药物合成反应-3烃化反应.pptx

第二章烃化反应（HydrocarbylationReaction，Alkylation）,药物合成反应,一、概念,用烃基取代有机物分子中的氢原子，包括某些官能团或碳架上的氢原子，均称为烃化反应。引入的烃基包括：饱和的、不饱和的烃基脂肪的、芳香的烃基含有各种取代基的烃基举例,醇（ROH）、酚(ArOH)等，烃化反应发生在羟基氧上；O-烃化（包括S-烃化）,胺类，在氨基氮上引人烃基；N-烃化,碳原子上引人烃基，如在活性亚甲基、芳烃(ArH）等引人烃基。C-烃化,2.常用烃化剂及应用,常用烃化剂：卤代烃、硫酸酯、芳磺酸酯、环氧烷类，醇类、醚类、烯烃、甲醛、甲酸等应用：永久性烃化:即制备含有某些官能团的化合物（如醚类、胺类）或构建分子骨架；充当保护基:即保护性烃化。,一、概念,二、本章所涉及的反应机理,SN1亲核取代SN2亲核取代即带负电荷或未共用电子对的氧、氮、碳、硫原子向烃化剂带正电荷的碳原子作亲核进攻。亲电取代在催化剂存在下，芳环上引入烃基的亲电性取代反应。自由基反应在催化剂存在下，芳环被芳基自由基进攻的取代反应等机理。,醇与卤代烃反应生成醚的反应,第一节氧原子上的烃化反应,一、卤代烃为烃化剂醇或酚在碱（钠、氢氧化钠、氢氧化钾等，改进后用醇铊EtOTl）存在下，与卤代烃反应生成醚的反应称为Williamson合成。,1醇活性对反应的影响,醇醇的酸性较弱活性小的醇：先与金属钠或氢氧化钠作用制成醇钠，再烃化；活性大的醇：可在反应中加入氢氧化钠等碱作为去酸剂。例如：,抗过敏药,酚活性对反应的影响,酚酚酸性比醇强在碱性条件下，容易得到高收率的酚醚。操作时，可用NaOH形成酚氧负离子，或用碳酸钠（钾）做去酸剂。例：,2卤代烃的影响,卤代烃的活性烃基相同时：RFRClRBrRI一般来说,卤代芳烃不反应b当X相同时RCH=CH2XPhCH2X(CH3)3XR2CHXRCH2XCH3X,2.主要影响因素,(2)芳烃的结构,a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b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-克反应，可作为反应溶剂，但连有供电子基后可发生F-C反应,c含有-NH2、-NR2的苯环,一般不发生F-C反应,芳环上取代基的反应性和定位效应,傅-克烷基化反应与傅-克酰基化反应的比较,(3)催化剂,(4)溶剂,3应用F-C烃化反应需注意的问题,烃基的异构化,(1)当烃基的碳原子数3时,发生异构化反应,温度升高,异构化比例增加,4应用F-C烃化反应需注意的问题,烃基的异构化,(2)间位产物生成:当苯环上引入的烃基不止一个时,除了正常的邻、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，较高反应温度，生成不正常的间位产物。所以傅-克反应时间不宜过长，AlCl3用量不宜过大。,举例：,2020/5/16,如镇咳药地步酸钠(sadiumdibunate)中间体的合成：止泻药地芬诺酯(diphenoxylate)中间体的制备:,举例：,二、芳烃的氯甲基化：Blanc反应,定义芳烃在甲醛、氯化氢及无水ZnCl2（或AlCl3、SnCl4）或质子酸（H2SO4、H3PO4、HOAc）等缩合剂存在下，可以在芳环上引入氯甲基（CH2Cl），此反应又称为Blanc（布兰克）反应。机理,1芳烃结构,若环上存在有给电子基团，反应容易进行。若芳环上存在有吸电子基团时，将阻碍氯甲基化反应的进行。例如，硝基苯进行氯甲基化时，收率很低。芳酮一般不发生氯甲基化反应，但有给电子基存在时可使芳环活化，而能进行氯甲基化反应。,2.氯甲基化试剂,甲醛缩二甲醇甲醛缩二乙醇甲醛或多聚甲醛氯甲醚二氯甲醚等,3.应用,在构建碳架及官能团的转化中有非常重要的意义,三、羰基化合物的位C-烃化,活性亚甲基化合物在一个饱和的碳原子上含有两个或一个强的吸电子取代基时，常被称为活性亚甲基化合物，其烃化反应的活性较高，这类反应很有应用价值。常见的活性亚甲基化合物-二酮、-羰基酸酯等,1反应机理,活性亚甲基的C-烃化反应属于SN2机理,2主要影响因素,催化剂溶剂烃化试剂及被烃化物的结构引入烃基的次序,3应用,制备某些结构的酮、长链羧酸及其衍生物在活性亚甲基上引入侧利用二卤烷与活性亚甲基化合物的反应，制备环状化合物。,合成苯巴比妥中间体-乙基-苯基丙二酸二乙酯时，不能采用丙二酸二乙酯为原料进行乙基化及苯基化，因卤代苯活性很低，苯基化一步不能进行。所以，要用苯乙酸乙酯为原料进行合成。,3应用,镇痛药美沙酮（methadone）中间体的制备：镇静催眠药格鲁米特(glutethimide)，和抗心事失常药维拉帕米(verapamil)相关中间体的合成:,3应用,四、炔烃的碳烃化,乙炔及其他末端炔（RCCH）由于它们分子中有两个或一个氢原子和碳碳三键相连，因而具有酸性，在液氨中与强碱如氨基钠作用可得炔化钠，炔化钠作为亲核试剂与卤代烃及羰基化合物反应生成炔烃衍生物。操作中，乙炔钠在液氨中第一次烃化得1-炔后，不必分离，再加入悬浮在液氨中的氨基钠，然后再加入与第一次烃化相同或不同的卤代烃（或羰基化合物），即可得很好收率的相应的炔。,1烃化剂,金属炔化物与卤代烃的反应比较容易进行，而卤代烃的结构对反应有一定的影响。卤代烃的活性随卤素原子量的增加而增大芳卤化物不能用来烃化炔离子,2应用,利用本反应可以增长碳链利用格氏试剂与金属锂也可以对炔烃进行烃化，可参见第十章有关内容。,烯胺的,-碳碳双键与氮原子共轭，-碳原子是亲核性的。烯胺酸化可在-碳原于上质子化，得到亚胺离子。-碳原子的亲核性可用于烃化。,五、烯胺的C-烃化,五、烯胺的C-烃化,六、相转移烃化反应,PTC,季铵盐或季磷盐,负离子交换,亲核试剂,季铵盐,亲核取代,目的产物,有机反应物,常用的相转移催化剂：季铵盐、季磷盐、季砷盐、开链聚醚及冠醚等。,70,利用相转移催化剂在两相之间运送离子使反应发生,相转移催化剂,从上图可以看出；相转移催化剂不断地将CN-从水相运送到有机相，然后又将X-从有机相运送到水相。,RX+Q+CN-,反应物,Q+X-+RCN,产物,NaX+Q+CN-,Q+X-+NaCN,相转移催化剂,反应物,水相,有机相,PTC技术在烃化反应中应用,71,相转移催化剂(PTC),*1定义：能把反应物从一相转移到另一相的催化剂称为相转移催化剂。*2特点：（1）既能溶于水相，又能溶于有机相（2）能与其中一个反应物反应、反应生成的产物能与另一个反应物反应。,72,（1）鎓盐类（OniumSalts）,季鉮盐(quaternaryarsoniumsalts),季铵盐是最普遍使用的一种相转移催化剂。三乙基苯甲基氯化铵（TEBA）四正丁基溴化铵,以季铵盐(quaternaryammoniumsalts)为代表,季鏻盐(quaternaryphosphoniumsalts),包括:,73,74,75,TOMAC的催化作用在于季铵正离子与高锰酸钾负离子形成离子对而进入有机相，在有机相中与烯烃发生氧化反应。只要有少量季铵盐，便可使相当量的高锰酸钾负离子进入苯相；增加季铵盐的量，就能全部进入苯相。而在反应中只需要少量高锰酸钾，就能使有机相中保持一定量的催化剂。,76,以扁挑酸的制备为例：首先利用相转移催化原理产生:CCl2(以苄基三乙基氯化铵（TEBAC）为催化剂制备二氯碳烯)，然后与苯甲醛的碳基加成，再经重排，水解制得扁挑酸。,77,（2）以冠醚或非环多醚类作相转移剂的催化原理,（更适合于固-液体系相转移）,78,79,氧化反应和还原反应相转移催化应用于高锰酸钾氧化反应特别成功，这是由于这个方法使得高锰酸钾负离子和被氧化的化合物置于非极性溶剂的同一相中。例如，葵1-烯和中性高锰酸钾水溶液在室温下激烈搅拌数小时仍不能发生反应，但是当加入少量季铵盐则能使氧化顺利进行，是葵1-烯氧化成壬酸。,80,（3）非环多醚类(AcyclicPolyethers),如聚乙二醇（PEG）聚乙醇醚杂环聚醚等,非环多醚类相转移催化剂，与冠醚性质相似，结合金属离子，价廉无毒。,PEG分子结构呈链状，可以自由旋转和弯曲，一般分子量为400600时催化效果较好,81,（4）其他相转化剂,a）高聚物固载化催化剂(三相相转移催化剂),如将鎓盐等连接在聚乙烯等交聚物上，是一种三相相转移催化剂。,具有易分离，可多次使用等优点,82,b）章鱼状分子,83,相转移催化常用的溶剂