第三章酰化反應

定義：有機化合物分子中引入酰基的反應稱為?；磻?。用途1：活性化合物的必要官能團降低氨基毒性用途2：結(jié)構修飾和前體藥物用途3：羥基、胺基等基團的保護防止氧化副反應

直接?；磻g接?；磻饕l(fā)生在碳、氧、氮、硫原子上酰化反應反應類型親電?；磻H核?；磻杂苫；磻谝还?jié)氧原子上的?；セ┓磻?/p>

醇>酚伯醇>仲醇>叔醇活性：常用的?；噭乎０贰Ⅴ?、羧酸、酸酐、酰鹵、烯酮醇或酚的氧親核進攻?；瘎┑聂驶?可能已由酸催化作用更加極化，甚至已形成碳正離子)，由此加成到羰基上，然后消除?；瘎┥系碾x去基團(該離去基團可能需要預先質(zhì)子化)，得到酯。機理叔醇的酯化：SN1機理主要影響因素底物的結(jié)構：底物為醇或酚，親核物種為羥基氧原子。當氧原子電子云密度降低時反應活性會降低，由此可知，與烷基醇相比酚及烯丙醇的?；瘯щy一些，而難以?；牡孜锞托枰^強的酰化劑，比如酚的?；话阋盟狒蝓｛u。空間障礙也是一個較大的影響因素，如仲醇的反應速率低于伯醇，而叔醇在酸催化下會形成碳正離子，所以叔醇的酯化一般是單分子親核取代(SN1)機理。酰化劑：在一定的反應條件下，?；钚皂樞蛞话銥轷｛u(Br>Cl)>酸酐>酯>酸>酰胺，這一順序?qū)嶋H上與離去基團的離去能力一致。催化劑：3.1.1羧酸為酰化劑3.1.2

羧酸酯為?；瘎?.1.3

酸酐為?；瘎?.1.4

酰氯為酰化劑3.1.5

酰胺為酰化劑3.1.6

乙烯酮為?；瘎?.1.1羧酸為?；瘎┵|(zhì)子酸催化（1）均為可逆反應（2）室溫下反應速率甚低，要加熱才能加速反應（3）可采用濃硫酸、高氯酸、四氟硼酸、氯化氫氣體等無機酸或苯磺酸等有機酸（4）簡單，但對位阻較大的酸及叔醇等易脫水影響因素：（1）酸和醇的結(jié)構（2）反應溫度（3）催化劑的影響及其選擇濃硫酸：一般低于100C可使用干燥氯化氫：適用于以濃硫酸為催化劑時易發(fā)生脫水等副反應的含羥基化合物的酯化，也常用于氨基酸的酯化對甲苯磺酸：適用于溫度較高及濃硫酸不能使用的場合Lewis酸催化收率高、純度好，避免分解或重排對位阻大的叔醇酯效果不好四氯鋁醚絡合物：AlCl3的干燥醚溶液中通入干燥HCl氣體至飽和即得四氯鋁醚絡合物。適用于低溫酯化肉桂酸甲酯的合成：BF3催化質(zhì)子酸催化時雙鍵會有反應，甚至會發(fā)生芳環(huán)上的烷基化反應Vesley法：強酸性陽離子交換樹脂DCC

(二環(huán)己基碳二亞胺)DCC及其類似物脫水法DCC類似物1加入有機堿可以幫助羧酸去質(zhì)子，增加其親核能力，故在此反應過程中加入4-二甲氨基吡啶(DMAP)等可以提高反應速率。2主要用于原料昂貴或結(jié)構復雜、基團敏感難以衍生的場合，如多肽合成。J.Am.Chem.Soc.,1988,110(12),4041-404Mitsunobu

反應：(a)DEAD(1)和三苯基膦(2)進行加成,形成季鏻鹽3,(b)對季鏻鹽3

進行質(zhì)子化,

(c)形成烷氧鏻鹽4,(d)發(fā)生SN2型取代反應,構型發(fā)生翻轉(zhuǎn),生成產(chǎn)物R2X.

這是一個氧化還原反應,三苯基膦被氧化成為三苯氧膦,偶氮二碳酸二乙酯被還原成為肼二碳酸二乙酯.三苯基膦的三個苯基在醇與三苯基膦結(jié)合時會成為障礙，所以，該反應對伯醇和仲醇具有選擇性，而叔醇難以反應。醇與三苯基膦結(jié)合的產(chǎn)物與羧酸負離子反應時，相對于醇的結(jié)合物為SN2歷程，所以醇的構型在反應過程中會發(fā)生翻轉(zhuǎn)。利用這一特點，可對光學活性的仲醇進行構型轉(zhuǎn)化。3.1.2羧酸酯為?；瘎ソ粨Q反應為可逆反應，為使反應完全使產(chǎn)物中低沸點的醇、酸或酯連續(xù)蒸出。1中間過渡態(tài)將優(yōu)先消除那些容易離去的基團(可參考離去基團的離去能力)。2因為是可逆反應，消除哪個基團還與濃度有關(實際上這個因素可能更主要)。3實際應用時，一般用高級醇置換低級醇。羧酸硫醇酯活性羧酸酯法(肽類，大環(huán)內(nèi)酯類合成)硫醇酯前體羧酸吡啶酯n=5(89%)n=11(69%)吡啶酯前體羧酸三硝基苯酯

難于分離,所以三種物質(zhì)一起加入Cl-TNB三硝基苯酯可由三硝基氯苯與羧酸鹽經(jīng)加成-消除機理合成，而三硝基苯氧基則是很好的離去基團，可順利進行酯交換反應。羧酸異丙烯酯

異丙稀酯可由羧酸與丙炔通過加成反應獲得，其也可與醇進行酯交換反應，此法適用于空間障礙大的羧酸。1-羥基苯并三唑酯三唑酯?；瘲l件溫和，選擇性好，在伯醇與仲醇并存時可選擇性地酰化伯醇；在羥基和氨基并存時可選擇性地?；被?實際上低溫反應可能也很關鍵)。3.1.3酸酐作?；瘎婖豢赡?，酸堿催化（酸活性通常比堿強）適用范圍:1.難以反應的酚羥基或空間位阻較大得羥基化物2.多元醇、糖類、纖維素、長鏈不飽和醇反應難易與醇結(jié)構相關：伯>仲>叔（空間效應主要）酸催化反應機理：堿催化反應機理：98％98％對位阻較大的醇可采用4-取代氨基吡啶作催化劑-NR2為-N(CH3)2,-N=C(NMe2)2,

Etc.BF3當醇、酚羥基共存時，三氟化硼可對醇羥基選擇性催化?；＿@個結(jié)果可以在一定程度上支持堿催化時活化羥基的機理。實際上，究竟是活化酸還是活化醇(酚)羥基可能與催化劑的堿性、親核性以及羥基的酸性和反應條件有關。三氟甲磺酸鹽酚的?；旌纤狒ɑ钚詮?，范圍廣更有實用價值使?；D(zhuǎn)移的方法增大其位阻或離去能力；允許兩個羰基可逆性進攻①羧酸-三氟乙酸混合酸酐（適用于立體位阻較大的羧酸的酯化）羧酸-三氟乙酸混合酸酐的制備②羧酸-磺酸混合酸酐③羧酸-取代苯甲酸混合酸酐④其它混合酸酐碳酸乙酯3.1.3酰鹵作酰化劑不可逆反應；活性強，適用于位阻大的羥基?；?；不如酸酐穩(wěn)定；用堿中和生成的HCl有機堿還有催化作用：-NR2為-N(CH3)2,-N=C(NMe2)2,酚的?；?,2-二醇的選擇性?；?.1.5酰胺作?；瘎０?.1.6烯酮作?；瘎〆g:(98%)(89%)3.1.7其他?；瘎〢c-TMHAc-TMH3.1.8羥基保護方法：甲酸酯乙酸酯苯甲酸酯及其衍生物

.甲酸酯保護基特點是易于形成，并可以在乙酰基及其他?；嬖谙逻x擇性脫除。保護方法:可以用90%甲酸；70%甲酸中含少量的過氯酸；甲酸/乙酐的吡啶溶液；甲乙酸酐/吡啶以及DMF和苯甲酰氯的加成物等。脫甲?；椒ǎ河锰妓釟溻?稀甲醇或其他緩和堿性試劑如非常稀的氨/甲醇。應用舉例.乙酸酯保護基方法：用乙酐、乙酰氯、乙酸乙酯、乙酸五氟苯酯等試劑進行?；?。應用乙酐或酰氯時，可用吡啶、DMAP、TMEDA及三氟化硼的乙醚復合物催化。乙酸乙酯若以三氧化二鋁或二氧化硅為載體，以硫酸氫鈉為催化劑，可對伯醇羥基進行選擇性酰化，而對分子中的仲醇、酚羥基沒有影響。脫除方法：50%氨-甲醇溶液：氨解，時間長，苯甲?；摮龤溲趸c-吡啶：酰氨基較穩(wěn)定Bu3SnOMe在二氯乙烷中或三氟化硼-乙醚在濕乙腈中：選擇性地脫除葡萄糖差向異構體羥基上的乙?；鵇BU或甲氧基鎂：苯甲?；鸵阴；泊鏁r，選擇性地脫除乙酰基碳酸鉀-甲醇水溶液：仲醇及烯丙醇（100％）氰化鉀－乙醇：對酸、堿敏感的物質(zhì)．苯甲酸酯及其衍生物應用：碳水化合物及核苷醇羥基的保護苯甲酸酯衍生物主要包括對苯基苯甲酸酯、2,4,6-三甲基苯甲酸酯，O-二溴甲基苯甲酸酯、O-碘代苯甲酸酯等。以Bz2O2及Ph3P為試劑則位阻大的羥基發(fā)生?；?，且光學活性醇發(fā)生構型反轉(zhuǎn)。脫除方法：一般在甲醇中加入堿性催化劑即可（如NaOH、Et3N、KOH等）格氏試劑在硅醚存在下選擇性脫除將甲醇轉(zhuǎn)化成對苯基苯甲酸酯衍生物：保護羥基，酯多呈結(jié)晶狀而易于分離用碳酸鉀-甲醇可進行選擇性分解，因此在一些復雜化合物的合成中（如前列腺素）得到應用。第二節(jié)氮原子上的?；磻?/p>

胺基>羥基脂胺>芳胺伯胺>仲胺活性：?；瘎┗钚皂樞驒C理：3.2.1羧酸為?；瘎人岬孽；芰^弱，適于堿性較強的胺類的?；?。弱酰化劑，與胺成鹽后使胺親核能力下降。反應條件：可逆反應，高溫下脫水，對熱敏性酸或胺不合適

（1）于反應體系中加入濃硫酸或通入干燥HCl及應用其它催化劑(ZnCl2\PCl5、NaOAc等)有助于反應進行。

（2）芳環(huán)上有硝基的芳胺，可加多聚磷酸（PPA）共熱，促進反應。例如：DDC（二環(huán)己基碳化二亞胺）類縮合劑：條件溫和CDICBMIT3.2.2羧酸酯為?；瘎?/p>

活性不如酰氯、酸酐，但易制備、不與胺成鹽，廣泛用于酰胺及多肽的制備對于反應活性較低的原料，有時可以加入強堿(氨基鈉、丁基鋰以及甲基氯化鎂等)使胺去質(zhì)子化以增加其親核能力。非那甾胺中間體的合成：酯的胺解在用酯對胺基?；瘯r加入BBr3或BCl3

，可提高?；氖章?。例如：活性酯法：常用活性酯羧酸異丙烯酯(羧酸與丙稀加成物)以及酯肟羧酸異丙稀酯(羧酸與丙稀加成物)以及酯肟

活性酯多用于多肽和抗生素等的合成3.2.3酸酐為酰化劑活性低于酰氯，可被酸和堿催化。常用的酸催化劑有硫酸、磷酸和高氯酸等。加成-消除機理混酸酐法：當酸酐難于制備時，可采用。常用的混酸酐有磺酸酐、磷酸酐和碳酸酐。DEPC3.2.4酰鹵作?；瘎┻拎ぃ野?，N,N-二甲基苯胺等縛酸劑酰鹵(X=Cl、Br、F)與胺作用時反應強烈快速，其中以酰氯應用最多。

為了獲得好收率，必須不斷除去生成的鹵化氫以防止其與胺成鹽，中和鹵化氫可采用加過量的胺或加入有機堿吡啶、三乙胺，甚至強堿性的季胺化合物，有的可加入無機堿(如NaOH、Na2CO3、NaOAc等)，對于某些弱親核性胺，可加入吡啶，三甲胺等為催化劑，后者與酰化劑形成?；@鹽(RCON+R’3)X-而呈現(xiàn)出較高的?；芰?。Schotten—Baumann方法：加入NaOHClaisen方法：加入Na2CO3

由于酰氯活性強，一般在常溫、低溫下即可反應，故多用于位阻較大的胺以及熱敏性物質(zhì)的酰化上。乙酸鈉的作用為縛酸，否則，生成的氯化氫與未反應的萘胺結(jié)合成鹽，將降低氨基的親核能力3.2.5其它方法RCON3活性似酸酐，離去基穩(wěn)定性大，不消旋不穩(wěn)定，受熱易分解、爆炸易重排用于肽類合成活性酰胺Evens試劑3.2.6芳胺?；械膸讉€問題選擇性單?；?4%85%3.2.7氨基的保護形成N-C鍵保護

1．?；苌?．氨基甲酸酯類衍生物3．烴基衍生物質(zhì)子化及螯合作用

形成N-S鍵保護

單?；?/p>

可用甲?；?、乙酰基及取代乙?；Ｗo氨基1．甲酰化方法：①胺與98%甲酸共熱。在有些情況下采用恒沸蒸餾法除去生成的水更好。②甲乙酸酐（乙酰氯與甲酸鈉或98%甲酸與乙酸酐作用生成）或甲酸五氟苯酯在室溫下與胺反應③

DMF與胺在硅膠存在下加熱④易消旋胺采用HCOOH-DCC-Pyr法⑤銨鹽用HCOOH與在甲基嗎啉下?；摮椒ǎ簤A性水解；酸性醇解

其它：Pd/C-H,乙腈-光照，肼解，過氧水解等2.乙?；椒ǎ孩儆悯Ｂ然蛩狒ㄟ^?；瘉碇苽洧谠贒CC存在下用酸直接?；蹚谋狨ラ_始制備α-氨基酸的方法中，經(jīng)過亞硝化，還原乙?；?，生成的乙酰氨基丙二酸酯再烴化，水解，即得不同的氨基酸。乙酰保護基脫除方法：用稀氫氧化鈉或氫氧化鋇在室溫下進行，也可以用氨水或堿性離子交換樹脂水解。三氯或三氟乙?；€可用硼氫化鈉還原從多肽上脫除。

雙酰化：3.鄰苯二甲?；捌渌；?/p>

方法：將胺與鄰苯二甲酸酐的混合物在150~200℃加熱制備，所生產(chǎn)的鄰苯二甲酰基條件穩(wěn)定。脫保護方法：肼解法、NaBH4?i?PrOH?H2O及MeNH2?EtOH等分解法氨基甲酸酯：4.芐氧羰酰基(Cbz)

保護方法：由胺與特定的氯代或疊氮甲酸酯作用制備脫除方法：用Pd為催化劑的催化氫化反應或以環(huán)己烯等為供氫體的催化氫化轉(zhuǎn)移反應等方法，也可采用鹵代三甲硅烷來分解。5.叔丁氧羰?；?Boc)

廣泛應用于多肽合成中保護氨基

方法：用氨基酸與氯代甲酸叔丁酯等?；瘎┓磻缮砂被姿崾宥□?/p>

脫除方法：酸性水解6.9-芴甲氧羰基（Fmoc)對酸穩(wěn)定堿性溫和條件下分解第三節(jié)碳原子上的酰化反應

3.3.1芳烴的C-酰化3.3.2烯烴的C-?；?.3.3羰基化合物的-位C-?；?.3.4“極性反轉(zhuǎn)”的應用3.3.1芳烴的C-?；?.羧酸衍生物在Lewis酸催化下對芳烴的直接親電酰化反應2.通過某些具有碳正離子活性的中間體對芳烴進行親電取代后再經(jīng)分解轉(zhuǎn)化為酰基的間接?；磻狥riedel-Crafts?；磻?/p>

酰鹵、酸酐、羧酸、羧酸酯、烯酮等?；瘎┰贚ewis酸催化下對芳烴進行親電取代而生成芳香酮類的反應稱為Friedel-Crafts酰化反應。它是制備芳酮的最重要的方法之一。Z=X,R’COO-,R”O(jiān)-,HO-等Lewis酸有：AlCl3,FeCl3,BF3,SnCl4

及ZnCl2等機理:影響因素酰化劑：酰鹵、酸酐、羧酸以AlX3為催化劑：RCOI>RCOBr>RCOCl>RCOF以BX3為催化劑:RCOF>RCOBr>RCOCl叔碳酸的酰鹵由于能脫一氧化碳而常常得到烷基化物

其逆反應是工業(yè)上合成叔碳酸的方法之一。酰氯為酰化劑以碳原子較多的飽和二元酸的酰氯與芳烴發(fā)生Friedel－Crafts?；磻啥欢蒗Ｂ仍谙嗤瑮l件下與苯反應不能合成得到聯(lián)苯酰而只能生成二苯酮。受空間位阻的影響羧酸為?；瘎┯靡辉狒麨轷；瘎r，AlCl3先將酸酐轉(zhuǎn)化為酰氯用二元酸酐為?；噭煞减；人崴狒麨轷；瘎；瘎┤绻腔焖狒?，則吸電性強的一方為離去基團；如果吸電性接近，則小體積的一方為離去基團(實際上也是與電子效應有關)。

?；瘎┑腷eta-、gammaa-或delta-位存在鹵素、羥基、雙鍵或羧基時，可發(fā)生二次烷基化(或?；?而閉環(huán)。

alpha-Tetralone.OrganicSyntheses,Coll.Vol.4,p898;Vol.35,p95.

分子內(nèi)Friedel-Crafts?；Ｒ訮PA為催化劑用于環(huán)酮的制備。以苯甲?；釣樵虾铣啥喾N產(chǎn)物催化劑的影響

常用催化劑:AlCl3、BF3、SnCl4和ZnCl2等Lewis酸HF、HCl、H2SO4、CF3SO3H和PPA等質(zhì)子酸通常情況，以酸酐和酰鹵為?；瘎r采用Lewis酸催化以羧酸為?；瘎r采用質(zhì)子酸催化。Lewis酸以AlCl3最為常用。Lewis酸催化時，可與生成的酮或醛形成絡合物，因此用酰氯作?；瘎r需1molLewis酸，而用酸酐作酰化劑時需2molLewis酸88%90%100%溶劑的影響

常用的?；軇┯邢趸?、四氯乙烷、二氯乙烷、石油醚以及二硫化碳等，其中以硝基苯較為常用。溶劑對傅-克反應的影響很大，而且微妙。溶劑不僅可以改變反應速率，甚至可以改變酰化劑在芳環(huán)上的定位。底物的影響為芳香族親電取代反應，因此芳環(huán)上供電子基的存在可以促進反應，并使新取代基定位于其鄰對位。這樣的基團有烷基、烷氧基和乙酰胺基等，其活性與定位規(guī)則可參考傅-克烷基化反應。酚和芳胺的?；话悴恢苯硬捎酶?克反應，原因是存在氧或氮酰化與碳酰化的競爭，收率不高。酚的碳?；赏ㄟ^酚酯的Fries重排實現(xiàn)；芳胺的碳?；话闶前寻废绒D(zhuǎn)化為酰胺,然后再?；Ｔ诜蓟榛训拿训泥徫煌ㄟ^酰氯引入?；鶗r，常發(fā)生脫烷基反應。

AlCl3的用量以1mol為宜，而過量的AlCl3會與醚鍵的氧絡合，降低芳環(huán)的電子云密度，反而不利反應進行。Gattermann甲?；磻?/p>

具有羥基或烷氧基的芳香烴在催化劑(AlCl3或ZnCl2)的存在下和氰化氫及氯化氫作用生成芳香醛的反應稱為Gattermann甲?；磻chmidt改進法：用無水氰化鋅代氰化氫。

酚類、酚醚及許多雜環(huán)化合物如吡咯、吲哚、呋喃和噻吩等可反應。85%Gattermann-Koch反應以一氧化碳為酰化劑，以三氯化鋁和氯化亞銅為催化劑可對烷基苯進行甲?；?，得到芳醛。Hoesch反應

腈類化合物與HCl在ZnCl2催化下，與具有羥基或烷氧基的芳烴進行反應生成酮亞胺鹽，水解成具有羥基或烷氧基的芳香酮的反應稱為Hoesch反應。?；瘜ο笾饕情g苯二酚、間苯三酚及其醚。86％87％

Reimer-Tiemann醛合成反應

回流氯仿和苯酚的堿溶液，在酚羥基的鄰位或?qū)ξ灰胍粋€醛基的反應稱Reimer-Tiemann醛合成反應。少量Vilsmeier甲?；磻?/p>

芳香化合物、雜環(huán)化合物及活潑烯烴化合物用氮取代甲酰胺及氧氯化磷處理得到醛類的反應稱Vilsmeier甲?；磻?。是芳香環(huán)的甲?；磻钇胀ǖ姆椒?。對象可以是酚、酚醚和二烷基芳胺等。氮也可以含在環(huán)上，如N-甲?；哙?。用甲酰胺以外的其它酰胺則得到酮。

機理84%99.5%3.3.2烯烴的C-?；?/p>

烯烴與酰氯在AlCl3存在下可發(fā)生脂肪碳原子的Friedel-Crafts反應，從而生成C-酰化物。機理：酰鹵與Lewis酸的絡合物也可對烯烴親電取代，生成得到alpha,beta-不飽和酮。生成的HCl也可能加到雙鍵上，得到beta-氯代酮。酰化劑也可以是酸酐和羧酸(可以質(zhì)子酸催化)。炔烴則發(fā)生加成反應。J.Org.Chem.,1968,33(4),

1545-15506alpha-甲基氫化潑尼松中間體的合成

3.3.3羰基化合物的-位C-?；钚詠喖谆衔锏腃-?；棒人嵫苌锏?位C-?；┌返腃-?；?活性亞甲基化合物的C-?；哂谢钚詠喖谆囊阴Ｒ宜嵋阴ァ⒈狨ァ⑶枰宜狨サ然衔镌诳s合劑的存在下很容易與?；瘎┓磻诨钚詠喖谆帉膈；?。制備直接?；y以得到的酮：機理

XY收率-CN-COOC2H593.4%-H-NO285.5%-CN-CN92.8%-COOC2H5-COOC2H596.8%.酮及羧酸衍生物的-位C-酰化含有-活潑甲基、亞甲基的酮、腈、酯等化合物與羧酸酯、酰氯等酰化反應，可形成β-二酮、β-羰基腈及β-羰基酯。Claisen酯縮合反應

含有-氫的酯在金屬鈉或醇鈉等堿性縮合劑作用下發(fā)生縮合作用，失去一分子醇得到酮酯的反應稱為Claisen酯縮合反應。Claisen縮合和Dieckmann縮合的反應機理

可在相同的酯之間進行，如乙酸乙酯合成乙酰乙酸乙酯；也可以在不同的酯之間進行(可稱為交叉Claisen縮合)，