烃 化 反 应

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烃烃烃烃烃烃烃烃烃烃烃烃烃烃 Chapter 2: Hydrocarbylation Reaction 第第第

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烃 化 反 应. 第二章. Chapter 2: Hydrocarbylation Reaction. 洛阳师院化学系有机化学教研室. 定义 : 有机物分子中 C 、 N 、 O 被烃基取代的反应. 烃基: 饱和 、 不饱和 、 脂肪 、 芳香. 分类 1)按形成键的形式分类. C-OH ( 醇或酚羟基) 变为 - OR 醚 C-N(NH 3 ) 变为伯、仲、叔胺 C-C. 分类 2)按反应历程分类. SN1 SN2 亲电取代. 分类 3)按烃化剂的种类分类. 卤代烷 : RX 最常用 硫酸酯、 磺酸酯 醇 烯烃 - PowerPoint PPT Presentation

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 烃 化 反 应

洛阳师院化学系有机化学教研室

Chapter 2: Hydrocarbylation

Reaction

第二章

Page 2: 烃  化  反  应

定义定义::有机物分子中有机物分子中 CC 、、 NN 、、 OO 被烃基取代的反应被烃基取代的反应

烃基:烃基: 饱和饱和 、 、不饱和不饱和 、 、 脂肪脂肪 、 、芳香芳香

Page 3: 烃  化  反  应

分类 分类 11 )按形成键的形式分类)按形成键的形式分类

C-OHC-OH ((醇或酚羟基)醇或酚羟基) 变为变为 --OROR 醚醚

C-N(NHC-N(NH33)) 变为伯、仲、叔胺变为伯、仲、叔胺

C-C C-C RCH2 C OC2H5

O

±»Ìþ»¯Îï+Ìþ»¯¼Á ²úÎï

Page 4: 烃  化  反  应

分类 分类 22 )按反应历程分类 )按反应历程分类

SN1SN1 SN2SN2 亲电取代亲电取代

Page 5: 烃  化  反  应

分类 分类 33 )按烃化剂的种类分类)按烃化剂的种类分类

卤代烷卤代烷 : : RX RX 最常用最常用 硫酸酯、硫酸酯、 磺酸酯磺酸酯 醇醇 烯烃烯烃 环氧烷:发生羟乙基化环氧烷:发生羟乙基化 CHCH22NN22 ::很好的重氮化试剂很好的重氮化试剂

S

O

O

HO OH S

O

O

RO OR S

O

O

Ar OR

O

Page 6: 烃  化  反  应

应 用应 用

丁卡因药效为普鲁卡因的丁卡因药效为普鲁卡因的 1010 倍倍  

C-O-CH-CH2N(C2H5)2

O

NH2

ÆÕ³¿¨ Òò

C-O-CH-CH2N(C2H5)2

O

n-C4H9-HN

¶¡ ¿¨ Òò

Page 7: 烃  化  反  应

学 习 重 点学 习 重 点 氧原子上的烃化反应历程、烃化剂种类、特点及应用范围氧原子上的烃化反应历程、烃化剂种类、特点及应用范围 氮原子上的烃化反应历程、烃化剂种类、特点及应用范围氮原子上的烃化反应历程、烃化剂种类、特点及应用范围 伯胺的制备方法伯胺的制备方法 芳烃的芳烃的 C-C- 烃化(烃化( F-CF-C 反应反应 )) 历程、特点及影响因素历程、特点及影响因素 烯丙位、苄位、活性亚甲基化合物的烯丙位、苄位、活性亚甲基化合物的 C-C- 烃化的反应历程及烃化的反应历程及

影响因素影响因素

Page 8: 烃  化  反  应

第一节氧原子上的烃化反应第一节氧原子上的烃化反应 一一 醇的醇的 O-O- 烃化烃化 1 1 卤代烷为烃化剂卤代烷为烃化剂 2 2 磺酸酯磺酸酯 3 3 环氧乙烷类作烃化剂环氧乙烷类作烃化剂 4 4 烯烃作为烃化剂烯烃作为烃化剂 5 5 醇作为烃化剂醇作为烃化剂 6 6 其它烃化剂其它烃化剂 二 酚的二 酚的 O-O- 烃化烃化 1 1 烃化剂烃化剂 2 2 多元酚的选择性烃化多元酚的选择性烃化

Page 9: 烃  化  反  应

1 1 卤代烷为烃化剂:卤代烷为烃化剂:

第一节 氧原子上的烃化反应第一节 氧原子上的烃化反应 一 醇的一 醇的 O-O- 烃化烃化

通式通式

Williamson Williamson 醚合成方法醚合成方法

ROH + B

+ R' X R-O-R' + H

RO

RO

结论:醇在碱的条件下与卤代烷生成醚结论:醇在碱的条件下与卤代烷生成醚

ROH + R' X R-O-R' + HXB

Page 10: 烃  化  反  应

1 1 卤代烷为烃化剂:醇在碱的条件下与卤代烷生成醚卤代烷为烃化剂:醇在碱的条件下与卤代烷生成醚 反应机理:反应机理: SN1SN1

第一节 氧原子上的烃化反应第一节 氧原子上的烃化反应 一 醇的一 醇的 O-O- 烃化烃化

R-X R XÂý

+ ¾ö¶¨·´Ó¦ËÙÂÊ

R + R'OH R-O-R'¿ì

R-O-R' + H

H Ïû Ðý²ú Îï

Ph-CH2X R-CH=CH-CH2XÊå±́ú Íé ¡¢ ¡¢ °´ SN1Àú³Ì

Page 11: 烃  化  反  应

1 1 卤代烷为烃化剂:醇在碱的条件下与卤代烷生成醚卤代烷为烃化剂:醇在碱的条件下与卤代烷生成醚 反应机理:反应机理: SN2SN2

第一节 氧原子上的烃化反应第一节 氧原子上的烃化反应 一 醇的一 醇的 O-O- 烃化烃化

R'O C X

H H

R'O + R-CH2-X R'O-CH2R + X

¹¹ÐÍ·­×ª´ÓXµÄ±³Ãæ½ø¹¥

伯卤代烷伯卤代烷 RCHRCH22XX 按按 SNSN2 历程历程

随着与随着与 XX 相连的相连的 CC 的取代基数的取代基数目的增加越趋向目的增加越趋向 SN1SN1

Page 12: 烃  化  反  应

1 1 卤代烷为烃化剂:醇在碱的条件下与卤代烷生成醚卤代烷为烃化剂:醇在碱的条件下与卤代烷生成醚 影响因素 影响因素 a RXa RX 的影响 的影响

第一节 氧原子上的烃化反应第一节 氧原子上的烃化反应 一 醇的一 醇的 O-O- 烃化烃化

RI>RBr>RCl>RF

RI>RBr>RCl

µ±RÏà ͬC-X¼«»¯¶È

»î ÐÔ£º

³É±¾£º

i£© »î ÐÔ £¨ ¡ß ±Ëصĵ縺 ÐÔ£©

Page 13: 烃  化  反  应

1 1 卤代烷为烃化剂:醇在碱的条件下与卤代烷生成醚卤代烷为烃化剂:醇在碱的条件下与卤代烷生成醚 影响因素 影响因素 a RXa RX 的影响 的影响

第一节 氧原子上的烃化反应第一节 氧原子上的烃化反应 一 醇的一 醇的 O-O- 烃化烃化

µ±XÏà ͬʱii£©

±́ú ±ûÏ©, ±ÜÐ > ±́ú Íé > ±·¼Ìþ ArXCl

NO2

OEt

NO2

+ EtOHNaOH

·ÇÄÇÎ÷ ¶¡ ÖмäÌå

µ±Â±́ú Ìþ Ϊ Êå±́ú Ìþ ʱ£¬²» ÄÜÔÚÇ¿¼îÏ·´ Ó¦£¬

Ò×Ïû ³ý HX£¬¿ÉÔÚÖÐÐÔ»òÈõ¼îÐÔÏ·´ Ó¦¡£

C

CH3

CH3

CH3 + CH3-C

CH2

CH3

B

Page 14: 烃  化  反  应

1 1 卤代烷为烃化剂:醇在碱的条件下与卤代烷生成醚卤代烷为烃化剂:醇在碱的条件下与卤代烷生成醚 影响因素 影响因素 b b 醇的影响醇的影响

第一节 氧原子上的烃化反应第一节 氧原子上的烃化反应 一 醇的一 醇的 O-O- 烃化烃化

CH3ONa + ClCH2COOMe CH3OCH2COOMeCH3OH/pH=8

64 ¡æ

R-OHEtOTl

C6H6ROTl

R'X

CH3CNR-O-R'

»î ÐԵ͵Ä́¼£¬¿ÉÏÈÖƳÉÆäÄÆÑΣ¬ÔÙ·´ Ó¦

¸Ä½øµÃWilliamsonÃÑºÏ ³É·¨ £º ½«́¼ÖƳɴ¼îè £¬ÔÙ½øÐÐÌþ »¯

CH3OCH2CH2OH + EtOTl CH3OCH2CH2OTlPhCH2CH2OCH2Ph

CH3CNCH3OCH2CH2OCH2Ph

±½

Page 15: 烃  化  反  应

1 1 卤代烷为烃化剂:醇在碱的条件下与卤代烷生成醚卤代烷为烃化剂:醇在碱的条件下与卤代烷生成醚 影响因素 影响因素 c c 催化剂 催化剂 d d 溶剂影响溶剂影响 催化剂催化剂::

溶剂溶剂: : 过量醇过量醇 (即是溶质又是溶剂)(即是溶质又是溶剂)

第一节 氧原子上的烃化反应第一节 氧原子上的烃化反应 一 醇的一 醇的 O-O- 烃化烃化

´¼ÄÆ¡¢ Na¡¢ NaH¡¢ NaOH¡¢ KOH

Óлú¼î £º Áù¼×»ùÁ×õ£°· £¨ HMPA£©¡¢ N,N-¶þ¼×»ù±½°· £¨ DMA£©¡¢

·ÇÖÊ×ÓÈܼÁ£º ±½¡¢ ¼×±½£¨ Tol£©¡¢ ¶þ¼×±½£¨ xylene£©¡¢ DMF ¡¢ DMSO ÎÞË®Ìõ ¼þÏÂ

ÖÊ×ÓÐÔÈܼÁ£º ROXÓÐÖúÓÚR-CH2X ½âÀ룬µ«ÊÇRO-Ò×·¢ ÉúÈܼÁ»¯£¬ Òò́ Ëͨ ³£ ²» ÓÃÖÊ×ÓÐÔÈܼÁ

Page 16: 烃  化  反  应

1 1 卤代烷为烃化剂:醇在碱的条件下与卤代烷生成醚卤代烷为烃化剂:醇在碱的条件下与卤代烷生成醚 副反应 副反应 a a 消除反应 消除反应

第一节 氧原子上的烃化反应第一节 氧原子上的烃化反应 一 醇的一 醇的 O-O- 烃化烃化

CH3

CH3 C CH2(H3C)3 CXB-

(H3C)3 C+

H3C C O

CH3

C2H5

H3CA B

B: (CH3)3COH + C2H5X

ÓûÖƱ¸£º

A: (CH3)3CX+C2H5OH

CH O CH2CH2NCH3

CH3

Ph

PhA B

CH-BrPhPh

HOCH2CH2NCH3

CH3+A

Xy1

¡÷

²úÎï

CHPhPh +OH

B Xy1

¡÷

²úÎï

ÓûÖƱ¸£º

ClCH2CH2N(CH3)2

Page 17: 烃  化  反  应

1 1 卤代烷为烃化剂:醇在碱的条件下与卤代烷生成醚卤代烷为烃化剂:醇在碱的条件下与卤代烷生成醚 副反应 副反应 a a 消除反应 消除反应

第一节 氧原子上的烃化反应第一节 氧原子上的烃化反应 一 醇的一 醇的 O-O- 烃化烃化

CH O C2H5

H3C

BA

C6H5 C£ª

CH3

+ C2H5OHA:

H Ïû ÐýÌå

ÓûÖƱ¸

CH OH

CH3

+ C2H5 BrB:

»î ÐÔÇ¿

Page 18: 烃  化  反  应

2 2 磺酸酯类为烃化剂:主要指芳磺酸酯,引入较大的烃基磺酸酯类为烃化剂:主要指芳磺酸酯,引入较大的烃基 第一节 氧原子上的烃化反应第一节 氧原子上的烃化反应

一 醇的一 醇的 O-O- 烃化烃化

(CH3)2SO4 , (C2H5)2SO4 SO3R SO3RH3C

R O S

O

TsO ºÜºÃµÄÀëÈ¥»ùÍÅSO

OOR

OR

1 2CH3OH+H2SO4 (CH3)2SO4+2H2O

ÖƱ¸·½·¨:

2 CH3OH NaCl H2ONaOH

SO3Cl

CH3

SO3CH3

CH3

+ + +

,,

£º

O

Page 19: 烃  化  反  应

2 2 磺酸酯类为烃化剂:主要指芳磺酸酯,引入较大的烃基磺酸酯类为烃化剂:主要指芳磺酸酯,引入较大的烃基 第一节 氧原子上的烃化反应第一节 氧原子上的烃化反应

一 醇的一 醇的 O-O- 烃化烃化

×¢ÒâÊÂÏî £º¢Ù »ÇËáõ¥Ö»ÓÃÓÚ¼×»ù»¯ºÍ ÒÒ»ù»¯£¬ÇÒÖ»ÓÐR»ù²Î Óë·´ Ó¦£¬»ÇËáõ¥Ó¦Óù㠣¬µ«»ÇËáΪ Ç¿ËᣬÈý·Ï ÎÛȾ

Me2SO4 bp 188¡æ (C2H5)2SO4 96¡æ/15mmHg

¢Û pH=8¡« 9 ÓöËá»ò¼î»á·Ö½â

¢Ü ÊÕÂʽÏ̧ ß £¬³É±¾ÊÊÖУ¬·Ðµã¸ß £¬·´ ӦζȽÏ̧ ß

ROH + (CH3)2SO4NaOH µÎ¼Ó¢Ý

ROH + NaOH(CH3)2SO4µÎ¼Ó

ÁòËáõ¥»î ÐÔ̧ß ÓÚ»ÇËáõ¥¢Þ

¢Ú

·Àֹˮ½â

Àý CH2OH

CHO

CH2O CH3

CH3

CH2OC18H27

CHO

CH2OCH3

CH3

¸ÊÓÍ+±ûͪ

TsOC18H27/KOH

Tol

EtOH/HCl

¡÷

CH2OC18H27

CHOH

CH2OH

Page 20: 烃  化  反  应

3 3 环氧乙烷类作烃化剂(羟乙基化反应) 环氧乙烷类作烃化剂(羟乙基化反应)

第一节 氧原子上的烃化反应第一节 氧原子上的烃化反应 一 醇的一 醇的 O-O- 烃化烃化

C HHCR

H

OROH ROCH2CH2OH+

反应机理:反应机理:a a 酸催化酸催化

RR为供电子基或苯,在为供电子基或苯,在aa处断裂处断裂 RR为吸电子基得为吸电子基得bb处断裂产物处断裂产物

C HH

CRH

O C HH

CR

H

HO b

Nu

CR

HCH2-OH

+

H+

C HH

CRH

HO Na

aa

b

RCH-CH2

OH+

Page 21: 烃  化  反  应

3 3 环氧乙烷类作烃化剂(羟乙基化反应) 环氧乙烷类作烃化剂(羟乙基化反应)

第一节 氧原子上的烃化反应第一节 氧原子上的烃化反应 一 醇的一 醇的 O-O- 烃化烃化

反应机理:反应机理:b b 碱催化碱催化

SN2 SN2 双分子亲核取代,开环单一,立体位阻原因为主,反应发生在取代较少的碳原子上双分子亲核取代,开环单一,立体位阻原因为主,反应发生在取代较少的碳原子上

R-CH-CH2

OR-CH-CH OR'

O

RCHCH2OR'

O

R'ORCHCH2OR'

OH

+ R'OR'OH

Page 22: 烃  化  反  应

3 3 环氧乙烷类作烃化剂(羟乙基化反应) 环氧乙烷类作烃化剂(羟乙基化反应)

第一节 氧原子上的烃化反应第一节 氧原子上的烃化反应 一 醇的一 醇的 O-O- 烃化烃化

实例实例

Ph-CH-CH2

O

PHCHCH2OCH3

OH

PH-CHCH2OH

OCH3

+ CH3OH

+ PhCHCH2OH

OCH310% 90%

PHCHCH2OCH3

OH

+

75%

H2SO4

CH3ONa

ref 5h

ref 5h

25%

OOH

OCH3

CH3OH/H+

80%¡÷

Ph-CH-CH2

O

+ EtOHNaOH CH3CHCH2OEt

OH 80%

Page 23: 烃  化  反  应

3 3 环氧乙烷类作烃化剂(羟乙基化反应) 环氧乙烷类作烃化剂(羟乙基化反应)

第一节 氧原子上的烃化反应第一节 氧原子上的烃化反应 一 醇的一 醇的 O-O- 烃化烃化

实例实例»·ÑõÒÒÍéÔÚ´ß»¯¼ÁÈçËÄÂÈ»¯Îý¼°ÉÙÁ¿Ë®´æÔÚÏÂ,¾ÛºÏ³É¾ÛÒÒ¶þ´¼,¾ÛÒÒ¶þ´¼ÊÇË®ÈÜÐÔ²úÆ·

H2C CH2

On SnCl4 H2OÉÙÁ¿

HO(CH2CH2O)nH

H2C CH2

OnR ONa R O(CH2CH2O)nH

¾ÛÒÒ¶þ´¼Íé»ù±½ÃÑ

O CH2OCOC17H33

OHHO

HO

O

Hm(OH2CH2C)OO(CH2CH2O)nH

O(CH2CH2O)pH

CH2OCOC17H33OKOHH2O

Page 24: 烃  化  反  应

4 4 烯烃作为烃化剂烯烃作为烃化剂

醇对烯烃双键进攻,醇对烯烃双键进攻,加成而生成醚。烯烃结构中若无极性基团存在,加成而生成醚。烯烃结构中若无极性基团存在,反应不易进行;只有当双键两端连有吸电子基,才能反应。反应不易进行;只有当双键两端连有吸电子基,才能反应。

吸电子基:吸电子基:实例:实例:

第一节 氧原子上的烃化反应第一节 氧原子上的烃化反应 一 醇的一 醇的 O-O- 烃化烃化

R-OH­+­CH2=CH-R

Ï©Ìþ·´Î»µÄRΪÎüµç×Ó»ù

C

O

-CN -COOR' -COOH

CH3CH=CHCHCH3CH=CHCHC3H7OH +

ONaOH

OH3C

C3H7OCHCH2-CH 45%

CH3+CH2=CHCNNaOCH3

90¡æ 1hCH3OCH2CH2CN

OHHO CH2=CHCN

ZnCl2

H+

Ë®½â

OCH2CH2CNHO

OHO

O

-CN -COOH»·ºÏ

Page 25: 烃  化  反  应

5 5 醇作为烃化剂醇作为烃化剂 6 6 其它烃化剂其它烃化剂 醇:醇:通常加酸作为催化剂,如 通常加酸作为催化剂,如 HH22SOSO44 H H33POPO44 TsOH HCl TsOH HCl 气体气体

第一节 氧原子上的烃化反应第一节 氧原子上的烃化反应 一 醇的一 醇的 O-O- 烃化烃化

其它烃化剂其它烃化剂::

CF3SO2OR -SO3R R3OBF4 ÓÃÀ´Ìþ»¯Î»×è´¼

Cl

CH

CN

C2H5

n-C4H9OH/H2SO4

¼×±½ »ØÁ÷C O

HOCH2CH2CHCH2OHTsOH

OH¡÷

O

OH

88%

Cl C C C2H5

OC4H9

CN

Page 26: 烃  化  反  应

酚酸性大于醇,所以活性比醇大,醇的氧烃化试剂均可做酚的氧烃化试剂酚酸性大于醇,所以活性比醇大,醇的氧烃化试剂均可做酚的氧烃化试剂 卤代烃卤代烃

第一节 氧原子上的烃化反应第一节 氧原子上的烃化反应 二 酚的二 酚的 O-O- 烃化 烃化 11 卤代烃卤代烃、烯烃、、烯烃、硫酸酯硫酸酯

OH

CONH2

EtBr/NaOH

HO OH+ CH2=CH-CN

(CH3)2SO4 ¡¢ (C2H5)2SO4Á½¸öÌþ»ùÖ»ÓÐÒ»¸öÌþ»ù·´Ó¦

OH

H3CO CHOMe2SO4

NaOH

烯烃烯烃

硫酸酯硫酸酯

OEt

CONH2

HO OCH2CH2CN

H3CO

MeO

CHO

Page 27: 烃  化  反  应

第一节 氧原子上的烃化反应第一节 氧原子上的烃化反应 二 酚的二 酚的 O-O- 烃化 烃化 22 其它烃化剂 其它烃化剂

(( 11 )) CHCH22NN22 活性甲基化试剂活性甲基化试剂 用于酚和羧酸的烃化,产生用于酚和羧酸的烃化,产生 NN22 气,无其它副反应,气,无其它副反应, 后处理简单室温或低于室温反应,加热易爆炸后处理简单室温或低于室温反应,加热易爆炸

OH

+Et2O

H2C N N

OCH3

OH

COOH

OH

OMe

COOMe

OH

OMe

COOMe

OMe2mol CH2N2 ¹ýÁ¿CH2N2

Page 28: 烃  化  反  应

第一节 氧原子上的烃化反应第一节 氧原子上的烃化反应 二 酚的二 酚的 O-O- 烃化 烃化 22 其它烃化剂 其它烃化剂

(( 22 )) ROH /DCC ROH /DCC DCCDCC 用于醇酚偶联用于醇酚偶联 ,, 形成酚醚 形成酚醚

N C N

PhOH+PhCH2OHDCC

PhOCH2Ph+H2O100¡æ

Page 29: 烃  化  反  应

第一节 氧原子上的烃化反应第一节 氧原子上的烃化反应 三 多元酚的选择性烃化 三 多元酚的选择性烃化

O

OHOHO

OH

O

OHOH3CO

OCH3

2CH2N2

RT

COOMe

OH

OCH3

OH

COOMe

OH

OH

OHCH3I

COOMe

OH

OCH2Ph

OH

ÂÈÜб£»¤ôÇ»ù

PhCH2Cl/K2CO3

例例

·Ö×ÓÄÚÇâ¼üÔÚ½ÏκÍÌõ¼þϲ»Ò×±»ÆÆ»µ

Page 30: 烃  化  反  应

与卤代烃反应机理:

第二节第二节氮原子上的烃化反应氮原子上的烃化反应 一、氨及脂肪胺的一、氨及脂肪胺的 N-N- 烃化烃化

Cl+ 2NH3

NH2NH4Cl+

ÀíÂÛÉÏ 1:2 (ʵ¼Ê1:5¡« 6)

a) Îï ÁÏÅä±È

影响因素:

RX+NH3 H3N C XRNH3X RNH2+NH4X

NH3

RX+RNH2 R2NH2X R2NH+NH4XNH3

RX+R2NH R3NHX R3N+NH4XNH3

RX+R3N R4NX

Page 31: 烃  化  反  应

第二节第二节氮原子上的烃化反应氮原子上的烃化反应 一、氨及脂肪胺的一、氨及脂肪胺的 N-N- 烃化烃化

b) ÈܼÁË®­´¼­±½­¼×±½­»·¼ºÍé­DMF

NH4Cl NH4NO3 NH4Ac

RÏàͬʱRI£¾RBr£¾RCl£¾RF

Ò»°ã RBr¡¢RCl¼ÓÈëRI·¢Éú·Ö×ӵıËØÖû»

c)RX

Page 32: 烃  化  反  应

第二节第二节氮原子上的烃化反应氮原子上的烃化反应 一、氨及脂肪胺的一、氨及脂肪胺的 N-N- 烃化 烃化 1 1 伯胺的制备伯胺的制备

2 2 ) ) GabrielGabriel 反应 反应 NH3(¹ý Á¿)+RX RNH2

1 1 伯胺的制备伯胺的制备 11 ))

应用范围较广,除少数活性较差的卤代芳烃之外,应用范围较广,除少数活性较差的卤代芳烃之外,适于各种带伯卤代烃的取代基适于各种带伯卤代烃的取代基

C

C

OH

OH

O

O

C

C

NH

NH

O

O

NH3 + O

O

O

NH

O

O

KOHN-K

O

O

N-R

O

O

RX

NH2NH2 H2O

HCl H2O

+ RNH2

+ RNH2·â¹Ü¼ÓÈÈ

N

O

NHR

NH

Page 33: 烃  化  反  应

第二节第二节氮原子上的烃化反应氮原子上的烃化反应 一、氨及脂肪胺的一、氨及脂肪胺的 N-N- 烃化 烃化 1 1 伯胺的制备伯胺的制备

2 2 ) ) GabrielGabriel 反应 反应

C

C

O

O

NCH2CH2NC

C

O

O

C

C

O

O

NR + BrCH2CH2Br

HCl H2OH2NCH2CH2NH2

Page 34: 烃  化  反  应

第二节第二节氮原子上的烃化反应氮原子上的烃化反应 一、氨及脂肪胺的一、氨及脂肪胺的 N-N- 烃化 烃化 1 1 伯胺的制备伯胺的制备

33 ) 改良的 ) 改良的 GabrielGabriel 反应反应

(CF3SO2)2O+PhCH2NH2CH2Cl2

NaOH n-C7H15 PhCH2NSO2CF3

C7H15-n

NaH/DMF

100¡æ 3h

PhCH=N-C7H15-n10%HCl/THF

¡÷ 3h

TEAÈýÒÒ°·

n-C7H15NH2

PhCH2NHSO2CF3

Page 35: 烃  化  反  应

第二节第二节氮原子上的烃化反应氮原子上的烃化反应 一、氨及脂肪胺的一、氨及脂肪胺的 N-N- 烃化 烃化 1 1 伯胺的制备伯胺的制备

44 )) DelepineDelepine 反应反应

NN N

N

NNN

N

+ RX

»·ÁùÑǼ׻ùËÄ°·£¨ÎÚÂåÍÐÆ·£©

RX

ÂÈùËØÖмäÌåµÄºÏ³É­ÊéÉÏ72Ò³

Page 36: 烃  化  反  应

第二节第二节氮原子上的烃化反应氮原子上的烃化反应 一、氨及脂肪胺的一、氨及脂肪胺的 N-N- 烃化 烃化 1 1 伯胺的制备伯胺的制备

55 )) 还原烃化还原烃化

R-CH R'

O

NH3 C

O

NH3

HR R' C

OH

NH2

HR R'

C=NHR

HR'

R-CH-NH2

H R'

H

R-CH-NH2

H R'

H2

-H2O

醛或酮在还原剂存在下与醛或酮在还原剂存在下与 NH3NH3 、、伯胺、仲胺的反应,氮上引入烷基的反应伯胺、仲胺的反应,氮上引入烷基的反应

Page 37: 烃  化  反  应

第二节第二节氮原子上的烃化反应氮原子上的烃化反应 一、氨及脂肪胺的一、氨及脂肪胺的 N-N- 烃化 烃化 1 1 伯胺的制备伯胺的制备

RCH=NH+RCHNH2 R-C-NHCH3R

NH2

(RCH3)2NH+NH2H2

(RCH3)3N+NH3H2

(RCH3)2NH+RCH=NH (RCH3)2NCH-R

NH2

特 点特 点

(( 22 )) NN 上引入的碳数与醛酮的碳数一致上引入的碳数与醛酮的碳数一致(( 33 )低级脂肪醛与)低级脂肪醛与 NHNH

33 在在 HH22/Ni/Ni 条件下,得混合物(当条件下,得混合物(当 C>4C>4 ,,得伯胺,因为位阻的得伯胺,因为位阻的影响影响(( 44 )反应活性:醛)反应活性:醛 >> 酮酮 脂肪族脂肪族 >> 芳香族芳香族 无立体位阻无立体位阻 >> 有立体位阻有立体位阻

(( 11 ))催化剂催化剂

Na/EtOH Na-Hg/EtOH Zn-Hg/HCl

½ðÊô¸´Ç⻯ºÏÎï LiAlH4 NaBH4HCOOH³£Óà H2/Ni

Page 38: 烃  化  反  应

第二节第二节氮原子上的烃化反应氮原子上的烃化反应 一、氨及脂肪胺的一、氨及脂肪胺的 N-N- 烃化 烃化 1 1 伯胺的制备伯胺的制备

举例举例

NH3+PhCHOH2/Raney Ni

PhCH2NH2+(PhCH2)2NHC2H5OH

C

O

CH3+ NH3

HCOOH C-CH3

NH2

Page 39: 烃  化  反  应

第二节第二节氮原子上的烃化反应氮原子上的烃化反应 一、氨及脂肪胺的一、氨及脂肪胺的 N-N- 烃化 烃化 2 2 仲胺的制备 仲胺的制备

2 2 仲胺的制备 仲胺的制备 11 ) ) 仲卤代烃与仲卤代烃与 NHNH33 、、伯胺反应得仲胺 伯胺反应得仲胺

H3C

H3CCHI NH3+

H3C

H3CCH

2

NH

22 ) ) 还原烃化(芳香醛效果好)还原烃化(芳香醛效果好)当芳香醛与氨的摩尔比为当芳香醛与氨的摩尔比为 22 :: 11 时,以兰尼镍为还原剂主要的仲胺时,以兰尼镍为还原剂主要的仲胺

NH3 + 2CHO

MeCH2 CH2

Me

NH +CH2NH2

Me

H2/R NiMe

85% 4%

Page 40: 烃  化  反  应

第二节第二节氮原子上的烃化反应氮原子上的烃化反应 一、氨及脂肪胺的一、氨及脂肪胺的 N-N- 烃化 烃化 3 3 叔胺的制备叔胺的制备

3 3 叔胺的制备叔胺的制备 11 ) ) 仲胺与卤代烃作用仲胺与卤代烃作用

22 )) 仲胺仲胺 +1+1molmol 醛或酮还原烃化醛或酮还原烃化 伯胺伯胺 +2+2molmol 醛或酮还原烃化 醛或酮还原烃化

(n-Pr)2NH+H2C=CHCN (n-Pr)2NHCH2CH2CN

NH2

+ n-BuBrLi

N-Br-n2

+ LiBr

NH

CONH2

HCHO/CH3OH

Ni/H2

N CH3C

O

H2N

Page 41: 烃  化  反  应

RX: RX: 烷基卤代烃烷基卤代烃 ,, 环烷基卤代烃环烷基卤代烃 芳环芳环 : : 苯环苯环 ,, 芳杂环芳杂环 催化剂催化剂 : : AlXAlX33, ZnCl, ZnCl22, FeCl, FeCl33, SnCl, SnCl44, ,

HF, HHF, H22SOSO44, H, H33POPO44

第三节 第三节 碳原子上的烃化反应碳原子上的烃化反应 一、芳环上的烃化反应一、芳环上的烃化反应 (( 付付 -- 克反应克反应 ) ) 1 1 反应式反应式

RX+ArHAlCl3

Ar-R

1 1 反应式反应式1 1 反应式反应式

Page 42: 烃  化  反  应

第三节 第三节 碳原子上的烃化反应碳原子上的烃化反应 一、芳环上的烃化反应一、芳环上的烃化反应 (( 付付 -- 克反应克反应 ) ) 2 2 反应机理反应机理

2 2 反应机理反应机理 : : C+ 离子对芳环的亲电进攻

CCH3

CH3

H3C Cl + AlCl3 CCH3

CH3

H3C AlCl4 CCH3

CH3

H3C + AlCl4

H CH(CH3)2

AlCl4

C(CH3)3

+HX+AlCl3

Page 43: 烃  化  反  应

(1) RX (ROH(1) RX (ROH 、、烯烃也可作烃化试剂)烯烃也可作烃化试剂)

a a 当当 RR 相同时相同时 : : RF>RCl>RBr>RIRF>RCl>RBr>RI

一般来说一般来说 , , 卤代芳烃不反应卤代芳烃不反应 b b 当当 XX 相同时相同时 RCH=CHRCH=CH22XX≈≈ PhCH PhCH22X>(CHX>(CH33))33X>X>

RR22CHX>RCHCHX>RCH22X>CHX>CH33XX

第三节 第三节 碳原子上的烃化反应碳原子上的烃化反应 一、芳环上的烃化反应一、芳环上的烃化反应 (( 付付 -- 克反应克反应 ) ) 3 3 影响因素 影响因素

3 3 影响因素影响因素

Page 44: 烃  化  反  应

(2) (2) 芳烃的结构芳烃的结构 a a 有供电基取代的芳烃>无供电基取代的芳烃 有供电基取代的芳烃>无供电基取代的芳烃 引入一个烃基后更易发生烃化反应,但要考虑立体位阻引入一个烃基后更易发生烃化反应,但要考虑立体位阻 b b 多卤代苯、硝基苯以及单独带有酯基、羧基、腈基的多卤代苯、硝基苯以及单独带有酯基、羧基、腈基的

吸电子基团,不发生付吸电子基团,不发生付 -- 克反应,克反应, 可作为反应溶剂,但连有供电子可作为反应溶剂,但连有供电子 基后可发生基后可发生 F-CF-C 反应反应

第三节 第三节 碳原子上的烃化反应碳原子上的烃化反应 一、芳环上的烃化反应一、芳环上的烃化反应 (( 付付 -- 克反应克反应 ) ) 3 3 影响因素 影响因素

¿É±»Ìþ»¯OCH3

NO2

(3) (3) 含有含有 --NHNH22 、、 -NR-NR22 的苯环的苯环 ,, 一般不发生一般不发生 F-CF-C

反应反应

ÒòΪ NH2 +AlCl3 NH2 AlCl3

Page 45: 烃  化  反  应

(4) (4) 催化剂催化剂

第三节 第三节 碳原子上的烃化反应碳原子上的烃化反应 一、芳环上的烃化反应一、芳环上的烃化反应 (( 付付 -- 克反应克反应 ) ) 3 3 影响因素 影响因素

a »îÐÔ˳ÐòAlCl3>FeCl3>SnCl4>BF3>ZnCl2 HF>H2SO4>H3PO4

¸ù¾ÝRXÖÖÀà,ArH½á¹¹,Ñ¡ÔñCatÓÃÁ¿

ÈçPhCH2Cl,ZnCl2ÉÙÁ¿;CH3X¡¢AlCl3ÓÃÁ¿´ó5-10%

b ×î³£ÓÃ,µ«²¢²»ÊÇÍòÄܵÄ,²»ÄÜÓÃÓÚPh-OHÌþ»¯

ArOH+AlCl3 +HClArOAlCl2

c Ï©ÌþºÍ´¼µÄÌþ»¯¼Á,Ò»°ãÓÃËá(ÖÊ×ÓËá)×÷´ß»¯¼Á

RCH2OHH+ -H2O

CH2=CH-CH3 CH3CHCH3

H+RCH2OH2 R-CH2

Page 46: 烃  化  反  应

(5) (5) 溶剂溶剂

第三节 第三节 碳原子上的烃化反应碳原子上的烃化反应 一、芳环上的烃化反应一、芳环上的烃化反应 (( 付付 -- 克反应克反应 ) ) 3 3 影响因素 影响因素

a µ±·¼ÌþΪҺÌåʱ,¿É¹ýÁ¿×÷ΪÈܼÁ,Èç±½

b ·Ç¼«ÐÔÈܼÁ£ºCS2,CCl4,ËÄÂÈÒÒÍéµÈ

c Öеȼ¶ÐÔÈܼÁ¶þÂÈÒÒÍ飬ËÄÂÈÒÒÍéµÈ

d Ïõ »ù±½¡¢ Ïõ »ù¼×Íé ¶¼¿É×÷Ϊ ·´ Ó¦ÈܼÁ

Page 47: 烃  化  反  应

(1) (1) 当烃基的碳原子数当烃基的碳原子数>> 33 时时 , , 发生异构化反应发生异构化反应 , , 温度温度升高升高 , , 异构化比例增加异构化比例增加

第三节 第三节 碳原子上的烃化反应碳原子上的烃化反应 一、芳环上的烃化反应一、芳环上的烃化反应 (( 付付 -- 克反应克反应 ) ) 4 4 副反应 副反应

CH3CH2CH2ClAlCl3

+

CH2CH2CH3 CH2(CH3)2

+-6¡æ 5h

35¡æ 5h

3 : 2

2 : 3

4 4 副反应副反应

Page 48: 烃  化  反  应

第三节 第三节 碳原子上的烃化反应碳原子上的烃化反应 一、芳环上的烃化反应一、芳环上的烃化反应 (( 付付 -- 克反应克反应 ) ) 4 4 副反应 副反应

(2) (2) 间位产物生成间位产物生成 : : 当苯环上引入的烃基不止一个时当苯环上引入的烃基不止一个时 , , 除了除了正常的邻、对位产物,还常有相当比例的间位产物。正常的邻、对位产物,还常有相当比例的间位产物。 通常,较强烈的条件,即强催化剂,较长时间,较高反应通常,较强烈的条件,即强催化剂,较长时间,较高反应温度,生成不正常的间位产物。温度,生成不正常的间位产物。 所以傅所以傅 -- 克反应时间不宜过长,克反应时间不宜过长, AlClAlCl33 用量不宜过大。用量不宜过大。

H3C

CH3

CH3

CH3

CH3H3C

CH3Cl/AlCl3

0¡æ

CH3Cl/AlCl3

100¡æ

ÖØÅÅ¡÷

Page 49: 烃  化  反  应

第三节 第三节 碳原子上的烃化反应碳原子上的烃化反应 一、芳环上的烃化反应一、芳环上的烃化反应 (( 付付 -- 克反应克反应 ) ) 4 4 副反应 副反应

举例举例

CH3Cl/AlCl3

6¡æ

O+

+ CH

CH COOHAlCl3

80¡æ 2h+

NaOHAlCl33 EtOHCCl4

CH2CH2OH CH=CH2

KOH

¡÷ 140¡æ

CHCH2COOH

C-Cl C-OH

Page 50: 烃  化  反  应

1 活泼亚甲基化合物的 C-烃化 1 活泼亚甲基化合物的 C-烃化 H2C

X

YX, YΪÎüµç×Ó»ù

Îüµç×ÓÄÜÁ¦£º-NO2 £¾-CR£¾ RSO2-£¾- CN£¾-COOR£¾ Ph

O

CH2

COOEt

COOEt CHC

C

O

O

OEt

OEt

HCC

C

O

O

OEt

OOEt

R-HCC

C

O

O

OEt

OEt

B+ BH

R-X

·´ Ó¦»úÀí£º

第三节 第三节 碳原子上的烃化反应碳原子上的烃化反应 二、羰基化合物二、羰基化合物 α-α- 位位 CC 烃化 烃化 1 1 活泼亚甲基化合物的活泼亚甲基化合物的 C-C- 烃化烃化

Page 51: 烃  化  反  应

1 活泼亚甲基化合物的 C-烃化 1 活泼亚甲基化合物的 C-烃化 第三节 第三节 碳原子上的烃化反应碳原子上的烃化反应

二、羰基化合物二、羰基化合物 α-α- 位位 CC 烃化 烃化 1 1 活泼亚甲基化合物的活泼亚甲基化合物的 C-C- 烃化烃化

影响因素: ( 1 )碱和溶剂的选择a 根据活泼亚甲基的化合物的酸性,常用醇钠、醇钾

b 如醇钠为催化剂,则选醇为溶剂,对于在醇中难于烃化的活性亚甲基化合物,可在苯、甲苯、二甲苯等油溶剂中加入 NaH 或金属钠,生成烯醇盐再烃化

t-BuOK£¾ i-PrONa£¾ EtONa £¾CH3ONa¼îÐÔ£º

Page 52: 烃  化  反  应

1 活泼亚甲基化合物的 C-烃化 1 活泼亚甲基化合物的 C-烃化 第三节 第三节 碳原子上的烃化反应碳原子上的烃化反应

二、羰基化合物二、羰基化合物 α-α- 位位 CC 烃化 烃化 1 1 活泼亚甲基化合物的活泼亚甲基化合物的 C-C- 烃化烃化

(( 22 )引入烃基的顺序 )引入烃基的顺序 a a 当当 R=R‘R=R‘ 时时 ,, 分步进行 分步进行

b b 当当 RR≠≠RR‘‘ 时,时, 当当 RR 、、 RR‘‘ 为伯卤代烷,先大再小为伯卤代烷,先大再小 当当 RR 、、 RR‘‘ 为仲卤代烷,先伯后仲为仲卤代烷,先伯后仲 当当 RR 、、 RR '' 为仲卤代烷,收率低,一般选用活性高的亚甲基化合物为仲卤代烷,收率低,一般选用活性高的亚甲基化合物

见教材见教材 p89p89页例子页例子

RX£º B£ºH2CCOOEt

COOEt

=1£º1£º1 Õô³öÉú³É´¼£¬ÔÙ¼ÓÈë

Page 53: 烃  化  反  应

1 活泼亚甲基化合物的 C-烃化 1 活泼亚甲基化合物的 C-烃化 第三节 第三节 碳原子上的烃化反应碳原子上的烃化反应

二、羰基化合物二、羰基化合物 α-α- 位位 CC 烃化 烃化 1 1 活泼亚甲基化合物的活泼亚甲基化合物的 C-C- 烃化烃化

(( 33 ) 副反应 ) 副反应 a a 脱卤化氢的副反应脱卤化氢的副反应

b b 脱烷氧羰基的副反应脱烷氧羰基的副反应 当换成苯基时,反应更易发生当换成苯基时,反应更易发生

c c 生成醚的副反应生成醚的副反应

所以反应不易使用过量的所以反应不易使用过量的 R’XR’X

HCCOOEt

COOEtHC

COOEt

COOEt+ +

Br

Ph2CCOOEt

CO

OEt

OEt

EtOCOEt

O

Ph2CCOOEt+

RONa + R'X ROR' + NaX

Page 54: 烃  化  反  应

2 2 醛酮以及羧酸衍生物醛酮以及羧酸衍生物 α-Cα-C 烃化烃化 (1) 反应式

(2)机理

(3) 影响因素

第三节 第三节 碳原子上的烃化反应碳原子上的烃化反应 二、羰基化合物二、羰基化合物 α-α- 位位 CC 烃化 烃化 2 2 醛酮以及羧酸衍生物醛酮以及羧酸衍生物 αα-C-C 烃化烃化

-C

O

CHR -CO

CX

Y»îÐÔСÓÚ »îÆÃÑǼ׻ù»¯ºÏÎï

-C

O

CH -C

O

C -CO

C

R

B£º R-X

B£º-C

O

CH -C

O

C -C

O

C -C

O

C

R

R-X+ HX

¼î: Èý±½¼×»ùÄÆ(ï®)Ph3CNa, ¶¡»ùï®NaH¡¢NaNH2

¶þÒì±û»ù°±»ùï® (i-Pr)2NLi

»·¼º»ùÒì±û»ù°±»ùï® NLi(i-Pr)2

Page 55: 烃  化  反  应

a RXa RX

b b 羰基化合物羰基化合物 i i 醛的醛的 α-Cα-C 烃化少见,易发生烃化少见,易发生 AldolAldol缩合反应,缩合反应,但可采用烯胺法但可采用烯胺法

ii ii 酯的酯的 α-Cα-C 烃化采用强碱,较弱的碱会发生烃化采用强碱,较弱的碱会发生ClaisenClaisen 缩合副反应缩合副反应

iii iii 不对称酮的不对称酮的 α-α- 烃化烃化

a RXa RX

b b 羰基化合物羰基化合物 i i 醛的醛的 α-Cα-C 烃化少见,易发生烃化少见,易发生 AldolAldol缩合反应,缩合反应,但可采用烯胺法但可采用烯胺法

ii ii 酯的酯的 α-Cα-C 烃化采用强碱,较弱的碱会发生烃化采用强碱,较弱的碱会发生ClaisenClaisen 缩合副反应缩合副反应

iii iii 不对称酮的不对称酮的 α-α- 烃化烃化

第三节 第三节 碳原子上的烃化反应碳原子上的烃化反应 二、羰基化合物二、羰基化合物 α-α- 位位 CC 烃化 烃化 2 2 醛酮以及羧酸衍生物醛酮以及羧酸衍生物 αα-C-C 烃化烃化

Page 56: 烃  化  反  应

B 为动力学控制产物 动力学取决于碱夺取 H 速度,碱中 H 位阻小 原因:碱夺取位阻小的氢比夺取位阻大的氢的速度要快 条件:非质子溶剂、强碱、酮不过量A 为热力学控制产物 原因:生成多取代烯醇热稳定,双键的稳定性随取代基的增加而增加 条件:质子溶剂(有利于两中间产物通过质子交换 平衡产物转换) \ 或酮过量或采用较弱的碱 B

Michael Addition / Conjugate Addition

B 为动力学控制产物 动力学取决于碱夺取 H 速度,碱中 H 位阻小 原因:碱夺取位阻小的氢比夺取位阻大的氢的速度要快 条件:非质子溶剂、强碱、酮不过量A 为热力学控制产物 原因:生成多取代烯醇热稳定,双键的稳定性随取代基的增加而增加 条件:质子溶剂(有利于两中间产物通过质子交换 平衡产物转换) \ 或酮过量或采用较弱的碱 B

Michael Addition / Conjugate Addition

第三节 第三节 碳原子上的烃化反应碳原子上的烃化反应 二、羰基化合物二、羰基化合物 α-α- 位位 CC 烃化 烃化 2 2 醛酮以及羧酸衍生物醛酮以及羧酸衍生物 αα-C-C 烃化烃化

R2CHCCH2R'

O

CH R' R2CHC

O

CH R'

R ''

B£º R''XOLi

R2CH=CCH3 R'

O

R2-CCCH2 R'

O

R' '

R''X

R2CHC

A

BB£º

Page 57: 烃  化  反  应

第三节 第三节 碳原子上的烃化反应碳原子上的烃化反应 二、羰基化合物二、羰基化合物 α-α- 位位 CC 烃化 烃化 2 2 醛酮以及羧酸衍生物醛酮以及羧酸衍生物 αα-C-C 烃化烃化

H3CO

H3C

O

H3CO

Ph3CLi/MeOCH2CH2OMe

r.t. 0.5h»ò1h+

¶¯Á¦Ñ§¿ØÖÆ:­­­­­­­­­­­­­28%­­­­­­­­72%

ÈÈÁ¦Ñ§¿ØÖÆ(ͪÂÔ¹ýÁ¿):­­94%­­­­­­­­­6%

PhCH2CNNaNH2 MeI

PhCHCN PhCHCN

Me

Page 58: 烃  化  反  应

(1) 结构 (2) 制备:醛、酮 + 胺缩合

(3) 性质

羰基羰基 α-Cα-C 、、 β-Cβ-C 烯胺烃化烯胺烃化

R2' N C

R' '

CR2'''

第三节 第三节 碳原子上的烃化反应碳原子上的烃化反应 二、羰基化合物二、羰基化合物 α-α- 位位 CC 烃化 烃化 3 3 烯胺的烃化烯胺的烃化

R2 N C C

R

'' R2' R2N C C

R

RR'

R'

''' X

C C RR

R

'

'

'''O

R

+ R'''-X

H2O

3 3 烯胺的烃化烯胺的烃化

Page 59: 烃  化  反  应

(( 44 ))影响因素影响因素

优点:优点:①① 操作简单,原料易得,收率较高操作简单,原料易得,收率较高②② 尤其适用于醛的尤其适用于醛的 α-Cα-C 烃化,用酸做催化剂,避免烃化,用酸做催化剂,避免 AldolAldol 缩缩

合合③③ 无多烃化产物,只有单烃化产物无多烃化产物,只有单烃化产物④④ 不对称酮进行烃化时,取代产物发生在取代较少的不对称酮进行烃化时,取代产物发生在取代较少的 cc 上上

NH N

H

O

N

Na2CO3 K2CO3 TsOH ʱÓñ½´øË®ÍÑË®¼Á£º

第三节 第三节 碳原子上的烃化反应碳原子上的烃化反应 二、羰基化合物二、羰基化合物 α-α- 位位 CC 烃化 烃化 3 3 烯胺的烃化烯胺的烃化

Page 60: 烃  化  反  应

例例例例例例例例例例exemple exemple exemple exemple exempleexemple exemple exemple exemple exemple

第三节 第三节 碳原子上的烃化反应碳原子上的烃化反应 二、羰基化合物二、羰基化合物 α-α- 位位 CC 烃化 烃化 3 3 烯胺的烃化烯胺的烃化

O NH

N1)CH2=CHCH2Br O

CH2CH=CH22)H2O

NH

O

+CH3 +N N

CH3 CH3

90% 10%

Page 61: 烃  化  反  应

Bye-bye Bye-bye Bye-bye Bye-bye Bye-bye Bye- Bye-bye Bye-byebye