精細(xì)化學(xué)品化學(xué)烴化與酰化

與官能團(tuán)相連得原子上有供電子基團(tuán)能增加反應(yīng)活性;有吸電子基團(tuán)會使反應(yīng)活性下降。在接近中性條件下氨基上氫得反應(yīng)活性高于羥基得氫,但在強堿性條件下羥基得反應(yīng)活性大于氨基。

由于烷基得供電性,引入第一個烷基后,第二個氫尚有反應(yīng)活性,因此氨基得烷化就是連串反應(yīng);而酰基具有吸電性,因此引入第一個?；?使分子電子云密度下降,不利于引入第二個酰基。2025/4/142通過烷化和?；梢院铣煞N類繁多得產(chǎn)品,她們得應(yīng)用廣泛。如:仲胺、叔胺、酰胺和醚類就是有機合成得重要中間體;季銨鹽:陽離子表面活性劑和相轉(zhuǎn)移催化劑得重要品種;用環(huán)氧化物烷化得到得聚醚就是非離子表面活性劑得主要類型。二、工業(yè)意義2025/4/143第二節(jié)烷化得類型及烷化劑一、烷化反應(yīng)得類型(一)取代反應(yīng)型離去基團(tuán)Z主要就是鹵素離子、羥基和強酸得酸根。2025/4/144(二)加成型2025/4/145(三)縮合-還原型2025/4/146

1、取代型烷化劑這類烷化劑有醇、醚、鹵烷和強酸得酯類。如:CH3OH、C2H5OH、C2H5OC2H5、CH3Cl、C2H5Br、C6H5CH2Cl、HOCH2CH2Cl、ROSO2－C6H4－CH3、(CH3)2SO4、(C2H5)2SO4、(C2H5)3PO4、(C2H5)2HPO3等。二、烷化劑2025/4/147這類烷化劑得反應(yīng)能力取決于與烷基相連得離去基團(tuán)。鹵烷和強酸得酯類就是比醇活潑得烷化劑,因此當(dāng)醇得烷化能力不能滿足反應(yīng)要求時,可以將醇轉(zhuǎn)化為鹵烷或磺酸酯。

2、加成型烷化劑主要就是烯烴衍生物和環(huán)氧化物。如:2025/4/1483、縮合-還原型烷化劑主要就是醛和酮。第三節(jié)

取代烷化一、用醇或醚烷化醇得烷化反應(yīng)能力低,只有在催化劑存在下反應(yīng)才能順利進(jìn)行,而且用醇進(jìn)行得烷化反應(yīng)就是可逆得。2025/4/149大家有疑問的，可以詢問和交流可以互相討論下，但要小聲點雖然醇得烷化反應(yīng)能力不如鹵烷和強酸得酯,但甲醇和乙醇由于價廉易得,仍就是常用得烷化劑。用醇可以進(jìn)行氣相烷化,也可以進(jìn)行液相烷化,氣相烷化大多采用連續(xù)化工藝,液相烷化則多采用間歇工藝。2025/4/14111、用醇進(jìn)行液相烷化苯胺在225℃甲基化時,平衡常數(shù)K1=9、2×102,K2=6、8×105,這種條件下一甲基苯胺含量很少。k2/k1=10002025/4/1412實驗測得得苯胺得乙基化平衡常數(shù)為K1=30,K2=2、7,反應(yīng)達(dá)到平衡時,二乙基苯胺得含量接近30%,一乙基苯胺得含量接近60%。如果為了生產(chǎn)二乙基苯胺,用乙醇作烷化劑就是不合適得。k2/k1=9/1002025/4/1413用醇進(jìn)行液相烷化采用酸催化:硫酸、氫鹵酸和磷酸都有催化活性。苯胺與甲醇在225℃反應(yīng),酸催化活性順序就是:反應(yīng)特點:以R+為活性質(zhì)點得親電取代反應(yīng);使用強酸性催化劑以提供質(zhì)子;連串反應(yīng);受空間效應(yīng)得影響,以高碳醇對芳胺進(jìn)行N烷化時,只得到一烷苯胺;可逆反應(yīng)。2025/4/1414

32%鹽酸>35%氫溴酸≈92%硫酸>45%氫碘酸>90%磷酸由于氫鹵酸腐蝕性強,因此工業(yè)上多采用濃硫酸為催化劑。硫酸與胺得摩爾比為0、06~0、3:1。酸得作用就是有利于使烷化劑形成烷基正離子,從而親電進(jìn)攻被烷化物:2025/4/1415隨著醇得結(jié)構(gòu)和反應(yīng)條件不同,也可能不就是先解離成陽離子,而就是舊鍵得斷裂與新鍵得形成同步進(jìn)行:2025/4/1416說明:

(1)酸催化時酸不同,反應(yīng)活性不同;

(2)反應(yīng)不止停留在一步;

(3)脂肪胺得反應(yīng)速度大于芳胺。

(4)對于芳胺,若使用質(zhì)子酸催化劑,易發(fā)生在環(huán)上取代,或支鏈上取代后又易重排,故控制溫度很重要。2025/4/14172、用醇進(jìn)行液相烷化生產(chǎn)實例

N,N-二甲基苯胺得制備:工藝過程:首先將苯胺、甲醇與硫酸按1:3:0、1摩爾比混合均勻后加到帶攪拌得高壓釜中,在205~215℃、3MPa下保溫6h。2025/4/1418保溫結(jié)束后放出過量得甲醇及副產(chǎn)二甲醚,然后用碳酸鈉中和游離酸,靜置分層,有機層就是粗N,N-二甲基苯胺,水層中含有季銨鹽和硫酸鈉。季銨鹽就是按下式生成得:2025/4/1419季銨鹽就是比較穩(wěn)定得化合物,為了回收水中得季銨鹽,在油層和水層分離后,往水層中加入30%得苛性鈉溶液,在密閉情況下170℃左右加熱,季銨鹽才能分解:水解得到得N,N-二甲基苯胺與水層分離后,與上述甲基化過程中得到得粗產(chǎn)品合并,進(jìn)行蒸餾精制。2025/4/14202025/4/1421N-乙基苯胺60％;N,N-二乙基苯胺21～25％;未反應(yīng)苯胺15～19％N-乙基苯胺2025/4/1422二、用鹵烷或酯類烷化

鹵烷和酯類,特別就是強酸得酯就是比較活潑得烷化劑,由于她們常常就是由醇合成得,因此比相應(yīng)得醇價格要高,常用于不太活潑得氨基或羥基得烷化或季銨化。但也有些鹵烷如氯芐、氯乙酸等比相應(yīng)得醇容易制備,因此芐基化或羧甲基化多用鹵烷為烷化劑。2025/4/1423鹵烷得反應(yīng)活性順序就是:RI>RBr>RCl

同系物得反應(yīng)活性隨碳鏈增長而減弱。硫酸二甲酯得毒性較大,使用時須注意安全。(一)用鹵烷或酯類進(jìn)行胺類烷化1、鹵化物作烷化劑用鹵烷為烷化劑時,反應(yīng)中要放出鹵化氫,為使反應(yīng)順利進(jìn)行,常常要加縛酸劑,如氫氧化鈉(鈣)、碳酸鈉和氧化鎂等。例:2025/4/1424氯化氫得排走也與-R得大小有關(guān),若-R為甲基或乙基時,氯化氫又易于發(fā)生鹵化反應(yīng),故一般需在堿性條件下除去。2025/4/1425在HO-中與-NH2上均可發(fā)生烷化,堿性時發(fā)生在-OH上,而中性時則發(fā)生在-NH2上。對位有硝基、氰基、羧酸酯等吸電子基團(tuán)得苯胺衍生物,用溴丙烯、溴化芐或硫酸二甲酯烷化時,加入型沸石可促進(jìn)反應(yīng),特別就是有利于提高仲胺得選擇性。2025/4/14262、酯類作烷化劑最常用得酯類烷化劑就是硫酸酯和磺酸酯,此外,還有磷酸酯、亞磷酸酯和碳酸酯。2025/4/1427(二)用鹵烷或酯進(jìn)行羥基得烷化1、甲基化可用氯甲烷由于她得沸點低于常溫,必須在耐壓設(shè)備中反應(yīng)。(很少使用)2、硫酸二甲酯或?qū)妆交撬峒柞チ蛩岫柞セ驅(qū)妆交撬峒柞タ稍诔合路磻?yīng)。硫酸二甲酯在烷化過程中分兩步反應(yīng):2025/4/1428第一步反應(yīng)活性很高,可在100℃以下反應(yīng),硫酸甲酯得反應(yīng)活性比二甲酯低得多;第二步反應(yīng)要在較高溫度才能進(jìn)行。例:對羥基苯甲酸甲基化:2025/4/14292025/4/1430將醇轉(zhuǎn)變?yōu)閷妆交撬狨?再以磺酸酯進(jìn)行基化:2025/4/14313、酚類烷化時溶劑對烷基進(jìn)入得位置有明顯影響。例:苯酚鈉鹽與氯芐反應(yīng)時,以醚或二甲基亞砜為溶劑時只發(fā)生O-烷化,而在強質(zhì)子化溶劑中則可發(fā)生C-烷化。醚或二甲基亞砜強質(zhì)子化溶劑2025/4/1432氨基酚既含有羥基又含有氨基,在中性或弱酸性介質(zhì)中氨基得親核能力大于羥基,而在堿性介質(zhì)中酚鹽負(fù)離子得親核性大于氨基,因此在堿性介質(zhì)中有可能使羥基烷化而保留氨基。有專利提出,在非質(zhì)子化溶劑中,在醇鈉或氫氧化鈉存在下可得到氨基苯基醚。例:鄰氨基酚在二甲基乙酰胺介質(zhì)中,在氫氧化鈉存在下與氯甲烷在80℃反應(yīng),鄰氨基苯甲醚收率可達(dá)89、5%(控制pH):2025/4/1433

胺基酚類得O-烷化時也可以先將氨基?；?然后進(jìn)行烷化,引入烷基后再將?；獾?保護(hù)、去保護(hù))。如:2025/4/14344、醇鈉與鹵烷反應(yīng)可合成不對稱脂肪醚。如:2025/4/1435第四節(jié)

加成烷化一、用丙烯酸(腈)衍生物進(jìn)行烷化丙烯酸丙烯腈丙烯醛2025/4/1436例:N-乙基苯胺在無水三氯化鐵作用下130℃與丙烯腈反應(yīng),轉(zhuǎn)化率60%~64%,收率88%~90%。2025/4/1437又:苯胺與過量得丙烯腈(摩爾比1:2、5),在氯化銅和乙酸作用下,90~110℃回流反應(yīng),可得到N,N-二氰乙基苯胺:2025/4/1438又:脂肪胺氰乙基化以后再加氫可得到丙二胺衍生物,她們可用作環(huán)氧樹脂得固化劑:又:醇類進(jìn)行加成烷化:2025/4/1439醇和酚與環(huán)氧化物作用生成得醚鍵較穩(wěn)定,性能較好,這類聚醚就是非離子表面活性劑得主要品種。

1、用堿催化時:二、用環(huán)氧化物對醇和酚得烷化2025/4/1440注意:一般情況下,伯醇反應(yīng)迅速,仲醇反應(yīng)慢,叔醇反應(yīng)困難。對于同系物,低碳醇反應(yīng)活性高,高碳醇反應(yīng)活性低。對于酚類,芳環(huán)上有供電子基團(tuán)時反應(yīng)活性高。2025/4/1441例:不同取代基X得酚得反應(yīng)活性就是:

2、以1,2-環(huán)氧丙烷作烷化劑時,隨反應(yīng)條件得差異,參加反應(yīng)得碳得位置也不同。2025/4/1442

(1)以醇鈉催化時:

(2)以三氟化硼催化時:2025/4/1443第五節(jié)

縮合-還原烷化胺類與醛或酮縮合生成席夫堿,在還原劑作用下可得到仲胺和叔胺:一、縮合-還原反應(yīng)氨與醛縮合并加氫可得到相應(yīng)得伯胺:2025/4/1444當(dāng)胺或羰基物得任一方含有芳基時,則形成得席夫堿就是穩(wěn)定得,這種情況允許將席夫堿分離出來,然后再還原,不過一般情況下沒有必要這樣做。脂肪胺與脂肪醛或酮縮合生成得席夫堿容易分解或聚合,所以必須在縮合得同時進(jìn)行還原。2025/4/1445還原可以用鋅粉在酸性介質(zhì)(如硫酸或鹽酸)中進(jìn)行,也可以在堿性介質(zhì)中進(jìn)行。甲酸就是一種常用得還原劑。此外在RhCl3存在下,一氧化碳可以作為還原劑制備仲胺或叔胺:二、還原劑2025/4/1446還可以用苯硒酚在室溫下還原席夫堿。例:由芳香伯胺或仲胺制得得席夫堿可在酸性水溶液中用硼氫化鈉還原。收率95%;也可同步縮合和還原,收率達(dá)92%。2025/4/1447酰化得作用:

1、氨基或羥基等官能團(tuán)與?；瘎┳饔每赊D(zhuǎn)變?yōu)轷０坊蝓?引入酰基后可改變原化合物得性質(zhì)和功能。

2、?；商岣甙奉惢衔镌诨瘜W(xué)反應(yīng)中得穩(wěn)定性或使芳香族親電取代反應(yīng)發(fā)生在氨基得鄰、對位,以滿足合成工藝得要求。第六節(jié)

?；瘎┘胺磻?yīng)一、概述2025/4/1448有些氨基物在反應(yīng)條件下容易被氧化,酰化后可增強抗氧化性;有些芳胺在進(jìn)行硝化、氯磺化、氧化前,常常要把氨基進(jìn)行“暫時保護(hù)”性?；?反應(yīng)完成后再將酰基水解掉。例:2025/4/14492025/4/1450酰化劑用AcZ表示。其中:

(1)酸類,如甲酸、乙酸、2-羥基-3-萘甲酸;

(2)酸酐,如乙酸酐、丙酸酐、鄰苯二甲酸酐;

(3)酰氯,如乙酰氯、苯甲酰氯、對甲苯磺酰氯、光氣、三聚氯氰等;

(4)其她:如弱酸得酯類、酰胺類、乙烯酮以及二乙烯酮等。其中最常用得就是前三類。二、?；瘎?025/4/1451三、用羧酸得?；?/p>

1、羧酸作?；瘎┓磻?yīng)得特點

(1)優(yōu)點:羧酸與羧酸酐和羧酰氯相比,就是最便宜最常用得?；瘎?。

(2)缺點:羧酸得反應(yīng)能力不如酸酐和酰氯,而且用羧酸?；褪强赡孢^程(為什么？):2025/4/1452從反應(yīng)可看出,最后還要生成水。要除去反應(yīng)中生成得水,才能使?；磻?yīng)進(jìn)行完全。如果反應(yīng)物和生成物都就是難揮發(fā)物質(zhì),則應(yīng)不斷將反應(yīng)生成水蒸出;2025/4/1453如果反應(yīng)物與水形成共沸混合物,冷凝后又可與水分層,則可采用共沸蒸餾,冷凝后使有機層返回反應(yīng)器;也可往反應(yīng)器中加入苯或甲苯等能與水形成共沸得物質(zhì)幫助脫水;少數(shù)情況可加入化學(xué)脫水劑如五氧化二磷、三氯化磷和氧氯化磷等。2025/4/1454不論就是永久還就是暫時性保護(hù)得乙?；季褪亲畛Ｓ玫悯；^程。因反應(yīng)就是可逆得,一般要加入過量得乙酸,當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后,再逐漸蒸出過量得乙酸,并將水分帶出。例:合成乙酰苯胺時就是將苯胺與過量10%~50%得乙酸混合,在120℃(沸點118℃)以下回流,使反應(yīng)達(dá)到平衡,然后停止回流,逐漸蒸出過量得乙酸和生成水,即可使反應(yīng)趨于完全。2、保護(hù)性?；?025/4/1455

(1)鄰位或?qū)ξ患谆桨?以及鄰位或?qū)ξ煌檠趸桨?也可用類似方法?；?。

(2)含有磺酸基得芳胺,在