芳烃酰化羰基酰化

芳烃酰化羰基酰化第一页，共七十七页，编辑于2023年，星期一芳烃的C-酰化包括两种形式：直接酰化反应：羧酸衍生物在Lewis酸或质子酸催化下直接对芳烃亲电酰化的Friedel-Crafts反应，简称F-C酰化；间接酰化反应某些具有正碳离子活性的中间体对芳烃进行亲电取代再转化位酰基，包含一系列人名命名反应：Hoesch反应、VilsmeierHaauc反应、Gattermann反应、Reimer-Tiemann反应。第二页，共七十七页，编辑于2023年，星期一F-C酰化反应反应式及反应机理影响因素酰化剂被酰化物结构催化剂溶剂F-C酰化反应的应用第三页，共七十七页，编辑于2023年，星期一F-C酰化反应式被酰化物：各种电子云密度较高的取代芳环、芳杂环类化合物；酰化剂：酰卤、酸酐、羧酸、酯（活性依次递减）催化剂：质子酸、Lewis酸；溶剂：醚类、卤代烷类、苯及同系物、乙酸乙酯第四页，共七十七页，编辑于2023年，星期一F-C酰化反应机理—亲电试剂中间体酰卤在催化剂的作用下生成如下各种活性中间体：第五页，共七十七页，编辑于2023年，星期一F-C反应机理—反应历程第六页，共七十七页，编辑于2023年，星期一常用酰化剂：酰卤（酰溴或酰氯）、酸酐、羧酸等酰卤的活性顺序随催化剂的不同而不同；以AlX3为催化剂：RCOI>RCOBr>RCOCl>RCOF以BX3为催化剂：RCOF>RCOCl>RCOBrF-C酰化反应的影响因素—酰化剂第七页，共七十七页，编辑于2023年，星期一F-C酰化反应的影响因素—酰化剂酰化剂结构的影响：以脂肪酰氯中烃基结构的影响为例；酰基的位为叔碳原子时，容易脱碳形成正碳离子，结果进行的C-烃化反应（见）；酰氯分子中的、、位含有-Hal、-OH以及含有，不饱和双键等活性基团时，若催化剂过量或反应时间过长，这些基团在酰化条件下也可发生分子内烃化反应而得环酮（见）；烃基中含有芳基取代时，且芳基在、、为上，易发生分子内酰化而得环酮（见）；第八页，共七十七页，编辑于2023年，星期一F-C酰化反应的影响因素—酰化剂酰化剂环状酸酐酰化时可制备芳酰脂肪酸，进一步环合得环酮（见）混合酸酐RCOOOR’为酰化剂时若R’具有吸电子性，则主要生成ArCOR;(见)第九页，共七十七页，编辑于2023年，星期一F-C酰化反应的影响因素

—被酰化物结构的影响芳核上取代基的影响o,p-位定位基（烃基、烷氧基、卤素、乙酰氨基）时，酰基进入先对位后邻位（见）；m-位定位基如酰基，一般不易发生酰化，但定位基两侧均有给电子基团时例外；而分子内酰化也容易进行（见）；芳杂环结构的影响富电子杂环容易发生环酰化，缺电子杂环不易酰化（见）。第十页，共七十七页，编辑于2023年，星期一F-C酰化反应的影响因素—催化剂Lewis酸：酰氯和酸酐酰化时选用，与醛酮形成复合。以AlCl3和AlBr3最常用。若酰化剂为酰氯，则Lewis酸为等摩尔；若酰化剂为酸酐，则Lewis酸为酸酐摩尔数两倍以上；对于易糟破坏的芳杂环，如呋喃、噻吩、吡咯等的酰化以活性较弱的BF3、BBr3、SnCl4、ZnCl2为宜。质子酸：羧酸为酰化剂时选用，一般来说，比Lewis酸催化作用弱。新型催化剂：三氟甲磺酸盐Mn(OTf)m,，只需用催化剂量（见）。第十一页，共七十七页，编辑于2023年，星期一可见，脂肪酰氯烃基位为叔碳原子时,受三氯化铝的影响脱羰形成叔碳正离子，导致F-C烃化反应。酰化剂对F-C酰化反应的影响

——脂肪酰氯烃基位为叔碳原子第十二页，共七十七页，编辑于2023年，星期一酰化剂对F-C酰化反应的影响—酰氯分子中的、、位含有Hal、-OH以及含有，不饱和双键等活性基团，发生环合路易酸作用下酚醚水解，进而被烯烃烃化第十三页，共七十七页，编辑于2023年，星期一酰化剂对F-C酰化反应的影响—烃基中含有芳基取代时，且芳基在、、为上，易发生分子内酰化而得环酮,反应难易与形成环的大小有关：六元环>五元环>七元环。体系若存在电子云密度较高的芳杂环，则分子间酰化为主。第十四页，共七十七页，编辑于2023年，星期一酰化剂对F-C酰化反应的影响—环状酸酐酰化时可制备芳酰脂肪酸，进一步环合得环酮。第十五页，共七十七页，编辑于2023年，星期一注：三氟甲磺酸与羧酸或酰氯先形成混合酸酐，三氟甲磺酰基吸电子性强，更容易离去。混合酸酐甚至不用催化剂，反应条件温和。酰化剂对F-C酰化反应的影响

—也可用混合酸酐酰化第十六页，共七十七页，编辑于2023年，星期一被酰化物结构对F-C酰化反应的影响

—o,p-位定位基，酰基进入先对位后邻位第十七页，共七十七页，编辑于2023年，星期一注：o,p-位定位基（烃基、烷氧基、卤素、乙酰氨基）时，酰基进入邻位后，烷氧基易发生脱烷基化反应。羰基与邻近羟基螯合。但AlCl3不能过量，否则与醚形成配位络合物而使整个化合物的反应活性大大降低，甚至不能反应。被酰化物结构对F-C酰化反应的影响

—o,p-位定位基，酰基进入先对位后邻位第十八页，共七十七页，编辑于2023年，星期一被酰化物结构对F-C酰化反应的影响

—m-位定位基的影响m-位定位基如酰基，一般不易发生酰化（与烃化相反），但定位基两侧均有给电子基团时例外；而分子内酰化也容易进行。甲基位阻的影响，使得酰基不能与芳环共平面，使得第一个酰基对芳环的钝化作用减弱第十九页，共七十七页，编辑于2023年，星期一注：这是分子内酰化，形成六元环，富电子、弱Lewis酸为催化剂。这里还采用了羧酸酯弱酰化剂。被酰化物结构对F-C酰化反应的影响

—富电子芳杂环易酰化，缺电子芳杂环难易酰化第二十页，共七十七页，编辑于2023年，星期一催化剂对F-C酰化反应的影响

—三氟甲磺酸盐只需催化剂量第二十一页，共七十七页，编辑于2023年，星期一溶剂对F-C酰化反应的影响芳烃或酸酐为液态时，可分别做溶剂。当上述二者不宜作为溶剂时，如昂贵。可选溶剂有：二硫化碳、硝基苯、石油醚、四氯乙烷、二氯乙烷、氯仿等。其中硝基苯与AlCl3可形成复合物，反应呈均相，极性强，应用较广。溶剂也会影响收率与定位的选择性。第二十二页，共七十七页，编辑于2023年，星期一溶剂对F-C酰化反应的影响—溶剂对F-C酰化反应影响很大，影响收率和酰基引入的位置。第二十三页，共七十七页，编辑于2023年，星期一F-C酰化反应的应用合成脂-芳酮合成脂-芳杂酮合成二芳酮合成分子内环酮第二十四页，共七十七页，编辑于2023年，星期一应用之一——合成脂-芳酮第二十五页，共七十七页，编辑于2023年，星期一应用之二——合成脂-芳杂酮第二十六页，共七十七页，编辑于2023年，星期一应用之三——合成二芳基酮第二十七页，共七十七页，编辑于2023年，星期一应用之四——合成分子内环酮第二十八页，共七十七页，编辑于2023年，星期一芳烃的间接酰化反应Hoesch反应（见）Gattermann反应(见）Vilsmeier-Haauc反应（见）Reimer-Tiemann反应（见）第二十九页，共七十七页，编辑于2023年，星期一Hoesch反应反应定义反应机理适用对象第三十页，共七十七页，编辑于2023年，星期一Hoesch反应定义反应定义：腈类化合物与氯化氢在Lewis酸ZnCl2催化下与具有羟基或烷氧基的芳烃进行反应可生成相应的酮亚胺，经水解得具有羟基和烷氧基的芳香酮。反应机理适用对象第三十一页，共七十七页，编辑于2023年，星期一酮亚胺正碳离子中间体水解Hoesch反应机理第三十二页，共七十七页，编辑于2023年，星期一Hoesch反应适用对象对间苯二酚、间苯三酚及其相应的醚（电子云密度高），某些多电子的芳杂环如吡咯及其衍生物，某些电子云密度较高的芳稠环如-萘酚，可用普通烃基腈类；对非活性芳环：苯、氯苯和烷基苯则采用强的卤代腈类（带有吸电子基活性更强）（见）；对一元苯酚和苯胺的Hoesch反应，通常为O-和N-酰化反应。但用BCl3为催化剂，得到邻位产物（见）。第三十三页，共七十七页，编辑于2023年，星期一Hoesch反应实例1

—烷基苯、氯苯或苯第三十四页，共七十七页，编辑于2023年，星期一硼原子封氧，不会发生O-酰化Hoesch反应实例2

—苯酚或苯胺的间接酰化第三十五页，共七十七页，编辑于2023年，星期一Hoesch反应实例2

—苯酚或苯胺的间接酰化第三十六页，共七十七页，编辑于2023年，星期一Gattermann反应反应定义：将具有羟基和烷氧基的芳烃在AlCl3或ZnCl2的催化下与HCN和HCl作用生成相应芳香醛的反应；反应机理（见）对Gattermann反应的改经：Schmidt改进法（见）适用对象：酚、酚醚、多取代芳烃以及吡咯、吲哚类芳烃的甲酰化，甲酰基优先进入邻位；第三十七页，共七十七页，编辑于2023年，星期一亚氨基甲酰氯Gattermann反应式及机理第三十八页，共七十七页，编辑于2023年，星期一Schmidt改进法：使用无水氰化锌，可避免使用无水HCN。Gattermann反应—Schmidt改进法第三十九页，共七十七页，编辑于2023年，星期一Vilsmeier-Haauc反应反应定义：以N-取代的甲酰胺为酰化试剂在POCl3催化下，在芳核（或杂环）上引入甲酰基的反应，是芳烃甲酰化应用较为普遍的方法之一。反应机理（见）适用对象：二烷基胺类取代芳环及酚、醚类活泼化合物，多环芳烃、吡咯等富电子杂环衍生物。应用实例（见）第四十页，共七十七页，编辑于2023年，星期一Vilsmeier-Haauc反应机理加成产物正碳离子中间体亲电取代－氯胺水解注：水解：Cl被OH取代得到α-羟胺，其为醛基与仲胺加成的产物。第四十一页，共七十七页，编辑于2023年，星期一Vilsmeier-Haauc反应应用实例1——制备芳醛第四十二页，共七十七页，编辑于2023年，星期一Vilsmeier-Haauc反应应用实例2——制备芳杂醛第四十三页，共七十七页，编辑于2023年，星期一Vilsmeier-Haauc反应应用实例3——制备芳酮第四十四页，共七十七页，编辑于2023年，星期一Reimer-Tiemann反应反应定义：将酚或某些杂环化合物与碱金属的氢氧化物溶液和过量的氯仿一起加热形成芳醛的反应。反应机理（见）反应特点：原料易得、方法简便；但收率不高，一般均低于50%。但酚类可以回收。适用对象：酚、羟基吡啶、羟基喹啉、羟基嘧啶以及富电子芳杂环化合物反应实例（见）第四十五页，共七十七页，编辑于2023年，星期一二碳烯Reimer-Tiemann反应机理第四十六页，共七十七页，编辑于2023年，星期一Reimer-Tiemann反应实例环糊精做催化剂可得单一的对羟基苯甲醛，起相转移催化作用。第四十七页，共七十七页，编辑于2023年，星期一芳烃C-酰化了解直接酰化和间接酰化的反应机理重点掌握芳烃直接酰化的影响因素和间接酰化的应用第四十八页，共七十七页，编辑于2023年，星期一羰基化合物位的C-酰化

活性亚甲基化合物的C-酰化（见）酮及羧酸衍生物的位C-酰化（见）第四十九页，共七十七页，编辑于2023年，星期一活性亚甲基化合物的C-酰化活性亚甲基化合物定义：P87活性亚甲基化合物的C-酰化的反应式活性亚甲基化合物的C-酰化的应用第五十页，共七十七页，编辑于2023年，星期一为主要的酰化剂,酸酐和羧酸也可以活性亚甲基化合物的C-酰化反应式活性亚甲基化合物夺取活性亚甲基上的氢离子，使得活性亚甲基带负电，有利于被酰基亲电进攻。第五十一页，共七十七页，编辑于2023年，星期一活性亚甲基化合物C-酰化的应用之一——制备-酮酸酯以乙酰乙酸乙酯为原料，经酰化，在氯化铵存在下水解，乙酰基选择性除去，得到-酮酸酯。第五十二页，共七十七页，编辑于2023年，星期一脱羧以丙二酸乙酯为原料，酰化产物对酸敏感，在酸性条件下易脱羧，得到缺电子芳杂环的酮。请问该酮可用前述的芳烃C-酰化得到吗？活性亚甲基化合物C-酰化的应用之二

——制备用其它方法不易获得的酮降低副反应O-酰化第五十三页，共七十七页，编辑于2023年，星期一用混合酸酐（羧酸+氰代磷酸二乙酯）酰化法，条件温和，收率高，比用相应的酰氯更好。活性亚甲基化合物C-酰化—混合酸酐作为酰化剂第五十四页，共七十七页，编辑于2023年，星期一酮及羧酸衍生物的位C-酰化一般反应式（见）羧酸酯位C-酰化酮，腈的位C-酰化烯胺的C-酰化第五十五页，共七十七页，编辑于2023年，星期一1.机理：可以理解为碳负离子对酰基的加成。2.特点：第一步可逆，第二步不可逆。2.酰化剂：可为酰氯、羧酸酯或活性酰胺（酰基咪唑）2.产物：－二酮、－羰基腈、－羰基酯酮及羧酸衍生物的位C-酰化反应式第五十六页，共七十七页，编辑于2023年，星期一羧酸酯位C-酰化Claisen反应Dieckmann反应第五十七页，共七十七页，编辑于2023年，星期一Claisen反应Claisen反应定义Claisen反应机理催化剂的选择溶剂的选择副反应第五十八页，共七十七页，编辑于2023年，星期一Claisen反应定义定义：羧酸酯与另一具有－活泼氢的酯进行缩合，得到酮酸酯或类似羧酸酯的衍生物；具有－活泼氢的酯提供了酰基，相当于酰化剂，对另一个酯的位进行酰化第五十九页，共七十七页，编辑于2023年，星期一Claisen反应机理：以有2个-活泼氢的酯和醇钠催化为例可见，前三步为可逆的，第四步是不可逆的，成为反应的动力。这是因为（1）的酸性比乙醇弱，即给出质子的能力弱；就其共轭碱而严，烷基酯（2）的碱性（Pka=25）比乙醇钠(Pka=18)强。当生成（3）后，由于受羰基和酯基的共同影响，（3）的酸性(Pka=11)比乙醇（Pka=15.9）强,反过来（4）的碱性比醇钠弱，几乎能够不可逆转地生成钠盐（5）。因此反应完要加酸中和。（1）（3）（4）（2）（5）第六十页，共七十七页，编辑于2023年，星期一催化剂的选择催化剂的选择：依据原料酯以及生成的酮酯的位活泼氢的酸度大小来决定，也就是说所用碱的碱性越强，夺取质子的能力愈强，对反应越有利。含有两个－活泼氢的酯以醇钠、甲醇钠等强碱催化，选择何种醇钠应看被加成的酯的烷氧基而定，以免发生酯交换反应。含有1个－活泼氢的酯则以更强的碱如Ph3CNa、NaH、NaNH2为催化剂才能反应。第六十一页，共七十七页，编辑于2023年，星期一催化剂的选择Ph3CNa含有1个－活泼氢的酯则以更强的碱如Ph3CNa、NaH、NaNH2为催化剂才能反应.第六十二页，共七十七页，编辑于2023年，星期一溶剂的选择溶剂的选择：尽量选择非质子溶剂，以免质子存在，破坏使所用的碱。或者溶剂的酸性比碱的共轭酸要低才合适。第六十三页，共七十七页，编辑于2023年，星期一Claisen反应的应用常用的为不含－活泼氢的酯（如甲酸酯、苯甲酸酯、草酸酯及碳酸酯）与另一含－活泼氢的酯缩合，其主要产物为-酮酸酯。合成特殊的丙二酸酯衍生物，如丙二酸的活性亚甲基位置为苯基取代的。合成－酮酸，等。see第六十四页，共七十七页，编辑于2023年，星期一Claisen反应的应用之一—制备-酮（醛）酸酯第六十五页，共七十七页，编辑于2023年，星期一Claisen反应的应用之二

—合成特殊的丙二酸衍生物该化合物可以用丙二酸酯的烃化得到吗第六十六页，共七十七页，编辑于2023年，星期一Claisen反应的应用之三—合成－酮酸第六十七页，共七十七页，编辑于2023年，星期一含有活泼氢酯在碱催化下的自身缩合只有一种酯具有－活泼氢时，在操作上尽量减少碱与含活泼氢的酯的结合，以减少自身缩合。作为酰化剂的酯（一般不含活泼氢）先与碱性缩合剂混合，然后滴加被酰化的酯（含有活泼氢的）。或者采用碱与被酰化酯多次交替加料方式，以缩短被酰化酯与碱的接触时间。两种酯均含有活泼氢时，可将被酰化酯形成烯醇锂后再与酰氯反应即可得到相应的-酮酸酯。（见）Claisen反应的副反应第六十八页，共七十七页，编辑于2023年，星期一当两种酯都含有活泼氢时，被酰化酯用LDA转化成烯醇锂盐，使其自身不能缩合。再用酰氯酰化，得到相应的-酮酸酯。第六十九页