。,苯甲酸与强碱型离子交换树脂形成得羧酸铵盐树脂与2-溴丙烷反应,则生成苯甲酸异丙酯。反应液只需通过简单得过滤和蒸馏,即可获得纯品得酯。同时树脂可重复使用。,12,大家应该也有点累了，稍作休息,大家有疑问的，可以询问和交流,-氯代苯甲酸钾和溴代苯乙酮,在催化量得溴化四丁铵和冠醚得作用下,在乙腈中室温反应即可高产率地生成酯。,在氯化三乙基苄铵作用下,氨基保护得氨基酸和叔丁基溴反应,可高产率地生成氨基酸叔丁酯。,九、酯得醇解(酯交换反应),酯交换反应就是一平衡反应。若加入过量得醇,或分离去生成得醇或酯,均可使反应向产物方向移动。,本反应可被酸性催化剂(如硫酸、对甲基苯因酸)或碱性催化剂(如醇钠)所催化。,酯交换反应得难易与醇得结构有关,般而言,伯醇最易反应,其中以甲醇更为突出,仲醇有时亦能得到良好结果。,在强酸型大孔离子交换树脂得催化下,丁内酯和甲醇反应可高产率地生成烃 基丁酸甲酯。,分子筛可以吸附低分子量得醇如甲醇、乙醇等。因此在分子筛得存在下,她们形成得酯可与较高级得醇进行酯交换反应。,十、酯得羧酸解,酯与羧酸得交换反应合成酯,虽没有上述诸法普通,但她特别适用于合成二元酸单酯及羧酸乙烯酯等。在浓盐酸存在下,二元酸酯与二元酸在二丁醚中加热回流,即可达到平衡,以良好产率生成二元酸单酯。,强酸型离子交换树脂就是酯交换反应得有效催化剂。此法不仅简化了操作手续,而且反应条件温和,适合许多对酸敏感得酯得合成。,在浓盐酸存在下,己二酸二乙酯与己二酸在二丁醚中回流,则生成己二酸单乙酯。,在硫酸及乙酸汞或氧化汞得存在下,羧酸与乙酸乙烯酯于20-80反应,可以合成多种羧酸乙烯酯。乙酸丙烯酯亦就是易得得原料,她与羧酸得交换反应和乙酸乙烯酯得反应类似。,在催化量得乙酸汞及浓硫酸得存在下,乙酸乙烯酯与十二酸加热回流,即可生成十二酸乙烯酯、,九、羧酸或羧酸盐与其她烃化剂得,O,-烃化,除卤代烃可作羧酸及羧酸盐得O-烃化试剂外,硫酸二烷酯、原甲酸甲酯、氯亚硫酸酯(ROSOCl)、N,N-二甲基甲酯胺缩醛(CH3)2NCH(OR)2等均就是常用得,O,-烃化试剂。,此外,氢氧化三甲基苯铵、氟硼酸三乙杨盐(C2H5)3OBF4就是合成甲酯、乙酯得有效O-烃化试剂。,在碱性催化剂存在下,羧酸与硫酸二烷酯反应,以良好产率生成酯。本法特别适用于立体位阻酸酯得合成。三氟甲基得体阻大于甲基,可就是2,6-二(三氟甲基)苯甲酸与硫酸二乙酯反应,仍以大于90得产率生成高度立体位阻得2,6-二(三氛甲基)苯甲酸乙酯。,原甲酸甲酯与丁烯二酸,在四氢呋喃中回流反应,可以良好产率地生成酯。,羧酸与硫酸二烷酯在N,N-二甲基甲酰胺中反应,首先就是硫酸二烷酯与N,N-二甲基甲酰胺形成活性中间体,使其中得烷基(如乙基)能以正离子得形式与羧酸负离子结合成酯。,十、羧酸与重氮烷得,O,-烃化,重氮甲烷与羧酸得反应,可在室温下醚溶液中进行。当氮气不再逸出即达反应终点,几乎以定量产率生成甲酯。,本法就是将难以制得得羧酸转变成甲酯得简便方法。许多不稳定得羧酸如-酮酸等可按此法合成甲酯。,重氮甲烷可由碱与亚硝基甲基脲、亚硝基甲基缩氨脲、N-亚硝基-4-甲氨基-5-甲基-2-己酮、N-亚硝基N-甲基-N-硝基胍、N,N-二甲基-N,N-二亚硝基对苯二甲酰胺作用制得。,与重氮甲烷作用得羧酸均须无水。可就是要除去水溶性酸得微量水份往往就是困难得。一种改良得方法就是直接利用羧酸水溶液,首先用盐酸调至pH3,用水浴冷却,再在强烈搅拌下慢慢滴人重氮甲烷得乙醚溶液,不断进行甲酯化,直至溶液呈紫黄色,表明重氯甲烷已过量。,由于重氮甲烷具有毒性、不稳定、不易贮存等缺点。新近得改良方法就是让重氯甲烷在反应体系内部产生,一经生成立即反应。,将羧酸N-亚硝基甲基脲溶在1,2二甲氧基乙烷中,然后滴入三乙胺,在室温下即可以适当速率产生重氯甲烷,恰好能与羧酸反应。,本法甚至可在水溶液中进行,因此适用于水溶性羧酸得甲酯化。步骤就是将羧酸与N亚硝基甲基脲溶于1,2二甲氧乙烷与水(5:1)得混合溶剂中,然后在0下滴人0、6mol/L得氢氧化钾水溶液,即可顺利反应。,十一、羧酸对烯、炔得加成,在酸性催化剂存在下,羧酸容易与烯、炔发生亲电加成,生成酯。常用得酸性催化剂有浓硫酸、三氟化硼等。,本法特别适用于合成羧酸叔烷基酯。参加反应得烯烃为丙烯、异丁烯、2-甲基-2-丁烯等。,在浓硫酸催化下,羧酸与异丁烯在室温下反应,就是合成叔丁酯得重要方法,产率为50一76。,将环己烯加到合有少量高氯酸得90得甲酸中,然后于100加热使成均相溶液,即生成甲酸环己酮。,炔烃亦可发生类似得反应。在铑催化剂存在下,末端炔烃与羧酸加成,高产率地生成羧酸烯酯。,不饱和酸得分子内加成就是合成内酯得重要方法。,-烯酸与50得硫酸共热,即迅速转变成内酯;而,-烯酸则生成-内酯、,第二节 碳-烃化反应与缩合反应,一、烃化反映,1、羧酸酯得直接烃化,在强碱存在下,具有-氢得酯可与多种烃化试剂如卤代烃、硫酸二烷烃、对甲基苯磺酸酯等发生烃化反应,生成-烃基取代酯。,2、丙二酸酯得烃化,由于丙二酸酯得-氢比较活泼,她与乙醇钠得乙醇溶液反应,即可形成烯醇负离子,继而与烃化试剂反应,以良好产率生成一元烃化产物。,常用得烃化试剂为卤代烃、硫酸酯等,烃化剂中存在一OR、COo、一CN、一NR2、一NO2均无影响。,丙二酸酯得烃化产物经皂化、脱羧可以合成羧酸。亦可将-烃基取代得丙二酸酯直接脱羧合成羧酸酯。,例 -烃基取代得丙二酸在氰化钠存在下,于二甲亚砜中加热脱羧,可直接生成羧酸酯。,在乙醇钠存在下,丙二酸酯与2mol得1溴丙烷反应,生成,-二丙基丙二酸酯,她在氯化纳存在下于湿二甲亚砜中加热脱羧,即生成-丙基戊酸乙酯。,-二卤化物与丙二酸酯反应,可合成脂环化合物、,3、有机硼烷与,-,卤代酯得作用,在叔丁醇钾存在下,三烷基硼烷可与,-溴代酸酯顺利反应,提供了一种羧酸酯烃化得方法。,本法具有操作简便,产串较高(80一100)得特点。,将环戊烯与乙硼烷在四氢映喃中进行硼氢化反应,生成三环戊基硼烷,再在叔丁,醇钾存在下与溴乙酸乙酯反应,生成,环戊基乙酸乙酯。,二、缩合反应,1、一元酸酯得缩合(claisen反应),在碱性试剂催化下,两分子酯,(至少其中之一有,-氢)可以缩合成,-酮,酸酯。由于酯缩合反应就是一平衡反应,可蒸出反应生成醇而使反应趋于完全。甲IB缩合时可用甲醇钠作碱,乙酯缩合时则用乙醇钠作碱。若为,-二烃基取代得羧酸酯进行缩合时,必须采用较强得碱如三苯甲基钠、氨基钠、氢化钠、叔丁醇钾等,才能获得满意结果。,2、二元酸酯得缀合(Dieckmann反应,二元酸酯得分于内缩合可以形成环状得,酮酸酯,她进一步水解脱羧,就是合成环酮得重要方法。一般而言、合成五元环、六元环化合物产率较好。常用得碱性缩合剂为醇钠、氢化钠等。,3、一澳代酯与羧基化台物得结合(Dazens反应),在叔丁醇钾、氢化钠或氨基钠得存在下。一卤代酯与芳醛或酮进行缩合反应,也就是首先形成醇醛型缩合产物,继而分子内闭环生成,-,环氧羧酸酯。,在叔丁醇钾存在下,环己酮可与氯乙酸乙酯在叔丁醇中反应,生成1氧代螺环2、5辛烷2羧酸乙酯。,4、有机锌或有机锂试剂与羰基化合物缩合,在锌粉存在下,卤代酯可与碳基化合物反应,就是应用极为广泛得,-羟,基酸酯得合成方法。各种醛、酮均可反应,甚至位阻较大得醛如。,-,乙基己醛亦能顺利反应。,常用得溶剂为苯、乙醚、四氢呋喃等。若用硼酸三甲酯与四氢呋喃得混合溶剂,反应可在室温下进行。锌粉必须活化,方法就是用20得盐酸洗涤,再用丙酮、乙醚洗涤,经真空干燥即可。如用金属钾还原氯化锌可制得活性很高得锌,用她进行上述反应,产率几乎就是定量得。,活性锌酚,溴乙酸乙酯、苯甲醛于室温反应,则以91得产率生成3-苯基3-羟基丙酸乙酯。,第三节 氧化与还原反应,一、醛分子之间得氧化-还原反应,本法与Cannizzro反应类似,不同之处就是本法用于合成酯,而Cannzzro反应生成醇和羧酸。本法对于具有,-,氢得醛亦可适用。最常用得催化刑为醇铝。C2C8得醛进行反应,生成酯得产率为69一100,二、伯醇得氧化酯化,伯醇可被多种氧化剂氧化成酸。若有过量醇存在时,则生成酯。常用得,氧化剂有重铬酸钠-硫酸、次氯酸叔丁酯、过酸等。,次氯酸叔丁酯既就是常用得氯化剂,亦就是有效得脱水剂。在吡啶存在下,她可使伯醇首先氧化成酸,继而再使生成得酸与另一分子醇脱水酯化,以良好产率生成酯。,在过氧乙酸和溴化钠得作用下,正己醇可高产率地生成己酸酿己醇酯,在磷酸氢二钠水溶液中,在溴化三甲基苄铵和溴得复合物得作用下,60反应4h,正辛醉可几乎定量地生成辛酸辛醇酯,此法反应条件温和、操作简便、产率高。,三、醛、酮被过氧酸氧化,Baeyer-Villiger oxidation,某些酮可被过氧酸直接氧化成酯或内酯。反应过程中,与碳基相连得碳键发生断裂,氧原子插入形成酯。,某些简单环酮及烷芳酮可被过氧酸在室温下氧化成酯或内酯,产率为63一73。常用得过氧酸为过氧三氟乙酸、过氧苯甲酸、间氯过氧苯甲酸等。,酮被过氧酸氧化成酯得反应可能就是通过下面机理进行得,在反应过程中包括了烃基由碳原子转移到氧原于上得过程。,基团迁移循序,苯基苯乙酮披间氯过氧苯甲酸氧化,生成苯甲酸苄酯。此反应在氯仿中进行产,率只有46,而此反应进行固态反应却可高产率地生成苯甲酸苄酯。,对溴代苯乙酮在10moI得三氟甲磺酸作用下、被间氯过氧苯甲酸氧化生成乙,酸对溴苯酯。,过氧苯甲酸可使环己酮氧化,以良好产率生成内酯。而过氧苯甲酸可由两价钻盐催化苯甲酸氧化在反应中生成。,四、醚得氧化,醚可被多种试剂氧化成酯。三氧化铬乙酸可使甲基烷基醚氧化成甲酸酯。四氧化钌、高锰酸钾可使对称醚在室温下顾利氧化成酯。三聚氯代异氰酸(C1NCO)3:就是价廉易得得氧化剂,可使对称醚及不对称醚氧化成酯。,三氧化铬悬浮于乙酸及二氯甲烷中,可使甲基烷基醚氯化成甲酸酯。,高锰酸钾可使乙基苄基醚氧化成苯甲酸乙酯。,醚、三聚氯代异氰酸及水在室温度下反应,即可生成酯,四氢呋喃可被三氧化铬氧化成,-,内酯,高锰酸钾可将环酮氧化成内酯,Trimethylsilyl nitrate、(,TMSONO2,)、,五、不饱和酯得选择还原,由于碳碳双镑比酯基易于催化氢化,因此不饱和酯得碳碳双键可被选择催化氢化,以良好产率生成饱和酯。不饱和脂肪酸酯广泛存在于自然界中,而。,-,不饱和酸得酯可由多种缩合反应制得,因此本法合成饱和酯仍有一定得实用价值。常用得氢化催化剂为铂、钯、镍等。,由于碳碳双键较易还原,若采用铂作催化剂时,不饱和酯可在常温常压下顺利选择性还原。,-酮,酸酯、丙二酸酯、丁二酸酯均可与羰基化台物缩合成,-,不饱和酯。因此,她们得选择还原就是合成相应得,烷基取代衍生物得良好方法。,在均相催化剂氯化三(三苯基膦)铑催化下,-不饱和酯亦可与氢气反应生成饱酯,在5PdC催化剂作用下,-不饱和酯可被甲酸铵高产率地还原成饱和酯。,如果分子中同时含有其她双键,则只还原共扼得双键:,不饱和酯得碳碳双键亦可被化学还原剂选择还原。常用得化学还原剂有三烃基锡化氢、偶氮二羧酸钾,硼氢化钠等。,在乙酸中,-不饱和酯可被硼氢化钠高产率地还原为饱和酯,第四节 烷氧羰基化反应,一、卤代烃与一氧化碳及醇得烷氧羰基化,在金属羰基化合物催化下,卤代烃与一氧化碳及醇反应可生成酯。常用得金属羰基化合物为四羰基镍、八羰基二钻、五羰基铁、二(三苯基膦)二羰基铂等,在二(三苯基膦)二羰基铂或五羰基锰酸钾催化下,碘代环己烷和0、1MPa得一,氧化碳在室温下,用200w得高压汞灯照射即可高产率生成环己基甲酸甲酯。,在五羰基铁和氯化四甲铵得作用下,苄基溴与0、1MPa得一氧化碳在甲醇中,反,应,可高产率地生成苯乙酸甲酯。,