精细有机合成与设计—5酰基化反应

1、 第五章第五章 酰基化反应酰基化反应 第一节第一节 N酰酰 化反应化反应 第二节第二节 C酰酰 化反应化反应 酰化反应酰化反应 有机化合物分子中与有机化合物分子中与碳原子、氮碳原子、氮 原子原子、氧原子或硫原子相连的氢被酰基取代、氧原子或硫原子相连的氢被酰基取代 酰化反应，生成酯，酐O 酰化反应，生成酰胺N 或羧酰化反应，生成醛、酮C 酸 HO-S-OH HO-S- -S- HO-C-OH HO-C- -C- O O O O O O OOO H-C-OH H-C- CH3-C-OH CH3-C- C O S O OOOO 硫酸硫酸 硫酰基硫酰基 砜基砜基 羰基羰基 碳酰基碳酰基 （羧基）（羧基

2、） 碳酸碳酸 甲酰基（醛基）甲酰基（醛基）甲酸甲酸 乙酰基乙酰基乙酸乙酸 苯磺酰基苯磺酰基 苯甲酰基苯甲酰基 酰基酰基 酰化试剂酰化试剂 v常用酰化剂常用酰化剂 （1 1）羧酸羧酸 RCOOH, HCOOH, CH3COOH, HOOCCOOH 2H2O （2 2）酸酐：）酸酐： O CH3C CH3C O O C C O O O CO2( (碳酸酐碳酸酐) )CO( (甲酸酐甲酸酐) ) （3 3）酰氯）酰氯 CH3-C-Cl C-ClH3CSO2ClCl-C-Cl N N N Cl Cl Cl O OO , , , R-COHR-CO-C-RR-CCl O OO O 1+ 2+3+ 1+

3、2+ 有有 空间阻碍的胺空间阻碍的胺 二、N酰化方法 1. 1. 用酰氯的用酰氯的N N酰化酰化 （1 1）例）例 OC2H5 NH2 COCl NaOH + 缚酸 剂 反应不可逆不可逆。酰氯是强酰化剂，与胺类的酰化反应是放热且剧烈的，所 以通常是在0 50%) =1:1:1(50%) =1:1:1(质量质量) )。 操作方法操作方法：将物料投入酰化釜，用夹套蒸气加热至：将物料投入酰化釜，用夹套蒸气加热至110110左右，回流反应左右，回流反应4h4h ，控制蒸出稀酸速度为每小时蒸出总量的，控制蒸出稀酸速度为每小时蒸出总量的1/101/10，待内温升至，待内温升至130130以上，取以上，取

4、样检验对氨基苯酚残留量样检验对氨基苯酚残留量 2.5%50%)50%)，转入结晶釜结，转入结晶釜结 晶，离心，先用少量稀酸洗，再用大量水洗至滤液近无色，得扑热息痛粗品晶，离心，先用少量稀酸洗，再用大量水洗至滤液近无色，得扑热息痛粗品 。 精制：精制：搅拌下将扑热息痛粗品、水及活性炭加热至沸腾，调节搅拌下将扑热息痛粗品、水及活性炭加热至沸腾，调节pH5.05.5pH5.05.5， 保温保温5min5min。将温度升至。将温度升至100100时，趋热压滤，除去活性炭。滤液冷却结晶时，趋热压滤，除去活性炭。滤液冷却结晶( ( 加适量加适量亚硫酸钠亚硫酸钠) )，离心，滤饼用大量水洗至近无色，再用蒸馏

5、水洗涤，离，离心，滤饼用大量水洗至近无色，再用蒸馏水洗涤，离 心脱水，干燥得扑热息痛成品。滤液经浓缩、结晶，离心后再精制。心脱水，干燥得扑热息痛成品。滤液经浓缩、结晶，离心后再精制。 第二节 C酰化 C C酰化指的是碳原子上的氢被酰基所取代的反应，主要用于制备酰化指的是碳原子上的氢被酰基所取代的反应，主要用于制备 芳酮、芳醛以及羟基芳酸芳酮、芳醛以及羟基芳酸。 FriedelFriedelCraftsCrafts酰化反应酰化反应在三氯化铝或其他酸的催化下，在芳环上引入在三氯化铝或其他酸的催化下，在芳环上引入 酰基得到芳酮或芳醛的反应称为酰基得到芳酮或芳醛的反应称为 一、一、C C酰化反应原理酰

6、化反应原理 二、二、C C酰化方法酰化方法 三、生产实例三、生产实例 一、C酰化反应原理 1C酰化反应历程 首先酰氯与无水三氯化铝作用生成各种正碳离子活性中间体（a）、（ b）和（c）。 RCCl + AlCl3Cl：AlCl3 (a)(b) + + AlCl4 - - (c) O RC OO:AlCl3 - RCCl RC O RCOAlCl3 Cl RCOAlCl4 + + 1 + 2 + (b) (c) H H CClR OAlCl3 C O R AlCl4 + + - H-Cl CROAlCl3 H-OH CRO AlCl3 + 反应历程属亲电取代反应。 一、C酰化反应原理 2反应特点

7、： （1） 1mol酰氯理论上需消耗1mol三氯化铝，但催化剂的实际用量还 需过量10% 50%。 （2） 用酸酐作为酰化剂时，酸酐中的一个酰基首先与三氯化铝作用， 转化成酰氯然后酰氯再接上述历程完成酰化反应： RC O OC O R AlCl2Cl+ 所以用酸酐作为酰化剂时三氯化铝的实际用量为：酸酐与三氯化铝 的摩尔比1：2，再过量10% 50%。 如1mol甲苯与1mol醋酐反应时需要 2molAlCl3： CH3 (CH3CO)2O AlCl3 CS2 + RC O ClR C O O AlCl2+ CH3 COCH3 CH3COOH+ 2 一、C酰化反应原理 3C酰化的影响因素 （1）

8、被酰化物的结构： 芳环上有给电子基取代基时，酰化反应容易进行；芳环上有吸电子基时，反应就 很难进行。因为酰化反应属于亲电取代反应。当芳环上有硝基或磺基取代后，就不能 再进行酰化反应。因此，硝基苯可作为酰化反应的溶剂。 当芳环上引入一个酰基后，由于酰基属吸电子基，芳环上很难再引入第二个酰基。 CH3COCl AlCl3 + COCH3 CH3COCl AlCl3 与C 烷基化反应进行对比： CH3Cl AlCl3 CH3 + CH3Cl AlCl3 快 芳环上含邻、对位定位基时，由于位阻效应，引入的酰基的位置主要在该取 代基的对位，如对位己被占据，则酰基进入邻位。 芳胺类化合物进行C酰化反应时，

9、必须先将氨基用酰卤或酸酐转变成乙酰胺基进 行保护。因为氨基虽然是给电子基，但因其N原子和三氯化铝能形成配位络合物，使催 化剂的活性下降。 不继续反应 CH3CH3 3C酰化的影响因素 （2） 酰化剂： 与N酰化反应类似，酰卤和酸酐是最常用的酰化剂，其次是羧酸。 各种酰化剂的反应活性活性顺序为：酰卤酸酐羧酸 （3） 催化剂： Cat作用 ： Cat种类 ： Lewis酸 ： 质子酸 ： （4） C酰化的溶剂 ： 反应组分是液态时，使用过量的的某一种液态反应组分作为溶剂； 反应组分不是液态的，则选用低沸点溶剂，如硝基苯、二硫化碳 、四氯化碳、二氯甲烷、石油醚等。 增强酰基碳原子上的正电荷，提高进攻

10、试剂的反应能力。 Lewis酸和质子酸两种。Lewis酸的催化作用比质子酸强。 三氯化铝（最常用）、三氟化硼、四氯化锡、二氯化锌； 硫酸（最常用）、液体氟化氢及多聚磷酸。 二、C酰化方法 1. 用酰氯的C 酰化2. 用羧酸酐的C酰 化 3. 用其它酰化剂的 C酰化 1. 用酰氯的C酰化 如：萘在催化剂AlCl3作用下，用苯甲酰氯进行C酰化，其反应式为 ： +COCl2 AlCl3 CO CO + 2HCl 该反应过量的苯甲酰氯即作酰化剂又作溶剂。 C酰化反应生成的芳酮与三氯化铝的络合物需用水分解，才能分离出芳 酮，水解会释放出大量热量，所以将酰化物放入水中时，要特别小心以防局 部过热。 2.

11、用羧酸酐的C酰化 用邻苯二甲酸酐进行的C酰化是精细有机合成的一类重要反应。酰化 产物经脱水闭环制成蒽醌、2甲基蒽醌、2氯蒽醌等中间体。 如：邻苯甲酰基苯甲酸的合成反应： O C C O O + 2AlCl3 55 60 苯 溶剂 C O:AlCl3 OAlCl2 O C + HCl C O:AlCl3 OAlCl2 O C 水介质 + 3H2SO4 C O OH O C +Al2(SO4)35HCl + 3. 用其它酰化剂的C酰化 对于芳香族化合物如果芳环上含有羟基、甲氧基、二烷氨基、酰氨基。 在C酰化时会发生副反应，为了避免副反应的发生，通常选用温和的催化 剂，例如无水氯化锌，有时也选用聚磷

12、酸等。 如：间苯二酚与乙酸的反应： OH OH CH3COOH + 115120 ZnCl2 OH OH COCH3 + H2O 生成的2,4二羟基苯乙酮是制备医药的中间体。 三、生产实例 医药和染料中间体萘乙酮的合成： 萘与乙酐在AlCl3存在下进行C酰化反应得到萘乙酮。 (CH3CO)2O AlCl3 COCH3 在干燥的铁锅中加入无水二氯乙烷106L及精萘56.5kg，搅拌溶解。在干燥 搪玻璃反应器中加入无水二氯乙烷141L及无水三氯化铝151kg，在25左右下 缓缓加入乙酐51.5kg，保温半小时。再于此温度下加入再于此温度下加入上述配好的精萘二氯乙 烷溶液，加完后保持温度为30反应1小时，然后将物料用氮气压至800L冰水冰水 中进行水解，稍静置后放去上层废水放去上层废水，用水洗涤下层反应液至刚果红试纸刚果红试纸不变 蓝为止。将下层油状液移至蒸馏釜中，先蒸去二氯乙烷，再进行真空蒸馏，真 空度为100kpa（750mmHg），于160200下蒸出萘乙酮约6570kg。 付氏烷基化与付氏酰基化的异同付氏烷基化与付氏酰基化的异同： 催化剂的种类及活性