有机合成-烷基化反应课件

烷基化反应(Alkylation)闵文斗田雨佳王洋张宇驰烷基化反应(Alkylation)闵文斗田雨佳王洋1用途：制备特定活性化合物制备官能团转化的中间体作为保护基、阻断基等

在有机化合物分子中的碳、硅、氮、磷、氧或硫原子上引入烃基的反应，叫做烃化反应。10.1定义用途：制备特定活性化合物在有机化合物分子中的碳、2烃基：烷基（-R）烯基（-C=C-）炔基（-C≡C-）芳基（-Ar）取代烃基(-CH2COOH,-CH2CH2OH,-CH2CH2CN）烃基：烷基（-R）3（1）卤烷：CH3Cl,CH3I,C2H5Cl,C2H5Br,ClCH2COOH,Ph-CH2Cl;（2）酯类：(RO)2SO2,PhSO2OR,

CH3-Ph-SO2OR,(RO)3PO;（3）醇类和醚类：CH3OH,C2H5OH,n-C4H9OH,C12H25OH,CH3OCH3,C2H5OC2H5;（4）环氧化合物：,；（5）烯烃和炔烃：CH2=CH2,CH3CH=CH2,R-CH=CH2,CH2=CHCN,CH2=CHCOOCH3,CH≡CH;（6）羰基化合物：HCHO,CH3CHO,C3H7CHO,Ph-CHO,CH3COCH3,烃化剂：（1）卤烷：CH3Cl,CH3I,C2H5Cl,C2H4C-烃化N-烃化O-烃化C-烃化510.2C-烷基化反应反应历程：酸催化的亲电取代反应。有机化合物分子中碳原子上的氢被烃基所取代的反应叫做C-烃化（烷基化）反应。烃化剂：烯烃；卤烷；醇、醛、酮。10.2C-烷基化反应反应历程：酸催化的亲电取代反应。6芳环上的烃化反应(付-克反应)羰基化合物α-位C烃化芳环上的烃化反应(付-克反应)710.2.1用卤烷作烷化剂的C-烷化反应反应历程RX:烷基卤代烃,环烷基卤代烃芳环:苯环,芳杂环催化剂:AlX3,ZnCl2,FeCl3,SnCl4,HF,H2SO4,H3PO410.2.1用卤烷作烷化剂的C-烷化反应反应历程RX:8反应机理：碳正离子对芳环的亲电进攻反应机理：碳正离子对芳环的亲电进攻9在Lewis酸催化作用下，芳烃及其衍生物与烯烃、卤烷、酰卤、酸酐等活性组分反应形成新的C-C键的反应，叫做傅氏反应。引入烷基的反应叫做傅氏烷基化反应；引入酰基的反应叫做傅氏酰基化反应。在Lewis酸催化作用下，芳烃及其衍生物与烯烃、卤烷10反应的影响因素：(1)烷基化试剂的活性

RX(ROH、烯烃也可作烃化试剂）a.当R相同时:

RF>RCl>RBr>RI一般来说,卤代芳烃不反应b.当X相同时：

RCH=CHCH2X≈PhCH2X>(CH3)3CX>R2CHX>RCH2X>CH3X

反应的影响因素：(1)烷基化试剂的活性a.当R相同时:11(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(2)芳烃的结构a有供电基取代的芳烃＞无供电基取代的12（3）催化剂的影响作用：将烷化试剂转化为R+种类：质子酸、Lewis酸、酸性氧化物、烷基铝

（3）催化剂的影响13a.活性顺序:AlCl3>FeCl3>SnCl4>BF3>ZnCl2HF>H2SO4

>H3PO4根据RX的种类,芳烃的结构,选择催化剂用量如PhCH2X,ZnCl2少量,CH3X,AlCl3用量多5~10%.a.活性顺序:AlCl3>FeCl3>SnCl4>BF314b.最常用,但并不是万能的,不能用于酚的烃化.c.烯烃和醇的烃化剂,一般用酸(质子酸)做催化剂.b.最常用,但并不是万能的,不能用于酚的烃化.15（4）溶剂的影响当芳烃为液体时,可过量作为溶剂,如苯.非极性溶剂如SC2,CCl4.中等极性溶剂如二氯乙烷,四氯乙烷等.硝基苯,硝基甲烷等都可作为反应溶剂.（4）溶剂的影响当芳烃为液体时,可过量作为溶剂,如苯.16副反应: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。副反应:当烃基的碳原子数＞3时,发生异构化反应,温度升17(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。有机合成-烷基化反应ppt课件18egeg19生产实例生产实例2010.2.2用烯烃作烷化剂的C-烷化反应反应历程10.2.2用烯烃作烷化剂的C-烷化反应反应历程21重要品种介绍

（1）异丙苯AlCl3：6～7195～100℃，0.2～0.3MPaH3PO4(固）170-190℃，2～4MPa（2）间异丙基甲苯重要品种介绍AlCl3：6～7122（3）十二烷基苯（4）酚类的C-烷化（5）2,6-二乙基苯胺（3）十二烷基苯（5）2,6-二乙基苯胺2310.2.3用醇作烷化剂的C-烷化反应反应历程生产实例（1）芳胺的C-烷化10.2.3用醇作烷化剂的C-烷化反应反应历程生产实例（24（2）酚类的C-烷化（3）萘的C-烷化（2）酚类的C-烷化（3）萘的C-烷化2510.2.4用醛、酮作烷化剂的C-烷化反应反应历程10.2.4用醛、酮作烷化剂的C-烷化反应反应历程26℃℃℃℃27羰基化合物α-位C烃化1.活泼亚甲基化合物的C-烃化羰基化合物α-位C烃化1.活泼亚甲基化合物的C-烃化28

影响因素：（1）碱和溶剂的选择a.根据活泼亚甲基化合物的酸性，常用醇钠、醇钾。

b.如醇钠为催化剂，则选醇为溶剂，对于在醇中难于烃化的活性亚甲基化合物，可在苯、甲苯、二甲苯等油溶剂中加入NaH或金属钠，生成烯醇盐再烃化。有机合成-烷基化反应ppt课件29（2）引入烃基的顺序

a当R=R’时,分步进行

b当R≠R’时，当R、R’为伯卤代烷，先大再小当R、R’为仲卤代烷，先伯后仲当R、R’为仲卤代烷，收率低，一般选用活性高的亚甲基化合物有机合成-烷基化反应ppt课件30（3）副反应a脱卤化氢的副反应b脱烷氧羰基的副反应当换成苯基时，反应更易发生有机合成-烷基化反应ppt课件31c生成醚的副反应所以反应不易使用过量的R’Xc生成醚的副反应322.醛酮以及羧酸衍生物α-C烃化(1)反应式(2)机理2.醛酮以及羧酸衍生物α-C烃化(1)反应式(2)机33有机合成-烷基化反应ppt课件34(3)影响因素a

RXb羰基化合物i醛的α-C烃化少见，易发生Aldol缩合反应，但可采用烯胺法ii酯的α-C烃化采用强碱，较弱的碱会发生Claisen缩合副反应iii不对称酮的α-烃化(3)影响因素aRX3510.2.5C-烷化反应的特点连串反应可逆反应10.2.5C-烷化反应的特点连串反应36烷化质点和芳环上的异构化烷化质点和芳环上的异构化3710.3N-烃化烃化试剂：醇、卤代烷、酯、烯烃、醛和酮、环氧乙烷等。

氨基上的氢原子被烃基取代的反应叫做N-烃化反应。10.3N-烃化烃化试剂：醇、卤代烷、酯、烯烃、醛和酮、38用途：（1）引入-CH2CH2OH、-CH2CH2CN极性、非水溶性基团；（2）制备季铵盐型阳离子化合物；（3）其它助剂、医药中间体。用途：39用醇类作烷化剂的N-烷化反应用醇类作烷化剂的N-烷化反应用酯作烷化剂的N-烷化反应用环氧乙烷作烷化剂的N-烷化反应用烯烃作烷化剂的N-烷化反应N-芳基化（芳氨基化）用醇类作烷化剂的N-烷化反应4010.3.1用醇类作烷化剂的N-烷化反应反应历程10.3.1用醇类作烷化剂的N-烷化反应反应历程41

特点（1）以R+为活性质点的亲电取代反应；（2）使用强酸性催化剂以提供质子；（3）连串反应；（4）受空间效应的影响，以高碳醇对芳胺进行N-烷化时，只得到一烷苯胺（5）可逆反应。特点42K2/K1=1000K2/K1=1/4K2/K1=1000K2/K1=1/443重要品种

（1）N,N-二甲基苯胺（2）N-甲基苯胺重要品种（2）N-甲基苯胺4410.3.2用卤烷作烷化剂的N-烷化反应烷化剂

R-I>R-Br>R-Cl主要产品：N-乙基-N-苄基苯胺10.3.2用卤烷作烷化剂的N-烷化反应烷化剂主要产品：N4510.3.3用酯作烷化剂的N-烷化反应

硫酸二烷基酯芳磺酸酯磷酸单酯10.3.3用酯作烷化剂的N-烷化反应硫酸二烷基酯芳磺酸酯46用硫酸酯的N-烷化（1）可在-NH2的N上烷基化而不影响-OH；（2）有多个氨基时，可根据N原子的碱性，选择性地对一个N烷基化；（3）缺点：毒性大。用芳磺酸酯的N-烷化用硫酸酯的N-烷化4710.3.4用环氧乙烷作烷化剂的N-烷化反应特点

（1）反应活性高，在N上引入CH2CH2OH；（2）连串反应；K1与K2相差不大（3）酸催化反应。10.3.4用环氧乙烷作烷化剂的N-烷化反应特点K1与K24810.3.5用烯烃作烷化剂的N-烷化反应酸:CH3COOH、H2SO4、HCl、、FeCl3碱:三甲胺，三乙胺δ+催化剂10.3.5用烯烃作烷化剂的N-烷化反应酸:CH3COOH49有机合成-烷基化反应ppt课件5010.3.6N-芳基化（芳氨基化）①用芳卤化合物作烃化试剂②用芳伯胺作烃化试剂③用酚类为烃化试剂10.3.6N-芳基化（芳氨基化）①用芳卤化合物作烃化试剂5110.4O-烃化

醇羟基（R-OH）或酚羟基（Ar-OH）上的氢原子被烃基取代，生成二烷基醚、烷基芳基醚或二芳基醚的反应叫做O-烃化反应。O-烷基化：烷氧基化O-芳基化：芳氧基化烷化试剂：醇（R-OH）、卤化烷（R-X）、环氧烷类等。产物：10.4O-烃化醇羟基（R-OH）或酚羟基（Ar-52有机合成-烷基化反应ppt课件5310.4.1O-烷基化用醇类的O-烷化δ+10.4.1O-烷基化用醇类的O-烷化δ+54有机合成-烷基化反应ppt课件55卤代烷为烃化剂：醇在碱的条件下与卤代烷生成醚卤代烷为烃化剂：醇在碱的条件下与卤代烷生成醚56伯卤代烷RCH2X按SN2历程随着与X相连的C的取代基数目的增加越趋向SN1伯卤代烷RCH2X按SN2历程57影响因素:a.RX的影响影响因素:58有机合成-烷基化反应ppt课件59b.醇的影响b.醇的影响60c.催化剂d.溶剂影响过量醇

（既是溶质又是溶剂）c.催化剂d.溶剂影响过量醇（既是溶质又是溶剂）61副反应:a.消除反应副反应:62有机合成-烷基化反应ppt课件63用卤烷的O-烷化δ+用卤烷的O-烷化δ+64磺酸酯类为烃化剂：主要指芳磺酸酯，引入较大的烃基磺酸酯类为烃化剂