精細有機合成烷化與?；?/h1>

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第11章烷化與?；?/p>

（AlkylationandAcylation）11.1概述11.2烷化反應(yīng)類型和常用的烷化劑11.3取代烷化11.4加成烷化11.5縮合-還原烷化11.6?；瘎┡c酰化反應(yīng)歷程11.7羧酸?；?1.8用酸酐?；?1.9酰氯酰化11.10用其它?；瘎；?1.11?；乃?1.1概述定義：基團上的氫被烷基取代的反應(yīng)稱為烷化，若被?；〈Q為?；?。ROHROR`ROCOR`RNHR`RNR`R``RNR`R``R```X+-RNHCOR`烷化和?；漠a(chǎn)物有很多用途，有些產(chǎn)品本身就具有功能性，如胺類烷基化后得到的季銨鹽是陽離子表面活性劑和相轉(zhuǎn)移催化劑。-NH2,-OH,-SH,-CONH2烷化劑，?；瘎┮话愣紟в袉挝徽姾苫虿糠终姾?，向被烷化或?；镞M攻，所以大多都是親電取代或親電加成。11.2烷化反應(yīng)類型和常用的烷化劑烷化反應(yīng)分為取代型，加成型和縮合還原型三種，不同類型烷化反應(yīng)所用的烷化劑不同。（1）取代型烷化劑：醇、醚、鹵烷及強酸酯類，其中鹵烷和強酸酯的反應(yīng)活性比醇高。加成型所用烷化劑是乙烯衍生物，等。（3）縮合還原型這類用的烷化劑是醛、酮。（2）加成型：11.3取代烷化11.3.1用醇進行烷化醇是常用的烷化劑，從經(jīng)濟角度看比較便宜，但用醇烷化時，反應(yīng)能力差，要在催化劑存在下進行?？梢允且合喾磻?yīng)，又可以是氣相反應(yīng)，兩者采用的催化劑不同。用醇進行烷化的反應(yīng)是可逆的，如苯胺與醇作用：K1=那么K2K1=*一烷化，二烷化產(chǎn)物相對生成量與其平衡常數(shù)有關(guān)，而K1,K2數(shù)值大小與醇的性質(zhì)有關(guān)。H2OROHNHRNR2K2=從關(guān)系式看K2/K1越大，越容易得到叔胺，而生成仲胺則較難，如用甲醇烷化。反之用乙醇烷化時，比值小，很難得到叔胺，即使乙醇大大過量，仍是以仲醇為主。用醇作烷化劑進行液相烷化時，多用酸催化，硫酸、鹽酸、磷酸都可以，此外PCl3、I2等也可以，酸催化的機理是：不同的醇類進行烷化時，這個比值是不同的：當（225?C）K2K1K2K1=740（245?C）=0.22R`N:+RHH+[R`-N–R]HH+R`N-R+HH+R`NHR+R+R`NR2R`NR3+（季胺鹽）用醇對胺進行烷化時，除有仲、叔胺生成外，還有季銨鹽，季銨鹽的生成量不會多于加入催化用酸的摩爾數(shù)。另外R+除攻擊N外，也可攻擊醇上的氧，因此在反應(yīng)溫度較高時，容易發(fā)生：ROH+R+[R-O-H]+-RROR：+醚的b.p低，一旦有醚生成，系統(tǒng)壓力升高。N,N-二甲基苯胺的生產(chǎn)：工業(yè)上N,N-二甲基苯胺的生產(chǎn)是在高壓釜中進行的。210?C,3MPa將苯胺、甲醇、硫酸以分子比1：3：0.1混合均勻加到不帶攪拌的高壓釜中，205~210℃，3MPa下保溫6hr。反應(yīng)中不可避免會生成和少量的甲醚。反應(yīng)完后首先放出過量的甲醇，副產(chǎn)二甲醚，然后用碳酸鈉中和游離酸，靜置分層：上面油層是粗品N,N-二甲基苯胺，下面水層有季銨鹽和硫酸鈉，為回收季銨鹽，用堿水處理水層：170?C1MPa水解物中N,N-二甲基苯胺與水分離后，與上面分出的油層混合在一起，進行精鎦處理得產(chǎn)品。上述反應(yīng)的溫度要控制好，若高于230℃，會發(fā)生核上烷化副反應(yīng)。*

酚類的烷化一般要采用活性強的烷化劑，鹵烷或強酸酯類，但某些活潑的酚類也可用醇來烷化，如β-萘乙醚就是將β-萘酚溶在乙醇中（1:4），逐漸加入0.1mol濃硫酸，回流反應(yīng)制得的。*氣相烷化與液相烷化工藝不同，使用的催化劑也不同，最常用的是氧化鋁，一般是將催化劑放在固定床上，在300~400℃高溫下將醇、胺蒸汽并混入氮氣通過床層，完成烷化。由于氣相烷化催化劑使用壽命較長，反應(yīng)在常壓下進行，連續(xù)生產(chǎn)，工藝較簡，后處理不繁，所以早在三十年代工業(yè)上就有使用。將苯胺、甲醇蒸汽在220℃通過磷酸、苯磺酸混合物，得92%的N,N-二甲基苯胺，另有約5%的N-甲基苯胺。氣相法制N,N－二甲基苯胺：11.3.2用鹵烷或酯類進行烷化1.鹵烷δ+δ`+δ`+>氯的吸電性較強故鹵烷親電能力強，活性高。鹵烷反應(yīng)活性RI>RBr>RClC-X鍵中C-I最弱，容易生成R+①

鹵烷的b.p比較低δ+78?C12?C所以反應(yīng)在壓力下進行。鹵烷作烷化劑特點：②反應(yīng)過程中有HX放出，為使反應(yīng)順利進行，須加縛酸劑，如氫氧化鈉、碳酸鈉、氫氧化鈣、氧化鎂等堿性物。由于鹵烷成本較低，又較活潑，所以在實際生產(chǎn)中用得較多，特別是用于不活潑的芳胺和酚類的烷化：NaOH,125~145?C當環(huán)上帶有-NO2、-CN吸電基的胺類進行烷化時，由于胺的堿性太弱，為提高反應(yīng)活性，可加入KY型沸石來促進反應(yīng)進行，沸石的加入還有利于提高仲胺的選擇性。有時一些活潑的芳胺也采用鹵烷進行烷化，如：a.從反應(yīng)活性看用乙醇可以，那為什么要用氯乙烷?主要考慮產(chǎn)物分離提純的問題。N-乙基α萘胺（產(chǎn)物）與原料α萘胺是很難分離的，而采用過量的氯乙烷來烷化，使原料盡可能反應(yīng)完全，得到的產(chǎn)物中有約20%N,N-二乙基α萘胺，而這兩者的分離是容易的。b.215~230?C,5MPa用乙醇烷化很難得到N,N－二取代物，而有利于得到N－一取代物。2.強酸的酯能像硫酸一樣容易放出R,是活潑的烷化劑。+常用的酯有鹵烷和強酸的酯都是強烷化劑，兩者在應(yīng)用時區(qū)別：*鹵烷b.p低，常在壓力下反應(yīng)，而強酸酯b.p高，在常壓下反應(yīng)；*酯的價格較貴，特別是硫酸酯毒性較大，使用要謹慎；*在使用對象上有區(qū)別:鹵烷烷化由低C到高C都可以，而酯的烷化只能是C1,C2，高C的不行。C2H5BrNa2CO3C4H9Br100~105?C11.4加成烷化兩類烷化劑：乙烯衍生物、環(huán)氧乙烷。（1）乙烯衍生物：反應(yīng)歷程是親電加成是乙烯分子上連一吸電基，使雙鍵極化，β-C上部分正電性，可與進行親電加成。：：-當然N上另一個H也可烷化由于引上一個烷基后反應(yīng)活性下降，二烷化比一烷化困難，需要加催化劑才可完成，常用催化劑是銅鹽，如CuCl2、Cu2Cl2。CH2=CHCN自身能發(fā)生聚合，烷化時為防止聚合副反應(yīng)發(fā)生，采取措施：控制好反應(yīng)溫度<130℃，若超過140℃聚合反應(yīng)加劇。b.加入阻聚劑如：120~125℃HAc1：3~4這一類中間體主要用作分散染料的偶合組份。（2）環(huán)氧乙烷屬三元雜環(huán)，不穩(wěn)定，很活潑，極性大，易斷鍵發(fā)生親電反應(yīng)，環(huán)氧乙烷親電加成反應(yīng)有兩種歷程：堿催化歷程：催化劑作用在官能團上，如醇、酚類：過渡態(tài)鍵可以不斷延長b.酸催化歷程：催化劑作用在環(huán)氧乙烷上。RNH2兩種催化歷程比較，堿催化更強些，所以要得到長鏈聚合物，必須用堿催化。醇的烷化活性順序：伯醇>仲醇>叔醇低碳醇>高碳醇酚的烷化,有供電基的反應(yīng)容易進行醇、酚與環(huán)氧乙烷作用生成的醚鍵比較穩(wěn)定，烷化得到的聚醚是重要的非離子表面活性劑，通常采用堿催化：n=20~22實際生產(chǎn)中問題較復(fù)雜，產(chǎn)物中n多少適宜？分子量呈窄分布的性能好，如何得到？關(guān)鍵在于催化劑和反應(yīng)條件的選擇。*醇、酚類用環(huán)氧乙烷烷化(乳化劑OP)*胺、酰胺用環(huán)氧乙烷烷化高碳脂肪胺可在催化劑或無催化劑存在下與環(huán)氧乙烷作用氨基烷化有時不要長聚，只引一個－CH2CH2OH，此時要注意條件控制，采用酸催化，溫度低一些，胺要過量，如：90~110℃芳胺用環(huán)氧乙烷烷化，一般只需要引入，不能用堿催化，可在水存在下反應(yīng)：K1≈K2要制取一取代物，控制胺過量，溫度低一些，60~70℃。要制取二取代物，控制環(huán)氧乙烷略大于理論量，溫度105~110℃。如：2.4：11：2.02105~110℃0.2MPa酰胺與環(huán)氧乙烷作用合成相應(yīng)的聚醚，做表面活性劑。11.5縮合-還原烷化胺類與醛、酮縮合生成席夫堿，再在還原劑作用下制得仲胺或叔胺：常用的還原劑有：這種烷化是有特色的，應(yīng)用價值在于制叔胺，工業(yè)上很實用，如季銨鹽型陽離子表面活性劑中間體的合成：80℃1：5.9~6.4：2.6~2.9將胺溶于乙醇中，35℃下加甲酸，50℃加甲醛，回流反應(yīng)即可。Zn

+HCl

,HCOOH

,H211.6酰化劑與?；磻?yīng)歷程-NH2、-OH?；筠D(zhuǎn)變?yōu)轷０坊蝓ヮ?。酰化劑：①酸：②酐：③酰氯：④其它：反?yīng)過程：反應(yīng)歷程：?；c烷化類似，是親電取代反應(yīng)：：：δδ＋＋酰氯>酐>酸被?；锷瞎倌軋F的供電性越強越易?；?1.7羧酸?；人岱磻?yīng)活性差，價格便宜，多用在保護性酰化上，多用HCOOH,CH3COOH上述反應(yīng)是可逆的，要使平衡右移，主要措施：①酸用量多②反應(yīng)中將水蒸出從反應(yīng)歷程看：?；磻?yīng)的難易與?；瘎┑挠H電性有關(guān)，親電性越強越活潑：由于羧基連在芳環(huán)上，且鄰位有羥基，故2，3-酸反應(yīng)活性低，需要加PCl3。因為PCl3遇水分解，所以必需在無水系統(tǒng)中進行。用羧酸進行永久性?；睦邮巧覣S（冰染染料偶合組份）的合成：~130℃33用不同的芳胺進行反應(yīng)可得到系列產(chǎn)品。因反應(yīng)中放出HCl，具有腐蝕性，生產(chǎn)上采用搪瓷設(shè)備。11.8用酸酐?；狒容^貴，但反應(yīng)能力比酸強，而且反應(yīng)不可逆，故某些難以?；幕衔镆盟狒麃眭；?。用酸酐酰化酸酐的用量少，比理論量稍過5~10%即可，乙酐在水中相對穩(wěn)定，低溫下水解較慢，因此可用水作反應(yīng)介質(zhì)。羥基的酰化較難，所以要用酸酐，如阿斯匹林的制備：60~70℃無催化稍低溫濃11.9酰氯?；Ｂ仁欠磻?yīng)活性最強的?；瘎珒r格很貴，對于用酸不能酰化的化合物，或引入長碳鏈?；鶗r只有用酰氯，因高碳酸酐不易得到，如香料苯乙酸對甲基苯酯的?；?90℃+HCl反應(yīng)控制在無HCl放出即為終點。用酰氯?；瘯r有HCl放出，須加縛酸劑:無機堿或有機堿(如吡啶)，縛酸劑的堿性不易過強，防止?；王Ｂ仍趶妷A下水解。90℃吡啶不易發(fā)生水解的酰氯可以一次性加堿（一般要分批加入）+水溶液80~85℃11.10用其它酰化劑?；?）三聚氯氰3ClCN分子中與碳相連的三個氯都有酰化能力，可與-NH2,-OH,-SH等反應(yīng)，制得活性染料，水溶性熒光增白劑，表面活性劑，農(nóng)藥等。三個氯都可參加反應(yīng)，但反應(yīng)活性有所不同，當一個氯被親核試劑取代后，其余的活性明顯下降，一般:第一個Cl0~5℃第二個Cl第三個Cl40~45℃90~95℃控制不同反應(yīng)條件，得到不同取代產(chǎn)物，熒光增白劑VBL的合成中，三個氯都被取代：中間體DSD酸合成：[O][H]Cl20~3℃pH5~630℃，pH6~7285~105℃析出（2）用光氣?；鈿馐翘妓岬孽Ｂ?，由于羰基的作用，兩個氯都很活潑，光氣毒性很強，使用時要注意安全。用光氣?；傻萌惍a(chǎn)物：脲素衍生物RNHCONHR`氨基甲酸酯RNHCOOR`異氰酸酯R-N=C=Oa.b.c.a.30~40℃,pH6.7~7.2（猩紅酸）b.250~300℃氣相，短時間10~15℃（西維因）c.35~135℃+2HCl（TDI）(3)用酯和二乙烯酮?；靡阴Ｒ宜嵋阴ヵ；胍阴Ｒ阴；?，制得黃色冰染染料或