第二章 酸催化縮合反應(yīng)

1、第二章第二章 酸催化縮合反應(yīng)酸催化縮合反應(yīng)2.1烯烴的自身縮合反應(yīng)烯烴的自身縮合反應(yīng)2.2 FriedelCrafts 反應(yīng)反應(yīng)2.3 醛酮縮合反應(yīng)醛酮縮合反應(yīng)2.4 胺甲基化反應(yīng)胺甲基化反應(yīng)(Mannich反應(yīng)反應(yīng))討論極性反應(yīng)，即討論極性反應(yīng)，即C+和和C-相互作用形成相互作用形成C-C鍵。鍵。重點是在酸催化下，反應(yīng)物之一首先形成重點是在酸催化下，反應(yīng)物之一首先形成C+，隨后和體系中的親核基團反應(yīng)。隨后和體系中的親核基團反應(yīng)。 形成碳正離子的方法主要有兩種：形成碳正離子的方法主要有兩種：1.1.化合物分子失去一個帶負電荷的原子或基團?；衔锓肿邮ヒ粋€帶負電荷的原子或基團。例如，氯代叔丁烷

2、在三氯化鋁存在下形成正碳離子。例如，氯代叔丁烷在三氯化鋁存在下形成正碳離子。(CH3)3CCl + AlCl3(CH3)3C+ AlCl42. 2. 不飽和化合物加上一個質(zhì)子：不飽和化合物加上一個質(zhì)子：(2) CH3CHO+HCHH2COHCH3CHOHH-H(CH3)3C(1) (CH3)2C CH2+ H(3) (CH3)2NH + CH2OH(CH3)2NCH-H2O(CH3)2NCH2(CH3)2NCH2H2OC+穩(wěn)定性大小取決于所帶電荷的分散程度，穩(wěn)定性大小取決于所帶電荷的分散程度，C+的正電荷愈分散，其結(jié)合電子的能力就愈的正電荷愈分散，其結(jié)合電子的能力就愈弱，也就愈顯得穩(wěn)定。穩(wěn)定性

3、由大到?。喝酰簿陀@得穩(wěn)定。穩(wěn)定性由大到?。?由于碳正離子缺電子，它所進行的一些反應(yīng)都是為由于碳正離子缺電子，它所進行的一些反應(yīng)都是為C+提供一提供一對電子，使它滿足對電子，使它滿足8偶體的結(jié)構(gòu)偶體的結(jié)構(gòu),反應(yīng)有：反應(yīng)有： 消去一個氫原子形成烯烴。消去一個氫原子形成烯烴。重排成較穩(wěn)定的正碳離子。重排成較穩(wěn)定的正碳離子。與負離子及其它堿性分子結(jié)合。與負離子及其它堿性分子結(jié)合。和烯烴加成形成一個較大的碳正離子。和烯烴加成形成一個較大的碳正離子。從烷烴奪走一個負氫離子。從烷烴奪走一個負氫離子。CH3 CH3CH2 CH3CHCH3 仲鹵代烷仲鹵代烷 伯鹵代烷；伯鹵代烷；若烷基相同，若烷基相同，RF

4、RFRClRClRBrRBrRIRI。 例例1 1-1 1-溴代溴代-1-1-苯基丙酮在三氯化鋁催化苯基丙酮在三氯化鋁催化下與苯反應(yīng)生成下與苯反應(yīng)生成1,1-1,1-二苯基丙酮。二苯基丙酮。C6H5CHCCH3OBrC6H6AlCl3,加熱C6H5CHCCH3C6H5O53%57%注意注意 ：芳烷化的主要副反應(yīng)是生成多烷基衍生物。由于芳烷化的主要副反應(yīng)是生成多烷基衍生物。由于烷化反應(yīng)所得產(chǎn)物活性比原料高，使氯甲烷甲基烷化反應(yīng)所得產(chǎn)物活性比原料高，使氯甲烷甲基化苯時得到的是甲苯、二甲苯、三甲苯、四甲苯化苯時得到的是甲苯、二甲苯、三甲苯、四甲苯和五甲苯、六甲苯的混合物。和五甲苯、六甲苯的混合物。產(chǎn)

5、物中烷基的重排及異構(gòu)化。由于反應(yīng)時要先形產(chǎn)物中烷基的重排及異構(gòu)化。由于反應(yīng)時要先形成烷基成烷基C+ ，而，而C+常會發(fā)生重排生成更穩(wěn)定常會發(fā)生重排生成更穩(wěn)定C+ ，故當鹵代烷故當鹵代烷(特別是伯鹵代烷特別是伯鹵代烷)含有多個碳原子時，含有多個碳原子時，往往會得到重排產(chǎn)物。往往會得到重排產(chǎn)物。 CH3CH2CH2Cl+AlCl3CH3CH2CH2+AlCl4C6H6+CHCH3CH3C6H5CH(CH3)2+H烷化反應(yīng)是可逆的，反應(yīng)受熱力學控制。烷化反應(yīng)是可逆的，反應(yīng)受熱力學控制。如烷化一元取代的苯，通常得到間位烷化產(chǎn)物為主，如烷化一元取代的苯，通常得到間位烷化產(chǎn)物為主，因為間位在熱力學上是穩(wěn)定

6、的。因為間位在熱力學上是穩(wěn)定的。+ 3 C2H5BrAlBr3-3HBrC2H5C2H587%C2H5Friedel-Crafts烷基化反應(yīng)的缺點：烷基化反應(yīng)的缺點：由于初生成的烷基苯比未取代的原料更易發(fā)由于初生成的烷基苯比未取代的原料更易發(fā)生烷基化反應(yīng)，因此反應(yīng)不易停留在單取生烷基化反應(yīng)，因此反應(yīng)不易停留在單取代階段，而是進一步形成代階段，而是進一步形成多取代產(chǎn)物多取代產(chǎn)物，難，難于分離提純。為了盡量減少多取代產(chǎn)物的于分離提純。為了盡量減少多取代產(chǎn)物的形成，通常采用大大過量的原料芳烴及較形成，通常采用大大過量的原料芳烴及較低的反應(yīng)溫度低的反應(yīng)溫度.2.2.2烯烴的烯烴的Friedel-Cra

7、fts烷基化反應(yīng)烷基化反應(yīng)烯烴的烷化反應(yīng)，在烯烴的烷化反應(yīng)，在AlCl3存在下，氯化叔丁存在下，氯化叔丁烷與乙烯在烷與乙烯在-10反應(yīng)制得新的己烷氯化物，反應(yīng)制得新的己烷氯化物，產(chǎn)率產(chǎn)率75%。反應(yīng)過程如下：。反應(yīng)過程如下：(CH3)3CCl + AlCl3(CH3)3C+AlCl4(CH3)3C+CH2CH2(CH3)3CCH2CH2(CH3)3CCH2CH2+ ClAlCl3(CH3)3CCH2CH2Cl + AlCl3一般都會發(fā)生幾種副反應(yīng)：一般都會發(fā)生幾種副反應(yīng)：在在AlCl3作用下，烯烴發(fā)生異構(gòu)化。作用下，烯烴發(fā)生異構(gòu)化。鹵代烷發(fā)生重排，產(chǎn)物鹵化物進一步反應(yīng)。鹵代烷發(fā)生重排，產(chǎn)物鹵化

8、物進一步反應(yīng)。 工業(yè)上大量生產(chǎn)烷基苯時，常用烯烴作為烷基工業(yè)上大量生產(chǎn)烷基苯時，常用烯烴作為烷基化試劑。化試劑。如在三氯化鋁催化下，利用廉價易得的乙烯、如在三氯化鋁催化下，利用廉價易得的乙烯、丙烯與苯反應(yīng)，合成重要的工業(yè)原料乙苯、丙烯與苯反應(yīng)，合成重要的工業(yè)原料乙苯、異丙苯等。異丙苯等。C2H4C6H6AlCl340100C6H5CH2CH3C3H6C6H5AlCl340100C6H5CH(CH3)2+例例1 1 以濃硫酸為催化劑，以濃硫酸為催化劑，2-2-甲基甲基-3-3-氯丙烯氯丙烯在室溫下與苯反應(yīng)可順利生成烷基化產(chǎn)物。在室溫下與苯反應(yīng)可順利生成烷基化產(chǎn)物。ClH2SO4Cl70%73%+

9、 CH2CH2AlCl3CH2CH3ZnO600CHCH2工業(yè)上是用三氯化鋁作催化劑，乙烯為烷化劑與工業(yè)上是用三氯化鋁作催化劑，乙烯為烷化劑與苯反應(yīng)，得乙苯，然后脫氫得苯乙烯：苯反應(yīng)，得乙苯，然后脫氫得苯乙烯： 2.2.3Friedel-Crafts?；磻?yīng)?；磻?yīng)芳烴及其衍生物通過酰基化反應(yīng)可以制得酮、醛、芳烴及其衍生物通過酰基化反應(yīng)可以制得酮、醛、羧酸、胺等，但主要用于醛、酮的合成。它在形成羧酸、胺等，但主要用于醛、酮的合成。它在形成新碳鍵的同時，將酰基引入到了芳環(huán)上。新碳鍵的同時，將酰基引入到了芳環(huán)上。在在AlClAlCl3 3存在下烯烴可被酰氯或醋酐?；?，親電部分存在下烯烴可被酰氯

10、或醋酐?；?，親電部分是一個酰基正碳離子。是一個?；茧x子。-CROCl + AlCl3RCO +AlCl4OORCO+AlCl3RCO+RCAlCl3(OCOR)（1）Friedel-Crafts?；磻?yīng)合成酮?；磻?yīng)合成酮在酸性催化下，多種芳香族化合物可被羰酸及其衍在酸性催化下，多種芳香族化合物可被羰酸及其衍生物?；赏秕；赏? AlCl3COClCO82%OOOCH3C+AlCl3BrCH3CBrCOCH3CS2回流69%79%+CH2COCH2COOAlCl3COCH2CH2HOOCCOCH2CH2HOOC(1)還原 (2)SOCl2(3)?；疧O（2）Friedel-Cra

11、fts酰基化反應(yīng)合成醛?；磻?yīng)合成醛 在在A1C13和和Cu2C12存在下，用存在下，用CO和和HCl的混的混合物在合物在20下可以使芳烴?；玫椒既┫驴梢允狗紵N?；玫椒既?+AlCl3CH3COHClCu2Cl2CH3CHO-HCO +AlCl4+COHClHCOClAlCl3HCO+CHOAlCl3CHOCOHClCu2Cl2-H82.8%（3）烯烴酰化）烯烴?；N?；磻?yīng)是通過酰鹵或酸酐在烯烴?；磻?yīng)是通過酰鹵或酸酐在Lewis酸作用下酸作用下發(fā)生的，親電部分是?；x子發(fā)生的，親電部分是酰基正離子 -AlCl4+CCH2CCH3CH3CH3OCCH2CCH3CH3CH3OCl-H

12、CH3COCOCH3AlCl4COCH3Cl升溫或二甲胺, -HClCOCH3COCH3H3CCOCCH+CCH2CCH3CH3CH3HCH3CH3O?；磻?yīng)和烷化反應(yīng)的比較：酰化反應(yīng)和烷化反應(yīng)的比較：在?；磻?yīng)中，由于部分催化劑和產(chǎn)物結(jié)合不參與催化作用，在?；磻?yīng)中，由于部分催化劑和產(chǎn)物結(jié)合不參與催化作用，故催化劑用量比烷化多。故催化劑用量比烷化多。如對酰氯，如對酰氯，AlCl3必須用必須用1mol，酸酐必須用，酸酐必須用3mol，少于這些，少于這些用量則反應(yīng)不完全，而烷化僅需微量催化劑。用量則反應(yīng)不完全，而烷化僅需微量催化劑。酰化反應(yīng)產(chǎn)物活性比?；牡孜镄?，沒有多的酰化副反應(yīng)?；磻?yīng)產(chǎn)物活

13、性比酰化的底物小，沒有多的?；狈磻?yīng)。?；磻?yīng)沒有?；漠悩?gòu)化反應(yīng)和歧化反應(yīng)，因此酰化產(chǎn)?；磻?yīng)沒有?；漠悩?gòu)化反應(yīng)和歧化反應(yīng)，因此?；a(chǎn)物的產(chǎn)率高物的產(chǎn)率高。由于?；噭┖陀捎邗；噭┖蚅ewis酸所形成的絡(luò)合物，與空間位阻有關(guān)酸所形成的絡(luò)合物，與空間位阻有關(guān)系，對于苯核上有鄰對位取代基的化合物，則鄰位產(chǎn)率低系，對于苯核上有鄰對位取代基的化合物，則鄰位產(chǎn)率低于對位異構(gòu)體產(chǎn)率。于對位異構(gòu)體產(chǎn)率。2.3 不飽和醛酮的合成不飽和醛酮的合成 2.3.1 醛酮自身縮合醛酮自身縮合用酸處理醛酮用酸處理醛酮,通過烯醇化發(fā)生自身縮合。酸的主要作用是：通過烯醇化發(fā)生自身縮合。酸的主要作用是：提高提高C=O親核

14、加成的活性親核加成的活性 CH3CHOHCH2CH OHHCH3CHOH催化羰基化合物烯醇化催化羰基化合物烯醇化CH3CH OHCH2CHOHH-HCH2CH OH一分子烯醇和一分子活化后的羰基化合物反應(yīng)：一分子烯醇和一分子活化后的羰基化合物反應(yīng)：H-HCHCH2HO：CH OHH3CHCCH2CHCH3OHH3CHCCH2CHOOHOH酸催化脫水得不飽和羰基化合物酸催化脫水得不飽和羰基化合物 丙酮在無機酸催化下縮合得到異亞丙基丙酮，丙酮在無機酸催化下縮合得到異亞丙基丙酮，進一步縮合，得到雙異亞丙基丙酮，反應(yīng)過程為：進一步縮合，得到雙異亞丙基丙酮，反應(yīng)過程為： H(CH3)2C CHCOCH3

15、2 CH3COCH3CH3COCH3(CH3)2CCHCOCHC(CH3)2HOHCH3CCH32 CH3COCH3CH3CCH3OHHOHCH3C2 CH3COCH3CH3CCH2OHCH2H-HHCH3CH CH2CHOOHCHCCHOOH2CH3HHH2OCH3CHCH CHO巴豆醛HOCH3CCHC(CH3)2OHCH3CCHC(CH3)2-HCCHCH2C(CH3)2OH+H3O(CH3)2CCH2CCH3OHC(CH3)2CCHCH2C(CH3)2OHCH2CCH2OHOH(CH3)2CHCHCOCHC(CH3)2+H3OCH3CCH2OHOHCH3CCH2C(CH3)2OHOCH

16、3CCHC(CH3)2CCH3OHH3C2.3.2 酮和酰氯或酸酐的縮合酮和酰氯或酸酐的縮合-OCH3COOCOCH3BF3CH3COBF3OCCH3CH3C+ CCOOBF3O-HCH3COCH3BF3CH3CCH2OHCH3CCH2OBF3BF3-CH3CCH2OBF3+CCH3-BF3CH3CCH2OCOCH3O2.4 2.4 胺甲基化反應(yīng)胺甲基化反應(yīng)(Mannich(Mannich反應(yīng)反應(yīng)) )含有活潑氫的化合物與甲醛及一個胺（仲胺、伯胺）含有活潑氫的化合物與甲醛及一個胺（仲胺、伯胺）在酸催化下反應(yīng)。產(chǎn)物用堿中和后得到胺甲基衍在酸催化下反應(yīng)。產(chǎn)物用堿中和后得到胺甲基衍生物，即一個活潑氫

17、被胺甲基所取代，常稱為胺生物，即一個活潑氫被胺甲基所取代，常稱為胺甲基化或甲基化或MannichMannich反應(yīng)。反應(yīng)。 MannichMannich反應(yīng)一般是在水、醇或醋酸溶液中進行。反應(yīng)一般是在水、醇或醋酸溶液中進行。 +R2NH2COCH2R2NCH2OHR2NHCHCOHCHCOH-HCCOHR2NCH2CCOH+R2NCH2CCO+H當用不對稱酮進行反應(yīng)時，氨甲基化反應(yīng)總當用不對稱酮進行反應(yīng)時，氨甲基化反應(yīng)總是發(fā)生在取代程度較高的是發(fā)生在取代程度較高的-C上。上。因在酸性條因在酸性條件下，含取代基較多的烯醇化比取代基較少件下，含取代基較多的烯醇化比取代基較少的烯醇穩(wěn)定。的烯醇穩(wěn)定。

18、CH3COCH(CH3)2(CH3)2NH2HCl/C2H5OHOH-+(HCHO)nCH3COCCH3(CH3)2CHCOCH2CH2NCH3CH3CH376%22%CH2NClCH3CH3CH3COCH3+ CH2O + (CH3)2NHHClCH3OHCH3COCH2CH2NCH3CH3.HClNaOHCH3COCH2CH2N(CH3)2CH2(CH3)2NCH2OH(CH3)2NH(CH3)2NH + CH2OCH2-H2O(CH3)2NCH2(CH3)2NCH2OH(CH3)2NH(CH3)2NH + CH2O-CH3COCH3CH2CHOCH3CH3CCH2OHCH3CCH2OH+

19、CH3COHCH2CH2N(CH3)2CH3COCH2CH2N(CH3)2CH2=N(CH3)2NaOH該反應(yīng)在水、醇溶液中加入少量該反應(yīng)在水、醇溶液中加入少量HCl以保證體系在以保證體系在酸性條件下進行酸性條件下進行 如阿托品（抗膽堿藥）的中間體使用胺甲基化反應(yīng)，如阿托品（抗膽堿藥）的中間體使用胺甲基化反應(yīng)，只用一步反應(yīng)就合成只用一步反應(yīng)就合成,產(chǎn)率為產(chǎn)率為17。托品酮具有鎮(zhèn)托品酮具有鎮(zhèn)痛、解毒和解除痙攣等作用。隨后用進行酯化，再痛、解毒和解除痙攣等作用。隨后用進行酯化，再還原得到顛茄堿，產(chǎn)率達還原得到顛茄堿，產(chǎn)率達90%，反應(yīng)，反應(yīng)如下：如下： CH2CHOCH2CHO-+ H2NCH3+

20、COH2CH2CCOHOCOHONCH3COCOHCOHOONCH3COH2O,25pH2.54.5H2O100-CO2OHNCH3COZn-HClNCH3COHHPhCH(CHO)COOHNCH3CHOCCHPhOCHONCH3CHOCCHPhOCH2OHKBH4CHCl3胺甲基化反應(yīng)可以與像苯酚和吲哚等比較活潑的芳胺甲基化反應(yīng)可以與像苯酚和吲哚等比較活潑的芳香核上的一種足夠活潑氫發(fā)生反應(yīng)。香核上的一種足夠活潑氫發(fā)生反應(yīng)。吲哚其吲哚其3 3位上位上的氫是活潑的，和二甲胺及甲醛反應(yīng)，產(chǎn)生草綠的氫是活潑的，和二甲胺及甲醛反應(yīng)，產(chǎn)生草綠堿：堿：NHCHO(CH3)2NHH2O/CH3COHNOCH

21、2N(CH3)295%+該法用來合成很重要的色氨酸。該法用來合成很重要的色氨酸。色氨酸是主要的氨基酸之一，人的器官不能色氨酸是主要的氨基酸之一，人的器官不能合成它。合成它。 MannichMannich堿受熱易分解出氨或胺，它的季銨鹽本身堿受熱易分解出氨或胺，它的季銨鹽本身更易分解，轉(zhuǎn)化為更易分解，轉(zhuǎn)化為,- -不飽和羰基化合物不飽和羰基化合物C6H5CCH3CH2CHOR2NHH+-R2NHC6H5COCH2CH2NR2+OC6H5COCHCH2H2/NiC6H5COCH2CH3OHHCHO(CH3)2NHOHCH2N(CH3)2+OHCH3CrO3CH3OOH2/Ni-R2NHMannichMannich堿用作合成中間物，因它對氨基的合堿用作合成中間物，因它對氨基的合成有用，把成有用，把-氨基或其衍生的季胺鹽加熱氨基或其衍生的季胺鹽加熱分解生成分解生成-亞甲基亞甲基醛或醛或酮。酮。(CH3)2CHCHCHOCH2N(CH3)2CH3CH2CCHOCH2MannichMannich堿中氨基可被堿中氨基可被CN-CN-等取代，得到腈化物等取代，得到腈化物 C6H5COCH2CH2NR2C6H5COCH2CH2CNCN-近年國內(nèi)有人用芳胺鹽酸法或醛胺縮合成。近年國內(nèi)有人用芳胺鹽酸法或醛胺縮合成。芳香酮在室溫