第二烃化反应.pptx

定义：定义：有机物分子中有机物分子中C C、NN、OO被烃基（饱和被烃基（饱和 、不、不饱和饱和 、脂肪脂肪 、芳香）取代的反应。、芳香）取代的反应。烃化反应烃化反应分类分类 （1 1）按形成键的形式分类）按形成键的形式分类 （2 2）按反应历程分类）按反应历程分类 （3 3）按烃化剂的种类分类）按烃化剂的种类分类 第一节第一节 氧原子上的烃化反应氧原子上的烃化反应一一 醇的醇的O-O-烃化烃化1 1 卤代烷为烃化剂卤代烷为烃化剂：通式通式Williamson Williamson 醚合成方法醚合成方法结论：醇在碱的条件下与卤代烷生成醚结论：醇在碱的条件下与卤代烷生成醚醇在碱的条件下与卤代烷生成醚的反应机理：醇在碱的条件下与卤代烷生成醚的反应机理：SN1SN1醇在碱的条件下与卤代烷生成醚的反应机理：醇在碱的条件下与卤代烷生成醚的反应机理：SN2SN2伯卤代烷伯卤代烷RCHRCH2 2X X按按SNSN2历程历程随着与随着与X X相连的相连的C C的取代基数目的增加越趋向的取代基数目的增加越趋向SN1SN1醇在碱的条件下与卤代烷生成醚的影响因素醇在碱的条件下与卤代烷生成醚的影响因素 RX RX的影响的影响醇在碱的条件下与卤代烷生成醚的影响因素醇在碱的条件下与卤代烷生成醚的影响因素 RX RX的影响的影响醇在碱的条件下与卤代烷生成醚的影响因素醇在碱的条件下与卤代烷生成醚的影响因素 醇的影响醇的影响醇在碱的条件下与卤代烷生成醚的影响因素醇在碱的条件下与卤代烷生成醚的影响因素 催化剂的影响催化剂的影响醇在碱的条件下与卤代烷生成醚的影响因素醇在碱的条件下与卤代烷生成醚的影响因素 溶剂影响溶剂影响 醇在碱的条件下与卤代烷生成醚的副反应醇在碱的条件下与卤代烷生成醚的副反应a a 消除反应消除反应2 2 磺酸酯类为烃化剂：主要指芳磺酸酯，引入较大磺酸酯类为烃化剂：主要指芳磺酸酯，引入较大的烃基的烃基2 2 磺酸酯类为烃化剂：主要指芳磺酸酯，引入较大磺酸酯类为烃化剂：主要指芳磺酸酯，引入较大的烃基的烃基3 3 环氧乙烷类作烃化剂（羟乙基化反应）环氧乙烷类作烃化剂（羟乙基化反应）反应机理：反应机理：酸催化酸催化R R R R为供电子基或苯，在为供电子基或苯，在为供电子基或苯，在为供电子基或苯，在a a a a处断裂；处断裂；处断裂；处断裂；R R R R为吸电子基得为吸电子基得为吸电子基得为吸电子基得b b b b处断裂产物处断裂产物处断裂产物处断裂产物3 3 环氧乙烷类作烃化剂（羟乙基化反应）环氧乙烷类作烃化剂（羟乙基化反应）反应机理：反应机理：碱催化碱催化SN2 SN2 双分子亲核取代，开环单一，立体位阻原因为主，反双分子亲核取代，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应发生在取代较少的碳原子上3 3 环氧乙烷类作烃化剂（羟乙基化反应）环氧乙烷类作烃化剂（羟乙基化反应）实例实例4 4 烯烃作为烃化剂烯烃作为烃化剂醇对烯烃双键进攻，加成而生成醚。烯烃结构中若无极性基团存在，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。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：吸电子基：实例实例：5 5 醇作为烃化剂醇作为烃化剂醇：通常加酸作为催化剂，如醇：通常加酸作为催化剂，如 H2SO4 H3PO4 TsOH HClH2SO4 H3PO4 TsOH HCl气体气体6 6 其它烃化剂：其它烃化剂：二二 酚的酚的 O-O-烃化烃化1 1 卤代烃、烯烃、硫酸酯卤代烃、烯烃、硫酸酯酚酸性大于醇，所以活性比醇大，醇的氧烃化试剂均可做酚的氧烃化试剂酚酸性大于醇，所以活性比醇大，醇的氧烃化试剂均可做酚的氧烃化试剂酚酸性大于醇，所以活性比醇大，醇的氧烃化试剂均可做酚的氧烃化试剂酚酸性大于醇，所以活性比醇大，醇的氧烃化试剂均可做酚的氧烃化试剂（1 1）卤代烃）卤代烃（2 2）烯烃）烯烃（3 3）硫酸酯）硫酸酯2 2 其它烃化剂其它烃化剂（1）CH2N2 活性甲基化试剂 用于酚和羧酸的烃化，产生N2气，无其它副反应，后处理简单，室温或低于室温反应，加热易爆炸。（2）ROH/DCC DCC用于醇酚偶联,形成酚醚 2 2 其它烃化剂其它烃化剂三三 多元酚的选择性烃化多元酚的选择性烃化第二节第二节 氮原子上的烃化反应氮原子上的烃化反应一、氨及脂肪胺的一、氨及脂肪胺的N-N-烃化烃化与卤代烃反应机理：与卤代烃反应机理：影响因素：影响因素：1 1 伯胺的制备伯胺的制备2 2 2 2）GabrielGabrielGabrielGabriel反应反应反应反应应用范围较广，除少数活性较差的卤代芳烃之外，适于各种带伯卤代烃的应用范围较广，除少数活性较差的卤代芳烃之外，适于各种带伯卤代烃的应用范围较广，除少数活性较差的卤代芳烃之外，适于各种带伯卤代烃的应用范围较广，除少数活性较差的卤代芳烃之外，适于各种带伯卤代烃的取代基取代基取代基取代基 1 1 1 1）2 2 2 2）GabrielGabrielGabrielGabriel反应反应反应反应3 3 3 3）改良的改良的改良的改良的 GabrielGabrielGabrielGabriel反应反应反应反应4 4）DelepineDelepine反应反应5 5）还原烃化还原烃化醛或酮在还原剂存在下与醛或酮在还原剂存在下与NH3NH3、伯胺、仲胺的反应，氮上引入烷基的反应、伯胺、仲胺的反应，氮上引入烷基的反应特点特点特点特点（1 1）催化剂）催化剂（2 2）NN上引入的碳数与醛酮的碳数一致上引入的碳数与醛酮的碳数一致（3 3）低级脂肪醛与）低级脂肪醛与NH3 NH3 在在H2/NiH2/Ni条件下，得混合物条件下，得混合物（4 4）反应活性：醛）反应活性：醛酮酮 脂肪族脂肪族芳香族芳香族 无立体位阻无立体位阻有立体位阻有立体位阻举例举例举例举例2 2 仲胺的制备仲胺的制备1 1）仲卤代烃与仲卤代烃与NH3NH3、伯胺反应得仲胺、伯胺反应得仲胺2 2）还原烃化（芳香醛效果好）还原烃化（芳香醛效果好）当芳香醛与氨的摩尔比为当芳香醛与氨的摩尔比为2 2：1 1时，以兰尼镍为还原剂主要的仲胺时，以兰尼镍为还原剂主要的仲胺 3 3 叔胺的制备叔胺的制备1 1）仲胺与卤代烃作用仲胺与卤代烃作用2 2）仲胺仲胺+1mol+1mol醛或酮还原烃化醛或酮还原烃化 伯胺伯胺+2mol+2mol醛或酮还原烃化醛或酮还原烃化第三节第三节 碳原子上的烃化反应碳原子上的烃化反应一、芳环上的烃化反应(付-克反应）1 1 反应式反应式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催化剂:AlX3,ZnCl2,FeCl3,SnCl4,:AlX3,ZnCl2,FeCl3,SnCl4,HF,H2SO4,H3PO4 HF,H2SO4,H3PO42 2 2 2 反应机理反应机理反应机理反应机理 ：C+C+离子对芳环的亲电进攻离子对芳环的亲电进攻3 3 影响因素影响因素(1)RX (ROH(1)RX (ROH、烯烃也可作烃化试剂）、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=CH2XPhCH2X(CH3)3XR2CHXRCH2XCH3X(2)(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；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。(3)(3)含有含有-NH2-NH2、-NR2-NR2的苯环的苯环,一般不发生一般不发生F-CF-C反应反应(4)(4)催化剂催化剂(5)(5)(5)(5)溶剂溶剂溶剂溶剂4 4 副反应副反应(1)(1)当烃基的碳原子数当烃基的碳原子数 3 3时时,发生异构化反应发生异构化反应,温度升高温度升高,异构化比例异构化比例增加；增加；(2)2)间位产物生成间位产物生成:当苯环上引入当苯环上引入的烃基不止一个时的烃基不止一个时,除了正常的邻、除了正常的邻、对位产物，还常有相当比例的间对位产物，还常有相当比例的间位产物。位产物。通常，较强烈的条件，即强催通常，较强烈的条件，即强催化剂，较长时间，较高反应温度，化剂，较长时间，较高反应温度，生成不正常的间位产物。生成不正常的间位产物。所以傅所以傅-克反应时间不宜过长，克反应时间不宜过长，AlCl3AlCl3用量不宜过大。用量不宜过大。举例举例二、羰基化合物二、羰基化合物-位位C C烃化烃化1 活泼亚甲基化合物的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 根据活泼亚甲基的化合物的酸性，常用醇钠、醇钾b 如醇钠为催化剂，则选醇为溶剂，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 2）引入烃基的顺序）引入烃基的顺序 a a 当当R=RR=R 时时,分步进行分步进行 b b 当当RRRR 时，时，当当R R、R R 为伯卤代烷，先大再小为伯卤代烷，先大再小 当当R R、R R 为仲卤代烷，先伯后仲为仲卤代烷，先伯后仲 当当R R、R R 为仲卤代烷，收率低，一般选用活性高的亚甲基化合物为仲卤代烷，收率低，一般选用活性高的亚甲基化合物（3 3）副反应副反应 a a 脱卤化氢的副反应脱卤化氢的副反应 b 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 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R R X X2 2 醛酮以及羧酸衍生物醛酮以及羧酸衍生物-C-C烃化烃化(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 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B为动力学控制产物 动力学取决于碱夺取H速度，碱中H位阻小 原因：碱夺取位阻小的氢比夺取位阻大的氢的速度要快 条件：非质子溶剂、强碱、酮不过量A为热力学控制产物 原因：生成多取代烯醇热稳定，双键的稳定性随取代基的增加而增加 条件：质子溶剂（有利于两中间产物通过质子交换 平衡产物转换）或酮过量或采用较弱的碱B3 3 烯胺的烃化烯胺的烃化(1)结构(2)制备：醛、酮+胺缩合(3)性质羰基羰基-C-C、-C-C烯胺烃化烯胺烃化 （4 4）影响因素）影响因素优点：优点：操作简单，原料易得，收率较高操作简单，原料易得，收率较高尤其适用于醛的尤其适用于醛的-C-C烃化，用酸做催化剂，避免烃化，用酸做催化剂，避免AldolAldol缩合缩合无多烃化产物，只有单烃化产物无多烃化产物，只有单烃化产物不对称酮进行烃化时，取代产物发生在取代较少的不对称酮进行烃化时，取代产物发生在取代较少的c c上上相转移催化技术在药物合成中的应用相转移催化技术在药物合成中的应用 一、相转移催化反应的原理一、相转移催化反应的原理 相转移催化剂（简称PTC）的作用：是使一种反应物由一相转移到另一相中，促使一个可溶于有机溶剂的底物和一个不溶于此溶剂的离子型试剂两者之间发生反应。R-Cl +NaCN R-CN +NaCl有机相 水相 有机相 水相C8H17 Cl +NaCN C8H17 CN +NaCl 有机相 水相 有机相 水相二、相转移催化剂二、相转移催化剂 1相转移催化剂的要求（1）首先应具备形成离子对的条件，（2）无论是翁盐或聚醚，必须有足够的碳原子，（3）R的结构位阻应尽可能小，因此R基为直链居多。（4）在反应条件下，应是化学稳定的，并便于回收。2常用的相转移催化剂 常用的有翁盐类、冠醚和非环多醚等三大类。（1）翁盐类 翁盐类相转移催化剂由中心原子、中心原子上取代基和负离子三部分组成。（2）冠醚类 也称非离子型相转移催化剂，具有特殊复合性能。能与碱金属形成复合物。（3）非环多醚类 （4）其他类型的相转移催化剂 三、影响相转移催化反应的主要因素 1.反应溶剂的选择常用溶剂：CH2Cl2，CH3CHCl2，CHCl3，苯，甲苯，乙腈，乙酸乙酯，石油醚，THF，DMSO等。2.催化剂的选择 下列情况下则要增加催化剂的用量：反应中释放碘离子，烃化试剂不活泼；烃化试剂容易引起副反应，希望多官能团的反应物发生选择性的反应。反反应应的的难难易易与与相相转转移移离离子子对对在在有有机机相相中中分分配配系系数数的大小、相转移催化剂种类以及溶剂的极性有关。的大小、相转移催化剂种类以及溶剂的极性有关。3其他因素（1）搅拌（2）加水量（3）烃化试剂 三、相转移催化技术在烃化反应中的应用三、相转移催化技术在烃化反应中的应用1C-烃化反应应用于烃化、水解、氧化、还原、消除、应用于烃化、水解、氧化、还原、消除、WittingWitting反应反应等等2O-烃化反应3N-烃化反应本章结束本章结束