羟基化反应课件

1、羟基化反应,一概述： 1. 定义 羟基化反应：向分子中引入OH的反应 2. 用途：用于制备醇、酚等,1,PPT学习交流,（1）加成 亲电加成 CH2=CH2 + H2SO4 CH3CH2OSO3H CH2=CH2 + H2O CH3CH2OH,3. 引入-OH的方法,亲核加成,2,PPT学习交流,（2）RX水解 R-Cl+NaOHROH+NaCl (3) 取代 芳磺基的水解或碱熔,3,PPT学习交流,（4） 还原,（5）氧化,4,PPT学习交流,本章重点：通过亲核取代反应合成醇、酚的方法 包括：氯化物的水解 芳磺基的羟基置换 芳伯胺经重氮盐所发生的水解 芳环上的直接引入-OH,5,PPT学习交

2、流,二卤化物的水解羟基化 1、氯化物的水解 历程：亲核取代 例如： RX+NaOHROH+NaCl C5H11Cl+NaClC5H11OH+NaCl,6,PPT学习交流,RX结构不同，水解速度不同 水解反应中氯化物的活性：,常用的水解试剂： NaOH 、Ca(OH)2、Na2CO3 与水解竞争副反应：消除反应,7,PPT学习交流,2、氯化物水解过程与反应选择性的控制 （1）脂肪族RX水解反应历程：SN1、SN2 竞争反应：消除反应，历程：E1、E2,主要讨论SN2，即双分子亲核取代/消除历程,8,PPT学习交流,决速步骤,SN2历程,E2历程,决速步骤,9,PPT学习交流,SN2、E2何者为主

3、，是控制或提高反应选择性须解决的问题,影响SN2选择性因素： 底物的结构 介质的性质（溶剂） 水解剂的碱性,10,PPT学习交流,提高SN2反应选择性，需满足： A. 底物结构为1RX（直链） B. 低极性溶剂 C. 水解试剂碱性相对较弱，亲核性强 D. 温度高,底物卤代烃结构对SN2、E2反应选择性的影响：,11,PPT学习交流,RX水解反应中微量醚生成的原因:,丙烯的次卤取代制环氧丙烷,举例,12,PPT学习交流,由环氧氯丙烷制甘油,13,PPT学习交流,（2）芳香族卤代烃的水解,一般难发生。但当芳环上连有强吸电子基团时，反应易发生,14,PPT学习交流,反应中，邻硝基氯苯与NaOH的量比

4、为1:2.5，反应时间为8h，反应完成后酸化至pH=4.5,15,PPT学习交流,注意：卤代烃的水解反应为两相反应，加强机械搅拌有利于反应进行。,16,PPT学习交流,3.应用实例 由环氧氯丙烷制甘油 由硝基苯制硝基苯酚,17,PPT学习交流,三芳磺酸盐的碱熔 1、定义：芳磺酸盐在高温下与苛性碱作用，从而使SO3H被-OH置换的反应。,18,PPT学习交流,反应特点： 需高温（溶解态苛性钠/钾)，T300 大量使用强酸、强碱 H2SO4、NaOH(s) 废酸多，不适用于芳环上含-NO2、-Cl等基团的芳 磺酸的碱熔 用途： 酚类生产，如H-酸、J-酸、-酸等,19,PPT学习交流,1、反应历程

5、和动力学 亲核置换历程,20,PPT学习交流,反应历程分两步: （1）OH-负离子加成到与磺酸盐负离子相连的C原子上，产生带有两个负电荷的中间络合物,（2）此中间络合物再同OH-反应得到酚盐负离子,决速步骤,21,PPT学习交流,其中，（1）是决速步骤，反应表现为二级反应,若中间体络离子转化成酚盐负离子为决速步骤，则反应为三级反应,22,PPT学习交流,苯磺酸碱熔接近于三级 1萘磺酸碱熔，则处于2-3级之间,二级反应,例如,23,PPT学习交流,3. 影响因素 （1）芳磺酸的结构 芳磺酸碱熔反应：亲核置换反应。 芳环上有吸电子基，易于碱熔； 但硝基芳磺酸（高温下NO2的氧化作用会使反应复杂化）

6、，氯代芳磺酸（Cl比SO3H更易被OH-取代）不适合碱熔,24,PPT学习交流,芳环上有供电子基，如OH、NH2能使磺酸钝化，不利于碱熔。 因此，间氨基苯磺酸的碱熔需用活泼性较强的苛性钾-苛性钠混合物作碱熔剂。,25,PPT学习交流,芳磺酸碱盐反应体系均会含有Na2SO4、NaCl等无机盐。这些无机盐在熔融苛性碱中几乎不溶解，所以若无机盐含量太少，反应体系就会变得很稠，物料的流动性变差甚至局部过热甚至导致反应物焦化或燃烧。 因此，碱熔时，磺酸盐中无机盐含量一般控制在10。,（2）无机盐的影响,26,PPT学习交流,（3）碱熔时间和温度 碱熔的温度主要决定于磺酸的结构。 不活泼磺酸，用熔融碱在3

7、00340进行常压碱熔。一般在熔融碱中加完磺酸盐后数10分钟即到终点。 温度过高或时间过长，都会增加副反应，但温度太低会产生凝锅事故。,27,PPT学习交流,比较活泼的磺酸，可选用70%80%的苛性钠溶解，在180270之间进行碱熔。 更活泼的萘系多磺酸，则可在20%30%稀碱溶液中进行加压碱熔，反应时间：10-20h.,28,PPT学习交流,(4) 碱的浓度和用量： 高温碱熔时，一般使用90%以上的熔融碱。 芳磺酸/碱的量比(mol) ，理论上1：2，实际上1：2.5。 中温碱熔，一般使用70%-80%浓碱液，且碱过量较多，有时可达1:6-8,29,PPT学习交流,4. 应用实例 （1）2萘

8、酸酚的制备,30,PPT学习交流,（2）H酸的制备,31,PPT学习交流,新合成路线（日本）,32,PPT学习交流,四芳伯胺和重氮盐的羟基化 1、 -OH置换-NH2 芳伯胺酸性水解法 在稀硫酸、磷酸和盐酸中进行，用于萘胺及衍生物的水解,33,PPT学习交流, 碱性水解，在碱性熔融条件下将-NH2转化成-OH,变色酸,34,PPT学习交流, NaHSO3水解 即某些芳伯胺在NaHSO3水溶液中，常压沸腾回流100104然后再加碱处理，即可完成-NH2被-OH的置换反应,适用于易互变异构为亚胺式、容易和亚硫酸氢钠形成加和物的萘系胺类衍生物,35,PPT学习交流,2、-OH置换重氮基（一般用重氮硫

9、酸盐进行）,用重氮化盐酸盐水解，须先将重氮盐与氟硼酸作用生成氟硼酸重氮盐，然后用冰HAc处理，得乙酸芳酸，再水解即成酚,36,PPT学习交流,重氮盐水解：单分子亲核取代历程,所以，水解速度仅与重氮盐的浓度成正比,37,PPT学习交流,应注意之处：需将重氮苯硫酸盐加入到热的或沸腾稀硫酸中，并保持重氮苯硫酸盐在反应液中的浓度很低,38,PPT学习交流,用途：可用于制备下列酚,39,PPT学习交流,重氮盐水解时，若有硝酸存在，则可以制取相应的硝基酚,40,PPT学习交流,（3）由硝基氯苯制硝基苯酚,（4）苯基氯（代）甲烷的水解（如氯化苄）,41,PPT学习交流,间歇法：温度 8090，收率70%72

10、% 连续法：用10%Na2CO3,温度180275， 压 力16.8MPa 塔式反应器，10%Na2CO3,145,1.8MPa,收率98,42,PPT学习交流,(5)苯基二氯甲烷的水解,43,PPT学习交流,五芳环上直接羟基化 1、亲电取代（苯液相直接羟基化） 历程：,44,PPT学习交流,2.自由基取代 代表性反应：FeSO4H2O2水溶液与苯环的作用,第一步是反应速度的控制阶段。与其他自由基反应一样，OH自由基的寿命及其进攻芳环的几率是 是发生羟基化反应的决定性因素。,45,PPT学习交流,2.金属氧络合物 历程很复杂尚无定论,46,PPT学习交流,六（芳）烃类氧化法制酚 1.异丙苯氧化法 优点：以苯和丙烯为原料，每生产1吨苯酚可联产0.6吨丙酮，三废少，可连续操作，生产能力大，成本低。,47,PPT学习交流,包括以下三步：,48,PPT学习交流,历程：,49,PPT学习交流,2.间甲酚生产,50,PPT学习交流,七由芳羧酸合成羟基化合物 用途：苯甲酸氧化脱羧制苯酚；催化剂：铜-镁催化剂 苯甲酸铜的热分解,51,PPT学习