精細有機合成烴化

1、關于精細有機合成烴化第一張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月2（1）鹵烷：CH3Cl, CH3I, C2H5Cl, C2H5Br, ClCH2COOH, Ph-CH2Cl;（2）酯類：(RO)2SO2, PhSO2OR, CH3-Ph-SO2OR, (RO)3PO;（3）醇類和醚類：CH3OH, C2H5OH, n-C4H9OH, C12H25OH, CH3OCH3, C2H5OC2H5;（4）環(huán)氧化合物： , ；（5）烯烴和炔烴：CH2=CH2, CH3CH=CH2, R-CH=CH2, CH2=CHCN, CH2=CHCOOCH3, CHCH;（6）羰基化合物：HCHO, CH3CH

2、O, C3H7CHO, Ph-CHO, CH3COCH3, 烴化劑第二張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月35.1 C-烴化反應歷程：酸催化的親電取代反應。 有機化合物分子中碳原子上的氫被烴基所取代的反應叫做C-烴化反應。烴化劑：烯烴； 鹵烷； 醇、醚。第三張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月45.1.1 催化劑路易斯酸：AlCl3FeCl3SbCl5SnCl4 BF3TiCl4ZnCl2質子酸：HFH2SO4P2O5H3PO4、陽離子交換樹脂。 第四張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月5(1) 路易斯酸路易斯酸催化劑分子的共同特點是都有一個缺電子的中心原子。 AlCl3與鹵

3、烷作用：AlCl3與HCl、烯烴作用：第五張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月6無水三氯化鋁（AlCl3）無水AlCl3：熔點192，180開始升華。 新鮮制備的無水AlCl3 ，對用烯烴的C-烷化無催化活性；而必須有少量水分或HCl存在，才能顯示出催化活性。 無水AlCl3能溶于大多數的液態(tài)氯烷中，并生成烷基正離子。它也能溶于許多給電子型溶劑（ SO2、COCl2、CS2、硝基苯、二氯乙烷等）中形成絡合物。許多可溶性的AlCl3溶劑絡合物可用作傅-克反應的催化劑。無水AlCl3溶于醇、醚或酮所形成的絡合物對傅-克反應并沒有催化作用或者催化作用很弱。本身無催化活性反應條件下催化活性良好第

4、六張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月7無水三氯化鋁（AlCl3）最常用的傅-克反應催化劑（Friedel-Crafts）無水AlCl3價廉易得，催化活性好。但有鋁鹽廢液生成，有時不適用于活潑芳香族化合物(如酚、芳胺類)的烷基化反應。紅油：由無水AlCl3 、多烷基苯和少量水配制而成。不溶于烷基化劑，易分離，副反應少，能循環(huán)使用。適合于大規(guī)模的連續(xù)化工業(yè)烷基化過程。無水AlCl3吸水性很強，與空氣接觸也會吸潮水解，逐漸結塊而失去催化活性。遇水會立即分解放出氯化氫和大量的熱，嚴重時甚至會引起爆炸。無水AlCl3應裝在隔絕空氣和耐腐蝕的密閉容器中，使用時要注意保持干燥。第七張，PPT共六十五

5、頁，創(chuàng)作于2022年6月8質子酸質子酸中最重要的是硫酸、氫氟酸和磷酸或多磷酸，這些強質子酸的作用是使烯烴、醛或酮質子化，成為活潑的親電質點：第八張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月9硫酸廣泛應用于以烯烴、醇、醛和酮為烷基化劑的烷基化反應。為了避免芳烴的磺化、烷基化劑的聚合、酯化、脫水和氧化等副反應，必須選擇適宜的硫酸濃度。對乙烯:不能采用硫酸(98%硫酸引起苯和烷基苯的磺化)。第九張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月10氫氟酸（HF）可用于各類傅-克反應沸點19.5,凝固點-83，。優(yōu)點：（1）溶解能力強；（2）不易引起副反應；（3）沸點低，可循環(huán)利用，消耗損失少。（4）凝固點低，

6、低溫烷化反應。（5）氫氟酸和三氟化硼的絡合物氟硼酸(HBF4)也是良好的催化劑。缺點：價格較貴，腐蝕性強，對設備要求高。第十張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月115.1.2 C-烷基化反應歷程 (1)三氯化鋁催化，烯烴為烷基化劑：第十一張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月12(2)三氯化鋁催化，鹵烷為烷基化劑：第十二張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月135.1.3 C-烷基化影響因素 （1）烷基化劑：鹵烷RClRBrRI（烷基相同）鹵代芳烴反應活性較低，不能進行烷基化反應。 R3CXR2CHXRCH2XCH3X（鹵素相同）少量不活潑的催化劑如氯化鋅，甚至用鋁、鋅多量的氯化

7、鋁加熱第十三張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月14（2）芳香族化合物：*芳環(huán)上有烷基等給電于基團時，烷基化反應容易進行；但當環(huán)上有NH2、OR等給電子基團時，不利于烷基化反應的進行；*當環(huán)上有鹵原子、羰基、羧基等吸電子基時，則不容易進行烷基化反應。此時，必須選用包括多量的強催化劑和提高反應溫度，才能進行烷基化反應。*當芳環(huán)上有硝基時，烷基化反應就不能進行；可以用硝基苯作烷基化反應的溶劑。 第十四張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月15在低溫、低濃度、弱催化劑、反應時間較短的條件下，烷基進入的位置遵循親電取代反應規(guī)律。 *（3）烷基進入位置（4）催化劑的影響 作用：將烷化試劑轉化為

8、R+ 種類：質子酸、Lewis酸、酸性氧化物、烷基鋁第十五張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月生產實例第十六張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月175.1.4 C-烷化反應的特點（1）可逆反應第十七張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月18（2）烷化質點和芳環(huán)上的異構化對于多碳烯烴，質子總是加到烯雙鍵中含氫較多的碳原子上，即正電荷總是集中在烯烴雙鍵中含氫較少的碳原子上(Markovnikov規(guī)則)馬氏規(guī)則。如:在反應條件下，烷基正離子會發(fā)生氫轉移-異構化反應。烷基正離子的異構化是可逆的，總的平衡趨勢是使烷基正離子轉變?yōu)楦臃€(wěn)定的結構。一般規(guī)律是伯重排為仲、仲重排為叔。第十八張，

9、PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月195.1.5 用鹵烷作烷化劑的C-烷化反應(1) 用芐基氯的C-烷化(2) 用氯乙酸的C-烷化第十九張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月20(3) 用四氯化碳的C-烷化(4) 用氯代叔丁烷的C-烷化 第二十張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月215.1.6 用烯烴作烷化劑的C-烷化反應 （1）異丙苯AlCl3： 1 67 95100 ，0.20.3MPaH3PO4(固） 170-190 ， 24MPa（2）間異丙基甲苯第二十一張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月22（3）十二烷基苯（4）酚類的C-烷化（5）2,6-二乙基苯胺第二十二張，

10、PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月236.1.7 用醇作烷化劑的C-烷化反應反應歷程 生產實例（1）芳胺的C-烷化（2）酚類的C-烷化第二十三張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月245.1.8 用醛、酮作烷化劑的C-烷化反應反應歷程第二十四張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月25生產實例 （1）DDT滴滴涕(1,1,1-三氯-2,2-雙(對氯苯基)乙烷)（2）雙酚A（2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷）第二十五張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月26（3）4,4-二氨基二苯甲烷（4）擴散劑N第二十六張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月27雙酚A如用酸催化，反應結束后有大

11、量含酸、含酚廢水，且設備腐蝕嚴重。近年來改為采用陽離子交換樹脂催化，其特點是對設備的材質要求較低，而且催化劑可以反復使用，壽命較長。產物雙酚A是制備新型高分子材料環(huán)氧樹脂、聚碳酸酯及聚砜的主要原料，也應用于制造油漆、抗氧劑和增塑劑等方面。第二十七張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月二、氧原子上的烴化 （一）醇的O-烴化1.鹵代烴為烴化劑2.酯類為烴化劑3.環(huán)氧乙烷為烴化劑（二）酚的O-烴化1.烴化劑2.多元酚的選擇性烴化第二十八張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（一）醇的O-烴化1鹵代烴為烴化劑Williamson合成：醇在堿（鈉、氫氧化鈉、氫氧化鉀等）存在下，與鹵代烴反應生成醚

12、。是制備混合醚的有效方法。其過程如下：此反應為親核取代反應，即 對鹵代烴中與鹵素相連的碳原子作親核取代。一、氧原子上的烴化 第二十九張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）鹵代烴的影響鹵代烴的活性與其結構及鹵原子有較大的關系。 當烴基相同時不同鹵代烴的活性次序為：RFRClRBr R-Br R-ClN-乙基-N-芐基苯胺第四十九張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月505.3.3 用酯作烷化劑的N-烷化反應 硫酸二烷基酯芳磺酸酯磷酸單酯優(yōu)點： （1）可在-NH2的N上烷基化而不影響-OH； （2）有多個氨基時，可根據N原子的堿性，選擇性地對一個 N烷基化； （3）活性大 缺點：毒性

13、大。第五十張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月515.3.4 用環(huán)氧乙烷作烷化劑的N-烷化反應特點 （1）反應活性高，在N上引入CH2CH2OH； （2）連串反應；K1與K2相差不大（3）酸催化反應第五十一張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月52抗腫瘤藥嘧啶苯芥中間體應用第五十二張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月535.3.5 用烯烴作烷化劑的N-烷化反應常用的烯烴為丙烯腈和丙烯酸酯，烷基化就能分別引入氰乙基和羧酸酯基：RNH2+CH2CHCNRNH(CH2CH2CN)RNH(CH2CH2CN)+CH2CHCNRN(CH2CH2CN)2RNH2+CH2CHCOORRNH(C

14、H2CH2C00R)RNH(CH2CH2COOR)+CH2 CHCOORRN(CH2CH2COOR)2 這些產物是生產分散染料、表面活性劑和醫(yī)藥的重要中間體。+第五十三張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月545.3.5 用烯烴作烷化劑的N-烷化反應酸:CH3COOH、H2SO4、HCl 、FeCl3堿:三甲胺，三乙胺催化劑O第五十四張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月55向胺類的胺基上引入羧酸酯基：RNH2十CH2CHCOORRNH(CH2CH2C00R)RNH(CH2CH2COOR)十CH2CHCOORRN(CH2CH2COOR)2 原料丙烯酸酯是石油化工生產的大宗產品，特別是選

15、用丙烯酸甲酯更為有利。胺類與丙烯酸先加成烷基化，然后再酯化，也能引入羧酸酯基。胺類還可用鹵代羧酸或鹵代羧酸酯烷基化，這是引入羧酸酯基的另一條原料路線。丙烯酸酯甲酯的烷基化能力較丙烯腈弱，因此對于某些需要引入兩個羧酸酯基的芳胺，就要使用過量的丙烯酸甲酯和比較強烈的反應條件。盡管如此，在產品中往往還會含有少量單烷基化合物。第五十五張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月565.3.6 用醛、酮作烷化劑的N-烷化反應ArNH2 RCHO ArNCHR ArNCHR （還原） ArNHCH2R 醛或酮與伯胺的胺化氫化，其脫水縮合反應和加氫還原反應可以同步完成，也可以分步完成，脫水縮合生成的亞胺還可以

16、分離出來作為最終產品。羥基胺或亞胺的還原可以用氫氣的液相催化回氫法，也可以用甲酸或其他還原劑。還原N-烷化第五十六張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月57應用第五十七張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月5.3.7 N-芳基化（芳氨基化）用芳鹵化合物作烴化試劑用芳伯胺作烴化試劑用酚類為烴化試劑第五十八張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月59（1） 鹵素化合物的芳氨基化 Ar-NH2是親電試劑，Ar-X是親核試劑。 鹵素化合物：硝基氯苯衍生物、四氯苯醌、苯醌系或稠環(huán)系的氯衍生物或溴衍生物。 為消除反應生成的HCl或HBr的不利影響，通常要加縛酸劑。 當Ar-NH2或Ar-X不夠活

17、潑時，要加入銅催化劑。 為了簡化產品的精制操作，Ar-X或Ar-NH2的物質的量比接近1：1。如果芳伯胺易回收，也可用過量的芳伯胺作溶劑。例如2-氯-5-硝基苯磺與苯胺經芳氨基化、磺基水解和硝基還原制4-氨基-4-甲氧基二苯胺。第五十九張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月60（2） 芳伯胺的芳氨基化 兩個芳伯胺可以相同，也可以不同。其中沸點低的一種芳伯胺常過量很多倍。通常在酸催化劑存在下進行。 例如：制備二苯胺、N-苯基-1-萘胺（對氨基苯磺酸催化）、苯基周位酸（濃硫酸催化）、苯基J酸（布赫勒反應）等。（3） 酚類的芳氨基化 常用的酚類：間苯二酚、對苯二酚、2-萘酚、1，4-羥基蒽醌等。

18、 例如：制備間羥基二苯胺（對氨基苯磺酸催化）、N-苯基-2-萘胺（苯胺鹽酸鹽催化）、芳氨基蒽醌（隱色體、硼酸保護）等。第六十張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月615.3.8 N-烷基胺類混合物的分離 (1) 物理法 利用產物的沸點差異進行分離。 組分沸點/苯胺N-乙基苯胺N,N-二乙基苯胺184204.7216.3精餾 第六十一張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月62化學法興斯堡（Hinsberg）試驗法第六十二張，PPT共六十五頁，創(chuàng)作于2022年6月635.3.9 N-烷基胺類混合物的分析 脂肪族伯、仲、叔胺混合物（1）用標準酸測定樣品中的總胺值。包括伯、仲、叔胺值。（2）將樣品用水楊醛處理，使伯胺轉化為席夫堿，余下的仲、叔胺可再用標準酸測定其胺值。（3）將樣品用乙酐使伯、仲胺發(fā)生?；磻蛘哂卯惽杷岜锦ナ共⒅侔忿D化成硫脲取代物，余下的叔胺可用標準酸