有機(jī)合成-烷基化反應(yīng)課件

烷基化反應(yīng)(Alkylation)閔文斗田雨佳王洋張宇馳烷基化反應(yīng)(Alkylation)閔文斗田雨佳王洋1用途：制備特定活性化合物制備官能團(tuán)轉(zhuǎn)化的中間體作為保護(hù)基、阻斷基等

在有機(jī)化合物分子中的碳、硅、氮、磷、氧或硫原子上引入烴基的反應(yīng)，叫做烴化反應(yīng)。10.1定義用途：制備特定活性化合物在有機(jī)化合物分子中的碳、2烴基：烷基（-R）烯基（-C=C-）炔基（-C≡C-）芳基（-Ar）取代烴基(-CH2COOH,-CH2CH2OH,-CH2CH2CN）烴基：烷基（-R）3（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,CH≡CH;（6）羰基化合物：HCHO,CH3CHO,C3H7CHO,Ph-CHO,CH3COCH3,烴化劑：（1）鹵烷：CH3Cl,CH3I,C2H5Cl,C2H4C-烴化N-烴化O-烴化C-烴化510.2C-烷基化反應(yīng)反應(yīng)歷程：酸催化的親電取代反應(yīng)。有機(jī)化合物分子中碳原子上的氫被烴基所取代的反應(yīng)叫做C-烴化（烷基化）反應(yīng)。烴化劑：烯烴；鹵烷；醇、醛、酮。10.2C-烷基化反應(yīng)反應(yīng)歷程：酸催化的親電取代反應(yīng)。6芳環(huán)上的烴化反應(yīng)(付-克反應(yīng))羰基化合物α-位C烴化芳環(huán)上的烴化反應(yīng)(付-克反應(yīng))710.2.1用鹵烷作烷化劑的C-烷化反應(yīng)反應(yīng)歷程RX:烷基鹵代烴,環(huán)烷基鹵代烴芳環(huán):苯環(huán),芳雜環(huán)催化劑:AlX3,ZnCl2,FeCl3,SnCl4,HF,H2SO4,H3PO410.2.1用鹵烷作烷化劑的C-烷化反應(yīng)反應(yīng)歷程RX:8反應(yīng)機(jī)理：碳正離子對芳環(huán)的親電進(jìn)攻反應(yīng)機(jī)理：碳正離子對芳環(huán)的親電進(jìn)攻9在Lewis酸催化作用下，芳烴及其衍生物與烯烴、鹵烷、酰鹵、酸酐等活性組分反應(yīng)形成新的C-C鍵的反應(yīng)，叫做傅氏反應(yīng)。引入烷基的反應(yīng)叫做傅氏烷基化反應(yīng)；引入?；姆磻?yīng)叫做傅氏?；磻?yīng)。在Lewis酸催化作用下，芳烴及其衍生物與烯烴、鹵烷10反應(yīng)的影響因素：(1)烷基化試劑的活性

RX(ROH、烯烴也可作烴化試劑）a.當(dāng)R相同時(shí):

RF>RCl>RBr>RI一般來說,鹵代芳烴不反應(yīng)b.當(dāng)X相同時(shí)：

RCH=CHCH2X≈PhCH2X>(CH3)3CX>R2CHX>RCH2X>CH3X

反應(yīng)的影響因素：(1)烷基化試劑的活性a.當(dāng)R相同時(shí):11(2)芳烴的結(jié)構(gòu)a有供電基取代的芳烴＞無供電基取代的芳烴引入一個(gè)烴基后更易發(fā)生烴化反應(yīng)，但要考慮立體位阻b多鹵代苯、硝基苯以及單獨(dú)帶有酯基、羧基、腈基的吸電子基團(tuán)，不發(fā)生付-克反應(yīng)，可作為反應(yīng)溶劑，但連有供電子基后可發(fā)生F-C反應(yīng)c含有-NH2、-NR2的苯環(huán),一般不發(fā)生F-C反應(yīng)(2)芳烴的結(jié)構(gòu)a有供電基取代的芳烴＞無供電基取代的12（3）催化劑的影響作用：將烷化試劑轉(zhuǎn)化為R+種類：質(zhì)子酸、Lewis酸、酸性氧化物、烷基鋁

（3）催化劑的影響13a.活性順序:AlCl3>FeCl3>SnCl4>BF3>ZnCl2HF>H2SO4

>H3PO4根據(jù)RX的種類,芳烴的結(jié)構(gòu),選擇催化劑用量如PhCH2X,ZnCl2少量,CH3X,AlCl3用量多5~10%.a.活性順序:AlCl3>FeCl3>SnCl4>BF314b.最常用,但并不是萬能的,不能用于酚的烴化.c.烯烴和醇的烴化劑,一般用酸(質(zhì)子酸)做催化劑.b.最常用,但并不是萬能的,不能用于酚的烴化.15（4）溶劑的影響當(dāng)芳烴為液體時(shí),可過量作為溶劑,如苯.非極性溶劑如SC2,CCl4.中等極性溶劑如二氯乙烷,四氯乙烷等.硝基苯,硝基甲烷等都可作為反應(yīng)溶劑.（4）溶劑的影響當(dāng)芳烴為液體時(shí),可過量作為溶劑,如苯.16副反應(yīng):當(dāng)烴基的碳原子數(shù)＞3時(shí),發(fā)生異構(gòu)化反應(yīng),溫度升高,異構(gòu)化比例增加。副反應(yīng):當(dāng)烴基的碳原子數(shù)＞3時(shí),發(fā)生異構(gòu)化反應(yīng),溫度升17(2)間位產(chǎn)物生成:當(dāng)苯環(huán)上引入的烴基不止一個(gè)時(shí),除了正常的鄰、對位產(chǎn)物，還常有相當(dāng)比例的間位產(chǎn)物。通常，較強(qiáng)烈的條件，即強(qiáng)催化劑，較長時(shí)間，較高反應(yīng)溫度，生成不正常的間位產(chǎn)物。所以傅-克反應(yīng)時(shí)間不宜過長，AlCl3用量不宜過大。有機(jī)合成-烷基化反應(yīng)ppt課件18egeg19生產(chǎn)實(shí)例生產(chǎn)實(shí)例2010.2.2用烯烴作烷化劑的C-烷化反應(yīng)反應(yīng)歷程10.2.2用烯烴作烷化劑的C-烷化反應(yīng)反應(yīng)歷程21重要品種介紹

（1）異丙苯AlCl3：6～7195～100℃，0.2～0.3MPaH3PO4(固）170-190℃，2～4MPa（2）間異丙基甲苯重要品種介紹AlCl3：6～7122（3）十二烷基苯（4）酚類的C-烷化（5）2,6-二乙基苯胺（3）十二烷基苯（5）2,6-二乙基苯胺2310.2.3用醇作烷化劑的C-烷化反應(yīng)反應(yīng)歷程生產(chǎn)實(shí)例（1）芳胺的C-烷化10.2.3用醇作烷化劑的C-烷化反應(yīng)反應(yīng)歷程生產(chǎn)實(shí)例（24（2）酚類的C-烷化（3）萘的C-烷化（2）酚類的C-烷化（3）萘的C-烷化2510.2.4用醛、酮作烷化劑的C-烷化反應(yīng)反應(yīng)歷程10.2.4用醛、酮作烷化劑的C-烷化反應(yīng)反應(yīng)歷程26℃℃℃℃27羰基化合物α-位C烴化1.活潑亞甲基化合物的C-烴化羰基化合物α-位C烴化1.活潑亞甲基化合物的C-烴化28

影響因素：（1）堿和溶劑的選擇a.根據(jù)活潑亞甲基化合物的酸性，常用醇鈉、醇鉀。

b.如醇鈉為催化劑，則選醇為溶劑，對于在醇中難于烴化的活性亞甲基化合物，可在苯、甲苯、二甲苯等油溶劑中加入NaH或金屬鈉，生成烯醇鹽再烴化。有機(jī)合成-烷基化反應(yīng)ppt課件29（2）引入烴基的順序

a當(dāng)R=R’時(shí),分步進(jìn)行

b當(dāng)R≠R’時(shí)，當(dāng)R、R’為伯鹵代烷，先大再小當(dāng)R、R’為仲鹵代烷，先伯后仲當(dāng)R、R’為仲鹵代烷，收率低，一般選用活性高的亞甲基化合物有機(jī)合成-烷基化反應(yīng)ppt課件30（3）副反應(yīng)a脫鹵化氫的副反應(yīng)b脫烷氧羰基的副反應(yīng)當(dāng)換成苯基時(shí)，反應(yīng)更易發(fā)生有機(jī)合成-烷基化反應(yīng)ppt課件31c生成醚的副反應(yīng)所以反應(yīng)不易使用過量的R’Xc生成醚的副反應(yīng)322.醛酮以及羧酸衍生物α-C烴化(1)反應(yīng)式(2)機(jī)理2.醛酮以及羧酸衍生物α-C烴化(1)反應(yīng)式(2)機(jī)33有機(jī)合成-烷基化反應(yīng)ppt課件34(3)影響因素a

RXb羰基化合物i醛的α-C烴化少見，易發(fā)生Aldol縮合反應(yīng)，但可采用烯胺法ii酯的α-C烴化采用強(qiáng)堿，較弱的堿會(huì)發(fā)生Claisen縮合副反應(yīng)iii不對稱酮的α-烴化(3)影響因素aRX3510.2.5C-烷化反應(yīng)的特點(diǎn)連串反應(yīng)可逆反應(yīng)10.2.5C-烷化反應(yīng)的特點(diǎn)連串反應(yīng)36烷化質(zhì)點(diǎn)和芳環(huán)上的異構(gòu)化烷化質(zhì)點(diǎn)和芳環(huán)上的異構(gòu)化3710.3N-烴化烴化試劑：醇、鹵代烷、酯、烯烴、醛和酮、環(huán)氧乙烷等。

氨基上的氫原子被烴基取代的反應(yīng)叫做N-烴化反應(yīng)。10.3N-烴化烴化試劑：醇、鹵代烷、酯、烯烴、醛和酮、38用途：（1）引入-CH2CH2OH、-CH2CH2CN極性、非水溶性基團(tuán)；（2）制備季銨鹽型陽離子化合物；（3）其它助劑、醫(yī)藥中間體。用途：39用醇類作烷化劑的N-烷化反應(yīng)用醇類作烷化劑的N-烷化反應(yīng)用酯作烷化劑的N-烷化反應(yīng)用環(huán)氧乙烷作烷化劑的N-烷化反應(yīng)用烯烴作烷化劑的N-烷化反應(yīng)N-芳基化（芳氨基化）用醇類作烷化劑的N-烷化反應(yīng)4010.3.1用醇類作烷化劑的N-烷化反應(yīng)反應(yīng)歷程10.3.1用醇類作烷化劑的N-烷化反應(yīng)反應(yīng)歷程41

特點(diǎn)（1）以R+為活性質(zhì)點(diǎn)的親電取代反應(yīng)；（2）使用強(qiáng)酸性催化劑以提供質(zhì)子；（3）連串反應(yīng)；（4）受空間效應(yīng)的影響，以高碳醇對芳胺進(jìn)行N-烷化時(shí)，只得到一烷苯胺（5）可逆反應(yīng)。特點(diǎn)42K2/K1=1000K2/K1=1/4K2/K1=1000K2/K1=1/443重要品種

（1）N,N-二甲基苯胺（2）N-甲基苯胺重要品種（2）N-甲基苯胺4410.3.2用鹵烷作烷化劑的N-烷化反應(yīng)烷化劑

R-I>R-Br>R-Cl主要產(chǎn)品：N-乙基-N-芐基苯胺10.3.2用鹵烷作烷化劑的N-烷化反應(yīng)烷化劑主要產(chǎn)品：N4510.3.3用酯作烷化劑的N-烷化反應(yīng)

硫酸二烷基酯芳磺酸酯磷酸單酯10.3.3用酯作烷化劑的N-烷化反應(yīng)硫酸二烷基酯芳磺酸酯46用硫酸酯的N-烷化（1）可在-NH2的N上烷基化而不影響-OH；（2）有多個(gè)氨基時(shí)，可根據(jù)N原子的堿性，選擇性地對一個(gè)N烷基化；（3）缺點(diǎn)：毒性大。用芳磺酸酯的N-烷化用硫酸酯的N-烷化4710.3.4用環(huán)氧乙烷作烷化劑的N-烷化反應(yīng)特點(diǎn)

（1）反應(yīng)活性高，在N上引入CH2CH2OH；（2）連串反應(yīng)；K1與K2相差不大（3）酸催化反應(yīng)。10.3.4用環(huán)氧乙烷作烷化劑的N-烷化反應(yīng)特點(diǎn)K1與K24810.3.5用烯烴作烷化劑的N-烷化反應(yīng)酸:CH3COOH、H2SO4、HCl、、FeCl3堿:三甲胺，三乙胺δ+催化劑10.3.5用烯烴作烷化劑的N-烷化反應(yīng)酸:CH3COOH49有機(jī)合成-烷基化反應(yīng)ppt課件5010.3.6N-芳基化（芳氨基化）①用芳鹵化合物作烴化試劑②用芳伯胺作烴化試劑③用酚類為烴化試劑10.3.6N-芳基化（芳氨基化）①用芳鹵化合物作烴化試劑5110.4O-烴化

醇羥基（R-OH）或酚羥基（Ar-OH）上的氫原子被烴基取代，生成二烷基醚、烷基芳基醚或二芳基醚的反應(yīng)叫做O-烴化反應(yīng)。O-烷基化：烷氧基化O-芳基化：芳氧基化烷化試劑：醇（R-OH）、鹵化烷（R-X）、環(huán)氧烷類等。產(chǎn)物：10.4O-烴化醇羥基（R-OH）或酚羥基（Ar-52有機(jī)合成-烷基化反應(yīng)ppt課件5310.4.1O-烷基化用醇類的O-烷化δ+10.4.1O-烷基化用醇類的O-烷化δ+54有機(jī)合成-烷基化反應(yīng)ppt課件55鹵代烷為烴化劑：醇在堿的條件下與鹵代烷生成醚鹵代烷為烴化劑：醇在堿的條件下與鹵代烷生成醚56伯鹵代烷RCH2X按SN2歷程隨著與X相連的C的取代基數(shù)目的增加越趨向SN1伯鹵代烷RCH2X按SN2歷程57影響因素:a.RX的影響影響因素:58有機(jī)合成-烷基化反應(yīng)ppt課件59b.醇的影響b.醇的影響60c.催化劑d.溶劑影響過量醇

（既是溶質(zhì)又是溶劑）c.催化劑d.溶劑影響過量醇（既是溶質(zhì)又是溶劑）61副反應(yīng):a.消除反應(yīng)副反應(yīng):62有機(jī)合成-烷基化反應(yīng)ppt課件63用鹵烷的O-烷化δ+用鹵烷的O-烷化δ+64磺酸酯類為烴化劑：主要指芳磺酸酯，引入較大的烴基磺酸酯類為烴化劑