有机合成化学第4章烷基化反应和酰基化反应

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1、第4章烷基化反应和酰基化反应烷基化反应是指在有机化合物分子中的碳、氮、氧等原子上引入烃基的反应，包括引入烷基、烯基、炔基、芳基等。在有机化合物分子中的碳、氮、氧、硫等原子上引入脂肪族或芳香族酰基的反应称为酰化反应。4.1常用的烷基化试剂——卤烷烃卤代烷是一类比较活泼的烷化剂，比醇的活性高许多。卤代烷烃中烷基相同时，活性大小顺序为：R-I＞R-Br＞R-Cl；卤代烷中卤素原子相同，反应活性大小顺序为：各种卤代烷中，氯代烷是最常用的烷化剂，价廉易得，例如氯甲烷和氯乙烷等。当氯代烷不够活泼时，才使用溴代烷。4.

2、1.1卤代烷用作C-烷基化试剂卤代烷的烷基化反应一般采用路易斯酸（如AlCl3、ZnCl2）等作为催化剂。用三氯化铝进行催化，其活泼亲电试剂的生成：芳烃的亲电烷基化反应历程：苄基氯分子中的氯比较活泼，在酸性催化剂的存在下，可向芳环引入苄基。例如，在苯和氯化锌水溶液滴加苄基氯，可得到医药中间体二苯甲烷：用氯乙酸的C-烷化反应可在芳环上引入羧甲基，用铝粉作催化剂。例如，精萘、氯乙酸和铝粉在185～218℃搅拌5h，即得到农药和医药中间体萘乙酸：C-烷基可发生重排，反应中的烷基正离子可重排成较为稳定形式的烷基正

3、离子。例如：含活泼亚甲基氢的化合物如乙酰乙酸乙酯、丙二酸二乙酯、2,4-戊二酮等与卤代烷的C-烷化反应可用于制备其α-H被烃基取代的衍生物。4.1.2卤代烷烃作为N-烷基化剂R、R`、R``代表烷基，Z则代表-OH，-Cl、-OSO3H等基团。N-烷基化剂的种类很多，常用的烷基化试剂有卤代烷、醇、醚、酯、环氧化合物、烯烃、醛和酮等。卤代烷烃是N-烷基化常用的烷基化试剂，其反应活性较醇强。卤代烷进行的N-烷基化反应是不可逆的。烷化反应时生成的卤化氢会与芳胺成盐，而芳胺的盐难于烷化，为了避免这个不利影响，在N

4、-烷化时通常要加入与卤烷等当量的缚酸剂，例如NaOH、Na2CO3,NaHCO3、Fe(OH)2、Ca(OH)2和MgO等。一般不直接采用叔卤代烷进行反应，因叔卤代烷常常会发生严重的消除反应，生成大量的烯烃。芳香族卤代烷反应活性较差，较难进行烷基化反应，往往要在强烈的反应条件下或芳环上有其他活化取代基存在时，才能进行。如：用苯胺和氯乙烷置于装有氢氧化钠溶液的高压釜中，升温至120℃，压力为1.2MPa时，靠反应热可自行升温至210~230℃，压力4.5~5.5MPa，反应3h，即可完成烷基化反应。N,N-

5、二甲基十八胺的苄基化产物是重要的阳离子表面活性剂，制备的反应式如下：4.1.3卤代烷作为O-烷基化试剂O-烷基化反应是制备醚的方法之一。许多芳醚的制备不宜采用烷氧基化的合成路线，而需要采用酚羟基化(即O-烷基化)的合成路线。对于被烷基化的醇或酚来说，它们的负离子R-O-的反应活性远远大于醇或酚本身的活性。因此，通常都是先将醇或酚与氢氧化钠、氢氧化钾或金属钠相作用生成醇钠或酚钠，然后再与卤代烷反应。在氢氧化钾和相转移催化剂聚乙二醇-400存在下，酚类与卤代烷的反应非常顺利，如：用氯乙酸做烷基化剂可用于制备苯

6、氧乙酸类的化合物。4.2常用的烷基化试剂——硫酸酯和磺酸酯4.2.1硫酸酯和磺酸酯用作N-烷基化试剂硫酸二烷基酯、芳磺酸烷基酯和磷酸三烷基酯等强酸的烷基酯都是活泼的N-烷化剂，主要用于制备价格贵、产量小的N-烷化产物。硫酸的中性酯很容易释放出第一个烷基，而要释放出第二个烷基则比较困难。当分子中有多个氮原子时，可以根据各氮原子的碱性不同，选择性地只对一个氮原子进行N-烷基化。使用硫酸二甲酯的N-甲基化，一般是在水介质中缚酸剂存在下进行，或者在无水有机溶剂中进行。硫酸二甲酯的优点是它可以只让氨基烷化而不影响芳

7、环中的羟基。例如：对甲苯胺与硫酸二甲酯于50~60℃时，在碳酸钠、硫酸钠和少量水存在的条件下，烷基化生成N,N-二甲基对甲苯胺，收率可达95%。4.2.2硫酸酯和磺酸酯用作O-烷基化试剂在碱性催化剂存在下，硫酸酯与酚、醇在室温下即可顺利反应，得到收率良好的醚类化合物。4.3其他烷基化试剂4.3.1烯、炔（1）烯、炔用作C-烷基化试剂烯烃也是常用的烷基化试剂，如乙烯、丙烯、异丁烯等，催化剂一般选用三氯化铝，也有用三氟化硼、氟化氢作催化剂。（2）烯、炔用作N-烷基化试剂脂肪族或芳香族类化合物都能与烯烃发生N-

8、烷基化反应，反应是通过烯烃的双键与氨基上的氢加成而完成的。将苯胺与丙烯酸甲酯以1:3~4的物质的量比混合，并加入乙酸和对苯二酚，在120~150℃时可进行烷基化反应：4.3.2醇、醛和酮醇、醛和酮均是反应能力较弱的烷基化试剂，只适用于活泼芳香族衍生物的烷基化，如苯、萘、酚和芳胺类化合物。（1）醇用作烷基化试剂酸性催化剂作用下，用醇对芳胺进行烷基化，温度不太高（200~250℃）时，烷基首先取代氮原子上的氢，发生N-烷基化。（2