烃 化 反 应
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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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
¹¹Ðͷת´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
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£©
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
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
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
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
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¿
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
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
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+
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
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%
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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%
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
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
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
(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
(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
(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
(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
(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
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¡÷
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
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
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
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
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
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
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
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
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
(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
(( 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
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%
Bye-bye Bye-bye Bye-bye Bye-bye Bye-bye Bye- Bye-bye Bye-byebye
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