精細(xì)有機(jī)合成原理以及應(yīng)用

1、關(guān)于精細(xì)有機(jī)合成原理及應(yīng)用第一張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月什么叫氨解？什么叫胺化？氨和雙鍵的加成只能稱作胺化，但不能稱作氨解。氨解反應(yīng)所生成產(chǎn)物的用途？第二張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一 氨基化反應(yīng)基本原理1.1 脂肪族化合物氨基化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和反應(yīng)方程 其中ROH為催化劑。第三張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.2 芳香族化合物氨基化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和反應(yīng)方程1.2.1 氨基置換鹵原子 a.非催化氨解 對(duì)于活潑的鹵素衍生物，通常用氨水直接處理就可氨解。 反應(yīng)速率和正比于氯衍生物和氨水的濃度。第四張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月b. 催化氨解對(duì)于一些不容

2、易進(jìn)行親核取代的鹵素衍生物，需要加入催化劑促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行，例如銅氨絡(luò)合物。反應(yīng)速率正比于銅催化劑和氯衍生物的濃度，與氨水無(wú)關(guān)，但是副產(chǎn)物酚隨著氨濃度的增加而減少。第五張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.2.2 氨基置換羥基布赫爾（Bucherer）反應(yīng)其中萘酚轉(zhuǎn)化成酮式的趨向性越大，反應(yīng)越容易進(jìn)行。萘酚磺酸基衍生物氨解反應(yīng)的規(guī)律：a. 當(dāng)羥基處于1位時(shí)，2位或3位的磺酸基起阻礙作用，而4位則起促進(jìn)作用。b. 當(dāng)羥基處于2位時(shí)，3位或4位的磺酸基起阻礙作用，而1位則起促進(jìn)作用。c.當(dāng)羥基和磺酸基不處于同一環(huán)時(shí)，影響很小。第六張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.2.3 氨基置換

3、硝基硝基苯、硝基甲苯等未被活化的硝基不能作為離去基團(tuán)而發(fā)生親核取代反應(yīng)。第七張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.2.4 氨基置換磺酸基反應(yīng)中生成的KHSO3會(huì)與反應(yīng)產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，因此要向反應(yīng)物中投入溫和的氧化劑，例如間硝基苯磺酸鈉（3:1）。苯系和萘系化合物（尤其環(huán)上無(wú)取代基時(shí)），氨解反應(yīng)需要采用氨基鈉和液氨在加壓加熱條件下才能反應(yīng)。第八張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二 氨基化反應(yīng)的影響因素2.1 氨基化劑對(duì)氨基化反應(yīng)的影響 氨基化劑種類(lèi)繁多，但對(duì)于液相氨基化反應(yīng)，氨水是應(yīng)用最廣泛用量最大的氨基化劑。非催化氨解反應(yīng)速率隨著氨水濃度的增加而加快。催化氨解中，由于氨水濃度增加

4、而提高了氯衍生物在氨水中的溶解度，反應(yīng)速率加快。由于配制高濃度的氨水比較困難，且考慮到設(shè)備的耐壓強(qiáng)度，生產(chǎn)中會(huì)選擇合適的濃度。第九張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2.2 鹵化物的活潑性對(duì)氨基化反應(yīng)的影響a. 不同鹵素的氨解反應(yīng)有所不同b. 鹵化物上已有取代基的影響第十張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2.3 攪拌和溶解度對(duì)氨基化反應(yīng)的影響攪拌對(duì)液相氨解反應(yīng)的重要性(均一性）如何提高鹵化物在氨水中的溶解度（提高氨水濃度或反應(yīng)溫度）2.4 溫度對(duì)氨基化反應(yīng)的影響提高反應(yīng)溫度可以提高有機(jī)物在氨水中的溶解度和加快反應(yīng)速率。氨基反應(yīng)時(shí)放熱反應(yīng)，溫度過(guò)高會(huì)增加副反應(yīng)甚至出現(xiàn)焦化反應(yīng)，同時(shí)

5、壓力也會(huì)升高。第十一張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三 氨基化方法3.1 醇羥基的氨基化反應(yīng)a. 氣-固相接觸催化脫水氨解法例如甲醇和氨的反應(yīng)。b. 氣-固相臨氫接觸催化胺化氫化法主要用于C2C5低碳醇的反應(yīng)，例如乙醇和氨的反應(yīng)。c. 液相氨解法主要用于C8C18醇，例如正辛醇氨解得到正辛胺。第十二張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3.2 羰基化合物的氨基化反應(yīng)醛和酮等羰基化合物在加氫催化劑作用下，與氨和氫反應(yīng)可以得到脂肪胺。一般低級(jí)脂肪醛在氣相中進(jìn)行，而高沸點(diǎn)的醛和酮在液相中進(jìn)行。第十三張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3.2.1 霍夫曼重排反應(yīng)酰胺和次氯酸鈉（次溴

6、酸鈉）反應(yīng)，失去羰基，生成減少一個(gè)碳原子的伯胺。優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)率高，產(chǎn)物較純。例如鄰氨基苯甲酸的制備。第十四張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3.2.2 硼氫化鈉（NaBH4）NaBH4是一種溫和、廉價(jià)有效的還原劑，且反應(yīng)后生成無(wú)毒的硼酸鹽，從而被廣泛應(yīng)用。例如在離子液體中，以NaBH4為還原劑，醛和伯胺的反應(yīng)。第十五張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3.3 鹵代烴的氨基化反應(yīng)3.3.1 脂肪族鹵代烴的氨基化反應(yīng)由于脂肪胺的堿性大于氨，所以生成的脂肪胺容易繼續(xù)和鹵代烴反應(yīng)，最后得到混合胺。其中小分子量的鹵烷進(jìn)行氨解反應(yīng)時(shí)用氨水做氨解劑，而大分子量的鹵烷則需要用氨的醇溶液或液氨做氨解劑

7、。鹵烷的活潑順序?yàn)椋篒 Br Cl F。+第十六張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二氯乙烷和氨水的反應(yīng)第十七張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3.3.2 芳香鹵化物的氨解反應(yīng)芳香族鹵化物的氨解反應(yīng)比鹵烷要困難得多，需要高溫、催化劑以及胺化劑才能反應(yīng)。當(dāng)芳環(huán)上有吸電子基團(tuán)時(shí)，反應(yīng)容易得多，反應(yīng)活潑性：F Cl Br I。催化劑一般為鈀催化劑和銅催化劑。第十八張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3.4 芳香族化合物的氨基化反應(yīng)由于苯環(huán)自身的堿性，因此要在苯環(huán)上引入氨基，一般需要先引入-Cl、-Br、-SO3H、-NO2等基團(tuán)，以降低苯環(huán)的堿性。3.4.1 直接胺化法常用的胺化

8、劑為氨或羥胺，其中在堿性介質(zhì)中利用羥胺作為胺化劑的直接胺化法是最重要的直接胺化法。利用氨作為胺化劑可以不用將氨轉(zhuǎn)化成羥胺，可直接胺化，大大簡(jiǎn)化了工藝。第十九張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3.4.2 芳環(huán)上硝基的氨解例如：硝基蒽醌氨解成氨基蒽醌作為離去基團(tuán)，硝基比氯要活潑的多。第二十張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3.4.3 酚羥基的氨解a. 苯酚氣相催化氨解b. 苯酚加氫胺化第二十一張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3.4.4 芳環(huán)上磺基的氨解由于苯環(huán)和萘環(huán)上磺基的氨解相當(dāng)困難，所以通?；撬峄苯庵幌抻谳祯盗小Ｓ?,6-蒽醌二磺胺氨解制備2,6-二氨基蒽醌：第二

9、十二張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3.4.5 含氮雜環(huán)化合物的氨解2-氨基吡啶的合成：反應(yīng)過(guò)程中釋放出氫和氨，反應(yīng)物通常在烴類(lèi)、二甲基苯胺或醚類(lèi)溶劑中反應(yīng)。第二十三張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第十一章 烷基化反應(yīng)第二十四張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月烷基化反應(yīng)的概念烷基化劑的種類(lèi)醇和醚類(lèi)、鹵烷類(lèi)、酯類(lèi)、環(huán)氧化合物類(lèi)、烯烴衍生物、 取代型 加成型醛和酮類(lèi)?？s合-還原型第二十五張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一 C-烷基化反應(yīng)1.1 芳環(huán)上的C-烷基化反應(yīng)1.1.1 C-烷基化催化劑傳統(tǒng)催化劑及其缺點(diǎn)a. 分子篩催化劑概念分子篩催化劑系是指以分子篩為

10、催化劑活性組分或主要活性組分之一的催化劑。分子篩具有離子交換功能，均一的分子大小的孔道，酸催化活性，并有良好的熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性，可制成對(duì)許多反應(yīng)有高活性、高選擇性的催化劑。第二十六張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月優(yōu)點(diǎn)酸度高，易于產(chǎn)物分離，可再生重復(fù)使用，不存在鹵素和揮發(fā)性酸等腐蝕性物質(zhì)，沒(méi)有對(duì)環(huán)境有害的排放物。缺點(diǎn)酸強(qiáng)度分布不均勻，酸中心數(shù)量較少，在反應(yīng)過(guò)程中會(huì)帶來(lái)反應(yīng)溫度升高、壓力增加、部分副產(chǎn)物和雜質(zhì)選擇性增大等。第二十七張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月b. 雜多酸催化劑概念雜多酸催化劑是由雜原子和多原子按一定的結(jié)構(gòu)通過(guò)氧原子配位橋聯(lián)組成的一類(lèi)含氧多酸。優(yōu)點(diǎn)（強(qiáng)酸性

11、、強(qiáng)氧化性、阻聚作用、光電作用）Keggin型雜多酸H3PW12O40.XH2O、H3PMO12O40.XH2O、H4SIW12O40.XH2O 不同雜多酸及無(wú)機(jī)酸酸性大?。篐3PW12O40 H3PMO12O40 H4SIW12O40 HCL H2SO4 HNO3Keggin結(jié)構(gòu)雜多酸催化活性順序：PMO12 PW12 SIO12 SiW12第二十八張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月c. 離子液體反應(yīng)體系總類(lèi)鹵代金屬與叔銨鹽類(lèi)組成的離子液體、鹵代金屬與咪唑類(lèi)組成的離子液體、鹵代金屬與吡啶類(lèi)組成的離子液體等。優(yōu)點(diǎn)第二十九張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.1.2 C-烷基化反

12、應(yīng)歷程1.1.2.1 用烯烴烷基化的反應(yīng)歷程以質(zhì)子酸作為催化劑：以AlCl3作為催化劑：第三十張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.1.2.2 用鹵烷烷基化反應(yīng)歷程當(dāng)R為叔烷基或仲烷基時(shí)，比較容易生成R+，當(dāng)R為伯烷基時(shí)，往往不容易生成R+，一般以分子絡(luò)合物參加反應(yīng)。第三十一張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.1.2.3 用醇、醛、酮烷基化反應(yīng)歷程a. 醇作烷基化劑以質(zhì)子酸作催化劑：以AlCl3催化劑：b. 醛酮作烷基化劑第三十二張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 1.2 炔烴的C-烷基化 鹵代烷反應(yīng)活性規(guī)律：RI RBr RCl RF 隨著烷基的增大而減小。 金屬炔

13、化物還可以與羰基化合物的羰基反應(yīng)結(jié)果在羰基碳原子上引入一個(gè)炔基。第三十三張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二 N-烷基化反應(yīng)氨、脂肪族或芳香族胺類(lèi)的氨基中的氫原子被烷基取代，或者通過(guò)直接加成而在氮原子上引入烷基的反應(yīng)稱為N-烷基化。2.1 醇或醚類(lèi)的N-烷基化醇類(lèi)的烷基化能力很弱，反應(yīng)時(shí)要用要強(qiáng)酸作催化劑，且需加壓或高溫氣相催化。第三十四張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2.2 鹵代烷的N-烷基化通式：ArNH2+RXArNHR+HX ArNHR+RXArNR2+HX ArNR2+RXArN+R3X-在反應(yīng)中要加入一定量的堿作為縛酸劑。在鹵代烴的N-烷基化反應(yīng)中，通常將氨或胺轉(zhuǎn)

14、化變成金屬衍生物，使N-烷基化反應(yīng)更容易發(fā)生。第三十五張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2.3 酯類(lèi)的N-烷基化硫酸酯作為烷基化試劑：磷酸酯作為烷基化試劑：芳磺酸酯作為烷基化試劑：第三十六張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2.4 環(huán)氧乙烷的N-烷基化氨和環(huán)氧乙烷的反應(yīng)方程式：芳胺同樣可以與環(huán)氧乙烷發(fā)生加成反應(yīng)。第三十七張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2.5 烯烴的N-烷基化通過(guò)烯烴的雙鍵和氨基中的氫加成完成。催化劑：酸性催化劑（醋酸、硫酸、鹽酸、對(duì)甲苯磺酸等）、堿性催化劑（三甲胺、三乙胺等）、金屬絡(luò)合物、堿金屬等。第三十八張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2.

15、6 醛、酮類(lèi)的N-烷基化胺（氨）和醛或酮作用，先生成縮醛胺，再經(jīng)還原得到烷基胺（烷基芳胺）。第三十九張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三 O-烷基化O-烷基化是指醇羥基或酚羥基上的氫原子被烷基或芳基取代，形成二烷基醚、烷基芳基醚或二芳基醚的反應(yīng)。3.1 鹵代烷的O-烷基化將所用的酚或醇與氫氧化鈉、氫氧化鉀或金屬鈉形成醇鈉鹽或酚鈉鹽，然后在不太高的溫度下加入鹵烷。過(guò)程中要加入相轉(zhuǎn)移催化劑。第四十張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3.2 酯的O-烷基化除硫酸酯之外，磺酸酯、草酸二烷酯、亞磷酸酯等也可用作O-烷基化基。3.3 醇或酚直接脫水成醚催化劑：濃硫酸、濃鹽酸、磷酸、對(duì)甲苯磺酸

16、等。對(duì)稱醚的合成：混合醚的合成：第四十一張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3.4 環(huán)氧乙烷的O-烷基化催化劑：酸或堿酸作催化劑：堿作催化劑：例如乳化劑O或勻染劑O的合成第四十二張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第十二章 ?；磻?yīng)第四十三張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一 N-?；疦-?；母拍睢⒛康孽；瘎乎Ｂ?、羧酸酸酐、酯等。1.1 N-?；磻?yīng)的歷程1.2 N-?；磻?yīng)的影響因素氨基氮原子上電子云密度、空間位阻、酰化劑活性等。 第四十四張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.3 N-?；磻?yīng)方法及應(yīng)用1.3.1 用羧酸的酰化制備酰胺1.3.2 用羧酸的衍生

17、物的?；苽漉０穉. 酸酐的?；痓. 酰氯的酰化（脂肪族酰氯?；?、芳羧酸氯或芳磺酸氯?；?、光氣?；?。第四十五張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月c. 酰胺和羧酸酯的?；?.3.3 用雙乙烯酮的?；苽漉０返谒氖鶑?，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二 O-?；疧-酰化的概念?；瘎河糜贜-?；孽；瘎┒伎梢允褂?。2.1 O-酰化反應(yīng)的歷程RCOOH+ROHRCOOR+H2O2.2 O-?；磻?yīng)的影響因素a. 電子效應(yīng)及空間位阻影響b. 催化劑影響（傳統(tǒng)無(wú)機(jī)酸、有機(jī)酸催化劑、強(qiáng)酸性離子交換樹(shù)脂、相轉(zhuǎn)移催化劑等）第四十七張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2.3 O-?；磻?yīng)方

18、法及應(yīng)用2.3.1 羧酸的酯化a. 羧酸和醇的酯化b. 羧酸和不飽和烴的加成酯化c 羧酸和環(huán)氧烷的酯化d. 羧酸鹽和鹵代烷的酯化第四十八張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2.3.2 酸酐的酯化適用于較難反應(yīng)的酚類(lèi)化合物及空間阻礙較大的叔羥基衍生物的直接酯化。催化劑：酸性催化劑或堿性催化劑。酯化分兩個(gè)階段，第一階段不可逆，第二階段可逆。第四十九張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2.3.3 酰氯的酯化常用的有機(jī)酰氯及無(wú)機(jī)酰氯長(zhǎng)碳鏈酰氯、芳羧酰氯、芳磺酰氯、光氣等三氯化磷、三氯氧磷等酰氯的活性2.3.4 烯酮的酯化第五十張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2.3.5 腈或酰胺的酯化 第五十一張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2.3.6 酯交換法a. 酯-醇交換法 例如：反應(yīng)可逆，為使反應(yīng)向右進(jìn)行，可以用過(guò)量反應(yīng)醇或?qū)⒎磻?yīng)生成的酯不斷蒸出，也可以加入適當(dāng)?shù)拇呋瘎?。b. 酯-酸交換法例如：己二酸單乙酯的合成：H5C2OOC(CH2)4COOC2H5+HOOC(CH2)4COOH2HOOC(CH2)4COOC2H5第五十二張，PPT共五十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三 C-?；疌-?；母拍?芳醛、芳酮的制備）?；瘎乎｛u、酸酐、羧酸和烯酮。3.1 反應(yīng)歷程酰鹵作為?；瘎核狒鳛轷；瘎旱?/p>