藥物合成反應第二章烴化反應

藥物合成反應第二章烴化反應第1頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二定義：有機物分子中C、N、O、S連接的H原子被烴基取代的反應。

此外，有機金屬化合物的金屬部分被烴基取代的反應，也屬烴化的范疇。烴基：

飽和、不飽和、脂肪、芳香烴基的引入方式：主要是取代反應，也可以通過雙鍵加成實現烴化。

第2頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二

發(fā)生烴化反應的化合物被稱為被烴化物。常見的被烴化物有：①醇（ROH）、酚(ArOH)等，烴化反應發(fā)生在羥基氧上；②胺類，在氨基氮上引人烴基；③活性亞甲基（－CH2－）、芳烴(ArH）等，在碳原子上引人烴基。本章將重點討論這些發(fā)生在氧、氮、碳原子上的烴化反應。第3頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二分類1）按形成鍵的形式分類

C-OH（醇或酚羥基）

變?yōu)?OR醚，建立O－CC-NH2(NH3)

變?yōu)椴⒅?、叔胺，建立N－CC-C建立C－CC-SH變?yōu)?SR巰醚建立S－C第4頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二分類2）按反應歷程分類SN1親核取代

SN2親核取代即帶負電荷或未共用電子對的氧、氮、碳硫原子向烴化劑帶正電荷的碳原子作親核進攻親電取代在催化劑存在下，芳環(huán)上引入烴基的親電性取代反應。自由基反應在催化劑存在下，芳環(huán)被芳基自由基進攻的取代反應等機理。

第5頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二分類3）按烴化劑的種類分類鹵代烷：RX最常用硫酸酯也較常用芳

磺酸酯

醇、醚烯烴

:=環(huán)氧烷：發(fā)生羥乙基化

CH2N2：很好的甲基化試劑，還有甲醛和甲酸等第6頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二由于藥物結構中O-C、N-C、C-C、S－C鍵普遍存在，因此藥物合成中O-C,N-C、C-C鍵的形成非常普遍，烴化反應在藥物合成中有著非常廣泛的應用。一般在藥物及其中間體的合成中，選用烴化劑時，除了根據反應的難易、制取的繁簡、成本的高低、毒性的大小，以及產生副反應的多少等情況綜合考慮外，還要同時考慮選用適宜的溶劑及催化劑。第7頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二應用

丁卡因藥效為普魯卡因的10倍第8頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二學習重點氧原子上的烴化反應歷程、烴化劑種類、特點及應用范圍氮原子上的烴化反應歷程、烴化劑種類、特點及應用范圍,伯胺的制備方法芳烴的C-烴化（F-C反應)歷程、特點及影響因素

烯丙位、芐位、活性亞甲基化合物的C-烴化的反應歷程及影響因素相轉移催化技術的應用第9頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二第一節(jié)氧原子上的烴化反應

一

醇的O-烴化

1鹵代烷為烴化劑

2磺酸酯

3環(huán)氧乙烷類作烴化劑

4烯烴作為烴化劑

5醇作為烴化劑

6其它烴化劑

二酚的O-烴化

1烴化劑

2多元酚的選擇性烴化

第10頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二

1鹵代烷為烴化劑：第一節(jié)氧原子上的烴化反應

一醇的O-烴化通式Williamson醚合成方法結論：醇在堿的條件下與鹵代烷生成醚第11頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二

1鹵代烷為烴化劑：醇在堿的條件下與鹵代烷生成醚

反應機理：SN1第一節(jié)氧原子上的烴化反應

一醇的O-烴化第12頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二

1鹵代烷為烴化劑：醇在堿的條件下與鹵代烷生成醚

反應機理：SN2第一節(jié)氧原子上的烴化反應

一醇的O-烴化伯鹵代烷RCH2X按SN2歷程隨著與X相連的C的取代基數目的增加越趨向SN1第13頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二

1鹵代烷為烴化劑：醇在堿的條件下與鹵代烷生成醚

影響因素aRX的影響第一節(jié)氧原子上的烴化反應

一醇的O-烴化第14頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二

1鹵代烷為烴化劑：醇在堿的條件下與鹵代烷生成醚

影響因素aRX的影響第一節(jié)氧原子上的烴化反應

一醇的O-烴化第15頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二

1鹵代烷為烴化劑：醇在堿的條件下與鹵代烷生成醚

影響因素b醇的影響

第一節(jié)氧原子上的烴化反應

一醇的O-烴化第16頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二

1鹵代烷為烴化劑：醇在堿的條件下與鹵代烷生成醚

影響因素c催化劑d溶劑影響

催化劑:溶劑:過量醇

（即是溶質又是溶劑）

第一節(jié)氧原子上的烴化反應

一醇的O-烴化第17頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二

1鹵代烷為烴化劑：醇在堿的條件下與鹵代烷生成醚

強堿條件下：副反應a消除反應

第一節(jié)氧原子上的烴化反應

一醇的O-烴化第18頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二

有些有旋光活性的醇，如果加金屬鈉制成醇鈉，再與鹵代烴反應，產物比較復雜，部分未反應的醇及生成的醚發(fā)生差向異構化。例如cis-(1)或trans-2-甲基環(huán)己醇(3)的甲基化反應，如用氫化鈉，則可立體專一性地得到相應的甲醚(2)或(4)。第19頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二

鹵代醇在堿性條件下的環(huán)化反應即分子內WiIliamson反應，是制備環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷及高環(huán)醚類化合物的方法。第20頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二

由于Williamson反應是在強堿條件下進行的，因此不能用叔鹵代烴作為烷化試劑，因為它很容易發(fā)生消除反應（elimination），生成烯烴。

在中性或弱堿性條件下，鹵代烴也可以進行單分子的親核取代反應（SN1機理），有時候也可得到滿意的O-烴基化結果。副反應a消除反應

第一節(jié)氧原子上的烴化反應

一醇的O-烴化第21頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二

伯醇在弱堿存在下與氯代三苯基甲烷的反應，屬于SN1反應。例如α-葡萄糖甲苷(5)與三苯甲基氯的反應，是糖化學中保護糖環(huán)6-位羥基常采用的策略，通常能以高收率得到6-三苯甲基產物（6）。第22頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二

又如二叔丁醚一般不能用通常的Williamson反應制備。因為叔丁醇鉀是個強堿，位阻大、不能對鹵代叔丁烷發(fā)生SN2進攻，而更易起E2消除反應；另一方面，若采用酸催化縮合的辦法，生成的二叔丁醚極易被酸催化裂解，因而它的制備受到限制。經過研究發(fā)現，氯代叔丁烷在SbF5/SO2ClF/低溫條件下可生成穩(wěn)定的碳正離子，再在大位阻的有機堿存在下，進攻叔丁醇，按SN1機理進行反應，可得到幾乎定量的二叔丁醚，反應中i-Pr2NEt是除酸劑。第23頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二多鹵代物與醇鈉的反應，可以制備原酸酯或四烷氧基甲烷。芳香鹵化物也可作為烴化劑，生成芳基-烷基混合醚。通常情況下，由于芳鹵化物上的鹵素與芳環(huán)共軛不夠活潑，一般不易反應。但當芳環(huán)上在鹵素的鄰對位有吸電基存在時，可增強鹵原子活性，能順利地與醇羥基進行親核取代反應而得到烴化產物。第24頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二

例如非那西丁中間體對硝基苯乙醚可由對硝基氯苯在氫氧化鈉醇溶液中反應得到。六元雜環(huán)類化合物如嘧啶、噠嗪、吡啶、喹啉衍生物中，鹵原子位于氮原子的鄰位或對位，活性較大，可在堿性條件下與醇發(fā)生烴化反應，例如磺胺多辛(sulfamethoxine,8)的合成中就有此類反應。第25頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二

2磺酸酯類為烴化劑：主要指芳磺酸酯，引入較大的烴基

第一節(jié)氧原子上的烴化反應

一醇的O-烴化第26頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二

2磺酸酯類為烴化劑：主要指芳磺酸酯，引入較大的烴基

第一節(jié)氧原子上的烴化反應

一醇的O-烴化第27頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二

3環(huán)氧乙烷類作烴化劑（羥乙基化反應）第一節(jié)氧原子上的烴化反應

一醇的O-烴化

反應機理：a酸催化SN1

R為供電子基或苯，在a處斷裂R為吸電子基得b處斷裂產物第28頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二

第29頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二

3環(huán)氧乙烷類作烴化劑（羥乙基化反應）第一節(jié)氧原子上的烴化反應

一醇的O-烴化

反應機理：b堿催化SN2雙分子親核取代，開環(huán)單一，立體位阻原因為主，反應發(fā)生在取代較少的碳原子上

第30頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二

3環(huán)氧乙烷類作烴化劑（羥乙基化反應）第一節(jié)氧原子上的烴化反應

一醇的O-烴化實例第31頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二

3環(huán)氧乙烷類作烴化劑（羥乙基化反應）第一節(jié)氧原子上的烴化反應

一醇的O-烴化實例第32頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二

4烯烴作為烴化劑醇對烯烴雙鍵進攻，加成而生成醚。烯烴結構中若無吸電子基團存在，反應不易進行；只有當雙鍵連有吸電子基，才能反應。吸電子基：第一節(jié)氧原子上的烴化反應

一醇的O-烴化第33頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二第34頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二

5醇作為烴化劑

6其它烴化劑

醇：通常加酸作為催化劑，如H2SO4H3PO4TsOHHCl氣體第一節(jié)氧原子上的烴化反應

一醇的O-烴化其它烴化劑：第35頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二

酚酸性大于醇，所以活性比醇大，醇的O-烴化試劑均可做酚的O-烴化試劑

鹵代烴第一節(jié)氧原子上的烴化反應

二酚的

O-烴化1鹵代烴、烯烴、硫酸酯烯烴硫酸酯第36頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二

重氮甲烷與酚的反應相對較慢，反應一般在乙醚、甲醇、氯仿等溶劑中進行?？捎萌鸹蚍鹚岽呋７磻^程中除放出氮氣外，無其他副產物生成。因此后處理簡單，產品純度好，收率高。缺點是重氮甲烷及制備它的中間體均有毒，不宜大量制備；因此，重氮甲烷是實驗室中經常使用的甲基化試劑。反應過程可能是羥基解離出質子，轉移到活潑亞甲基上而形成重氮鹽，經分解放出氮氣而形成甲醚或甲酯。由此可見，羥基的酸性愈大，則質子愈易發(fā)生轉移，反應也愈易進行。第37頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二第一節(jié)氧原子上的烴化反應

二酚的

O-烴化2其它烴化劑（1）CH2N2

活性甲基化試劑

用于酚和羧酸的烴化，產生N2氣，無其它副反應，后處理簡單室溫或低于室溫反應，加熱易爆炸第38頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二酚也可用DCC縮合法與醇進行烴化反應。DCC是多肽合成中常用的縮合試劑，用于羧基-胺偶聯生成肽鍵。在此可在較強烈條件下使酚-醇偶聯。伯醇或某些仲醇能與DCC生成很活潑的中間體O-烷基異脲(15)，(15)與酚進一步作用而得酚醚。該方法進行酚的烴化，伯醇收率較好，仲、叔醇收率偏低。第39頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二第一節(jié)氧原子上的烴化反應

二酚的

O-烴化2其它烴化劑（2）ROH/DCCDCC用于醇酚偶聯,形成酚醚第40頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二第一節(jié)氧原子上的烴化反應

三多元酚的選擇性烴化例

第41頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二O-烴化與C-烴化酚在進行烴化反應時，除得O-烴化產物外，在有些情況下，還會得到C-烴化產物，有時甚至主要得到C-烴化產物。研究表明，溶劑對烴化位置有較大影響：酚類在DMSO,DMF、醚類、醇類中烴化時，主要得酚醚（O-烴化產物），而在水、酚或三氟乙醇中烴化時，則主要得到C-烴化產物。例如β-萘酚與溴芐的反應[23]就是這種情況：第42頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二Earle,M.J.;McCormae,P.B.;Seddon,K.R.Chem.Commun.,1998,2097.第43頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二第44頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二第45頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二第46頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二第二節(jié)氮原子上的烴化反應

鹵代烴與氨或伯、仲胺之間進行的烴化反應是合成胺類的主要方法之一。氨或胺都具有堿性，親核能力較強。因此，它們比羥基更容易進行烴化反應。第47頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二與鹵代烴反應機理：第二節(jié)氮原子上的烴化反應

一、氨及脂肪胺的N-烴化影響因素：

第48頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二第二節(jié)氮原子上的烴化反應

一、氨及脂肪胺的N-烴化第49頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二1．伯胺的制備用大大過量的氨與鹵代烴反應，可抑制氮上進一步烴化而主要得伯胺?；驅毕戎苽涑舌彵蕉柞啺?，再進行N-烴化反應，這時，氨中兩個氫原子已被酰基取代，只能進行單烴化反應。利用氮上氫的酸性，先與氫氧化鉀生成鉀鹽，然后與鹵代烴作用，得N-烴基鄰苯二甲酰亞胺，肼解或酸水解即可得純伯胺。酸性水解要較強烈條件，例如與鹽酸在封管中加熱至180℃，現多用肼解法。此反應稱為Gabriel合成，應用范圍很廣，是制備伯胺較好的方法。第50頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二烴化反應中如果加人氯化銨、硝酸銨或醋酸銨等鹽類，因增加銨離子，使氨的濃度增高，有利于反應進行。第51頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二第二節(jié)氮原子上的烴化反應

一、氨及脂肪胺的N-烴化1伯胺的制備

2）Gabriel反應1伯胺的制備

1）應用范圍較廣，除少數活性較差的鹵代芳烴之外，適于各種帶伯鹵代烴的取代基第52頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二第二節(jié)氮原子上的烴化反應

一、氨及脂肪胺的N-烴化1伯胺的制備

2）Gabriel反應第53頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二第二節(jié)氮原子上的烴化反應

一、氨及脂肪胺的N-烴化1伯胺的制備

3）改良的Gabriel反應第54頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二第二節(jié)氮原子上的烴化反應

一、氨及脂肪胺的N-烴化1伯胺的制備

4）Delepine反應

第55頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二5).鹵代烴還可以與氨基鈉反應得伯胺，有少量副產物烯，來自鹵代烴的消除，但很易除去。6).也可以用兩個苯硫基封閉氨中的氮，然后與丁基鋰反應得鋰鹽（78），后者與鹵代烴反應，經水解得伯胺。第56頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二第二節(jié)氮原子上的烴化反應

一、氨及脂肪胺的N-烴化1伯胺的制備

7）還原烴化

醛或酮在還原劑存在下與NH3、伯胺、仲胺的反應，氮上引入烷基的反應

第57頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二第二節(jié)氮原子上的烴化反應

一、氨及脂肪胺的N-烴化1伯胺的制備

特點

（2）N上引入的碳數與醛酮的碳數一致（3）低級脂肪醛與NH3

在H2/Ni條件下，得混合物（當C>4，得伯胺，因為位阻的影響.（4）反應活性：醛>酮

脂肪族>芳香族

無立體位阻>有立體位阻（1）催化劑

第58頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二脂肪酮類與氨以Raney鎳氫化還原，其烴化產物收率的高低，與酮類的立體位阻大小有關。

芳香烷基酮及二芳基酮按上述條件還原烴化，收率較低。第59頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二第二節(jié)氮原子上的烴化反應

一、氨及脂肪胺的N-烴化1伯胺的制備

舉例用甲酸及其銨鹽也可對醛酮進行還原烴化，這叫Leuckart反應。用Raney鎳還原收率較低的芳基烷基酮改用此法可得較高收率的胺。該部分內容將在第七章還原反應中做進一步的討論。第60頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二第二節(jié)氮原子上的烴化反應

一、氨及脂肪胺的N-烴化2仲胺的制備2仲胺的制備1）仲鹵代烴與NH3、伯胺反應主要得仲胺，立體位阻原因．第61頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二2）還原烴化（芳香醛效果好）仲胺也可以用還原烴化制備。如前所述，脂肪醛酮與氨用Raney鎳催化氫化還原，得混合物，其中仲胺收率低，增加醛酮比例，也不能提高收率。當芳香醛與氨的摩爾比為2：1時，以蘭尼鎳為還原劑主要得仲胺。第62頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二

3）與伯胺的制備類似，用三氟甲磺酸酐?；?，然后烴化、還原，可得仲胺。4）利用亞磷酸二酯與伯胺反應，對氮封鎖令其只剩一個氫，再與鹵代烴烴化、水解，也可得仲胺。

第63頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二5）Hinsberg反應也可用于制備仲胺。6）由醇制備的鏻鎓鹽(80)可與伯胺反應得仲胺。7）仲胺也可用Leuckart反應制備。第64頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二第二節(jié)氮原子上的烴化反應

一、氨及脂肪胺的N-烴化

3叔胺的制備

1)仲胺與鹵代烴作用可得叔胺。如降壓藥優(yōu)降寧(Pargyline)中間體（81）的合成。

第65頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二第二節(jié)氮原子上的烴化反應

一、氨及脂肪胺的N-烴化3叔胺的制備2）仲胺轉化為鋰鹽，原地烴化得叔胺3）鏻鎓鹽(80)可與仲胺反應得叔胺第66頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二4）還原烴化仲胺+1mol醛或酮還原烴化伯胺+2mol醛或酮還原烴化還原烴化也能制備叔胺。反應的難易和收率主要取決于羰基和氨基化合物的位阻。例如仲胺(82)、(83)、(84)與不同位阻醛酮的還原烴化反應，收率差別很大，說明位阻對收率有較大影響。第67頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二

由于甲醛的活性大，位阻最小，因此，可用它對許多胺類（伯胺、仲胺）進行還原甲基化反應。反應容易進行，收率較高。上述例子中，雖然（84）的位阻最大，但由于反應物為甲醛，所得收率達73％。雖然化合物（82）的相對位阻最小，由于3-戊酮位阻最大，所以收率極低。又例如：5)Leuckart反應也可用于制備叔胺第68頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二第二節(jié)氮原子上的烴化反應

二、芳香氨及雜環(huán)胺的N-烴化

1．N-烷基及N，N-雙烷基芳香胺的制備苯胺與鹵代烴反應，生成仲胺，進一步反應得叔胺。硫酸二甲酯、芳基磺酸酯也可用作烴化劑，通常得到仲及叔胺的混合物。第69頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二通過酸酐乙酰化，或苯磺酰氯苯磺?；弥侔飞甚０坊蚧酋０?，叔胺不反應的特性，用稀酸可將得到的叔胺提出。第70頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二芳香伯胺可于硫酸存在下，用原甲酸乙酯烴化，先得N-乙基甲酰苯胺類化合物（85），再進行水解為N-乙基苯胺。如下式，由對氯苯胺經原甲酸乙酯烴化，制備N-乙基對氯苯胺（86）[54]。第71頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二芳香胺也可在堿金屬存在下進行N-烴化〔55〕。鈉溶于苯胺得苯胺鈉，可加入金屬或金屬氧化物催化其生成。當乙烯在壓力下通過此溶液時，便得到N-乙基苯胺（86%）及N，N-二乙基苯胺（9%）的混合物，一般沒有環(huán)上烴化產物。此反應亦可用于對甲苯胺、苯二胺及萘胺等的N-烴化。苯胺與脂肪伯醇反應也可發(fā)生N-烴化。例如苯胺硫酸鹽與甲醇在壓力下加熱，得單及雙烴基苯胺。也可在酸或Raney鎳催化下進行。此反應是工業(yè)上用苯胺及其硫酸鹽或鹽酸鹽與相應醇在壓力下加熱至170～180℃制備N-烴化及N，N-雙烴化苯胺的基礎，可加銅粉或氯化鈣作催化劑。選擇適當條件可主要得到仲胺或叔胺，一般通過蒸餾純化。第72頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二第73頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二純芳香仲胺可用類似脂肪仲胺的方式制備。先乙?；虮交酋；枷悴?，再轉成鈉鹽，經N-烴化，水解便得。也可用還原烴化法制備。第74頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二伯胺與羰基化合物縮合生成Schiff‘s堿，再用Raney鎳或鉑催化氫化，得到仲胺的收率一般較好。第75頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二2.芳香胺的N-芳烴化

由于鹵代芳烴活性較低，又有位阻，不易與芳香伯胺反應。如加人銅或碘化銅以及碳酸鉀并加熱，可得二苯胺及其同系物，這叫Ullmann反應。第76頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二氯滅酸（ChlofenamicAcid，87）［58b］及氟滅酸（FlufenamicAcid）［58c］也是用Ullmann反應合成的。第77頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二Ullmann反應第78頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二

二苯胺也可用苯胺與苯酚在氯化鋅或三氯化銻存在下反應而制得。第79頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二3．雜環(huán)胺的N－烴化

含氮六元雜環(huán)胺中，當氨基在氮原子鄰或對位時，堿性較弱，可用NaNH2先制成鈉鹽再進行烴化。例如，抗組胺藥（88）的合成。第80頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二如果含氮雜環(huán)上有幾個氮原子，用硫酸二甲酯進行烴化時，可根據氮原于的堿性不同而進行選擇性烴化。例如，在黃嘌呤(89)結構含有三個可被烴化的氮原子，其中N-7和N-3的堿性強，在近中性條件下可被烴化，而N-1上的H有酸性，不易被烴化，只能在堿性條件下反應。因此，控制反應溶液的pH可以進行選擇性烴化，分別得到咖啡因（90）和可可堿(91)。第81頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二有些含氮雜環(huán)化合物如(92)有幾種互變異構體(a,b,c)存在，采用不同的甲基化試劑和反應條件，可得不同的甲基化產物。第82頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二第83頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二第84頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二第85頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二Hinsberg制備仲胺第86頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二1、文獻檢索Synthesis,2004,208-202,了解N-烷基化的新方法2、了解多肽合成中的胺基保護方法

第87頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二藥物合成基礎

第二章烴化反應

2.3碳原子上的烴化反應2.3.1Friedel-Crafts反應

Page80Friedel-Crafts反應：1877年發(fā)現，在三氯化鋁催化下，鹵代烴及酰鹵與芳香族化合物反應，在芳香環(huán)引入烴基與?；?。分為Friedel-Crafts烴化和?；磻獌煞N引入的烴基可為：烷基、環(huán)烷基、芳烷基催化劑：AlCl3、FeCl3、SnCl4、SbCl5、BF3、ZnCl2、

TiCl4、HF、H2SO4、P2O5烴化劑：鹵代烴、烯、醇、醚、酯芳香族化合物：烴類、鹵代芳烴、酚、酚醚、芳胺、芳醛、芳香羧酸、芳香雜環(huán)(如呋喃、噻吩)Friedel-Crafts烴化反應:芳烴的烴化重點掌握!!!第88頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二第三節(jié)碳原子上的烴化反應

一、芳環(huán)上的烴化反應

(付-克反應)1反應式

1反應式第89頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二.1Friedel-Crafts烴化反應機理碳正離子對芳環(huán)的親電進攻。碳正離子來自鹵代烴與Lewis酸的絡合物質子化的醇質子化的烯

...第90頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二第三節(jié)碳原子上的烴化反應

一、芳環(huán)上的烴化反應

(付-克反應)2反應機理

2反應機理：C+離子對芳環(huán)的親電進攻第91頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二(1)RX(ROH、烯烴也可作烴化試劑）a當R相同時:RF>RCl>RBr>RI一般來說,鹵代芳烴不反應b當X相同時RCH=CH2X≈PhCH2X>(CH3)3X>R2CHX>RCH2X>CH3X第三節(jié)碳原子上的烴化反應

一、芳環(huán)上的烴化反應

(付-克反應)3影響因素3影響因素第92頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二

第93頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二最常用的烴化劑有：鹵代烴、醇及烯，均可用AlCl3作催化劑鹵代烴及烯只需用催化量的AlCl3催化，而醇則要用較大量催化劑，因為醇與AlCl3能發(fā)生反應：C2H5OH＋AlCl3

C2H5OH?AlCl3C2H5OH?AlCl3

C2H5OAlCl2＋HClC2H5OAlCl2C2H5Cl＋AlOClC2H5OH＋

AlCl3

C2H5Cl+AlOCl+HCl思考題：1.為什么AlCl3催化醇與芳香環(huán)反應時比催化鹵代烴和烯與芳香環(huán)反應所用催化劑的要多得多？2.為什么Lewis酸如AlCl3、BF3等催化烷氧基化合物或芳胺類化合物時催化劑常常活性很低或失去活性？第94頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二(2)芳烴的結構a有供電基取代的芳烴＞無供電基取代的芳烴引入一個烴基后更易發(fā)生烴化反應，但要考慮立體位阻b多鹵代苯、硝基苯以及單獨帶有酯基、羧基、腈基的吸電子基團，不發(fā)生付-克反應，可作為反應溶劑，但連有供電子基后可發(fā)生F-C反應第三節(jié)碳原子上的烴化反應

一、芳環(huán)上的烴化反應

(付-克反應)3影響因素

含有-NH2、-NR2的苯環(huán),一般不發(fā)生F-C反應烷氧基或芳胺的氧或氮原子可與Lewis酸催化劑絡合而中毒，故這類化合物很少用Lewis酸催化烴化。第95頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二烴基的結構對苯環(huán)上引入烴基的數目有重要影響，

烴基結構的基團大，引入的烴基團就小，

即位阻越大，引入的基團數就越小。

HF起什么作用？為什么不用Lewis酸？第96頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二(3).催化劑的影響

催化劑的作用：在于與RX反應生成R＋碳正離子，后者對苯環(huán)進攻。Lewis酸的催化活性大于質子酸。其強弱程度因具體反應基條件的不同而改變第97頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二(3)催化劑第三節(jié)碳原子上的烴化反應

一、芳環(huán)上的烴化反應

(付-克反應)3影響因素第98頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二Lewis酸中以無水AlC13最為常用，主要是由于其催化活性強，價格較便宜，在藥物合成中應用最多。如鎮(zhèn)咳藥地步酸鈉（sodiumdibunate）[64b]中間體的合成：止瀉藥地芬諾(diphenoxylate)[64c]中間體的制備：第99頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二

但無水AlC13不宜用于催化多π電子的芳香雜環(huán)如呋喃、噻吩等的烴化反應，即使在溫和條件下，也能引起分解反應。芳環(huán)上的芐醚、烯丙醚等基團，在AlC13作用下，常引起去烴基的副反應，實際上是脫保護基的反應。第100頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二(4)溶劑第三節(jié)碳原子上的烴化反應

一、芳環(huán)上的烴化反應

(付-克反應)3影響因素當芳烴本身為液體時，如苯，即可用過量苯既作反應物又作溶劑；當芳烴為固體時（如萘），可在二硫化碳、石油醚、四氯化碳中進行。對酚類的烴化，則可在醋酸、石油醚、硝基苯以至苯中進行。但不能在醇中進行第101頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二4.烴基的異構化從F-C反應的機理可以預測，反應中將會發(fā)生碳正離子的重排，產生烴基異構化產物。早在1878年，即Friedel-Crafts反應發(fā)現一年以后，Gustavson就注意到在AlC13存在下，溴代正丙烷及溴代異丙烷與苯反應，都得到同一產物—異丙苯。通常認為，溴代正丙烷在AlC13存在下，生成丙基碳正離子，該碳正離子可轉變成更穩(wěn)定的異丙基碳正離子．然后進攻苯環(huán)得異丙苯。第102頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二溫度對烴基的異構化有重要影響：n-PrCl用無水AlC13催化，在低溫時與苯反應，得正丙苯及異丙苯混合物，其中正丙苯占優(yōu)勢；提高溫度后，異丙苯占優(yōu)勢［65］,增加AlC13用量，則得多取代的對稱三異丙基苯[66]。

第103頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二催化劑的種類、活性、用量也可影響烴基的異構化。如果催化劑的活性強，用量較大時，產物異構化程度大；反之，則較小。正醇用AlC13催化，通常不發(fā)生烴基異構化，如用硫酸或BF3催化，則可發(fā)生異構化。在更強烈的條件下，則不僅發(fā)生烴基異構化，還得到許多其他產物。例如用叔丁醇與苯在AlC13催化下，于30℃反應，得高收率(84%)的叔丁基苯：如將反應溫度提高至80～95℃，則產物為甲苯、二甲苯及異丙苯的混合物。第104頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二5.烴基的定位一般符合定位規(guī)律，高溫下易得不正常的間位產物。第105頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二

間位產物生成:當苯環(huán)上引入的烴基不止一個時,除了正常的鄰、對位產物，還常有相當比例的間位產物。通常，較強烈的條件，即強催化劑，較長時間，較高反應溫度，生成不正常的間位產物。

所以傅-克反應時間不宜過長，AlCl3用量不宜過大。第106頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二溫和條件得到位結構，高溫得到位結構第107頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二苯與正丙烯、異丙醇或正丙醇在亞硫酸中得到同一產物，為什么？第108頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二苯可以與多鹵化物、甲醛、環(huán)氧乙烷等在三氯化鋁催化下烴化第109頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二5).多于3個碳的鹵代烴、醇、烯烴烷化時常發(fā)生異構化。Friedel-Crafts烷基反應的特點：1).反應引入的烷基為活化基，因此單烷化產物將更易于發(fā)生烷化，產物常為二或多烷化混合物。選擇適當的溶劑或高溫或借助于高速攪拌可得單烷化產物。2).反應是可逆的。Friedel-Crafts烷化反應只有在動力學控制條件下才遵守通常的定位規(guī)律。若溫度較高，反應時間較長，反應受熱力學控制，則常得到更為穩(wěn)定的間位產物。3).含強吸電子基的芳環(huán)(或稱鈍化的芳烴)，不發(fā)生Friedel-Crafts反應。強吸電子基團如－NO2、－SO3H、－CN、－NH(R)3+或與環(huán)直接相連的羰基(包括醛、酮、酯羧酸等)化合物4).具有－NHR、－NR2、－NH2(有時－OR基)等活化基的芳環(huán)，由于催化劑(Lewis酸，AlCl3等)常與這些基團發(fā)生絡合，使催化劑失去活性，故上述基團不僅不能促進Friedel-Crafts反應進行，反而使Friedel-Crafts反應更難進行。第110頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二第三節(jié)碳原子上的烴化反應

一、芳環(huán)上的烴化反應

(付-克反應)舉例第111頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二第三節(jié)碳原子上的烴化反應

二、炔烴的烴化a).RX的活性:I>Br>Cl>F，隨烴基大小的增加而減少；b).只有伯鹵代烴無-位側鏈時才發(fā)生反應得產物c).仲/叔鹵代烴/伯鹵代烴-位含側鏈時與炔鹽反應得烯烴,1-炔烴很少d).芳鹵代烴活性低,不起反應第112頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二乙炔基末端炔烴在堿的催化下，可形成碳負離子，作為親核試劑與羰基進行加成，生成炔醇烴化后得到碳碳三鍵和羥基兩種官能團，可接著進行多種反應第113頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二炔化亞銅的偶聯反應炔化亞銅雖然有爆炸性，但在反應中使用并沒有危險。這類化合物用空氣或者K3Fe(CN)6等試劑氧化，可以偶聯成具有兩個炔基的長鏈化合物：一般認為該反應為自由基歷程：第114頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二2.3.3烯丙位、芐位的C－烴化烯丙位、芐位C－H在強堿作用下生成相應的烯丙位、芐位碳負離子，故可以用不同的親電性烴化劑進行C－烴化反應第115頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二2.3.4羰基化合物－位的C－烴化羰基化合物在－位碳原子上引入烴基，這增長碳鏈的重要方法。

醛酮羰基旁碳上的氫，一般稱為－活潑氫，在堿的作用下，失去一個氫，形成一個碳負離子，而碳負離子旁的碳氧雙鍵可以分散這個負電荷發(fā)生離域作用而使這個負離子穩(wěn)定：

因此－碳上的氫很容易被堿移去。由于氧原子電負性比碳原子大，所以負電荷應當大部分集中在氧原子而成為烯醇負離子，因此在不同的條件下可以在碳或氧原子上發(fā)生反應。這里只涉及碳的反應，后面我們會涉及碳上的酰化反應(第三章)，這里我們講碳上的烴化反應。(烯醇式)第116頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二1活性亞甲基化合物的C-酰化(亞甲基旁有兩個吸電子基團)

－二酮、－羰基酸酯、丙二酸酯、丙二腈、氰乙酸等活性亞甲基在醇鹽作用下與鹵代烴反應，發(fā)生C－烴化反應亞甲基旁有兩個活性基團，更易于形成碳負離子，發(fā)生SN2烴化反應第117頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二1活潑亞甲基化合物的C-烴化

第三節(jié)碳原子上的烴化反應

四、羰基化合物α-位C烴化1活潑亞甲基化合物的C-烴化第118頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二吸電子基團的強弱順序：－NO2>－COR>

－SO2R

>

－CN>

－COOR>

－SOR>

－Ph影響活性亞甲基化合物烴化的主要因素：1).被烴化劑結構的影響亞甲基旁的活性基團吸電子能力越強，越易于形成碳負離子，烴化反應越易于發(fā)生第119頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二1活潑亞甲基化合物的C-烴化

第三節(jié)碳原子上的烴化反應

四、羰基化合物α-位C烴化1活潑亞甲基化合物的C-烴化影響因素：（2）堿和溶劑的選擇a根據活潑亞甲基的化合物的酸性，常用醇鈉、醇鉀b如醇鈉為催化劑，則選醇為溶劑，對于在醇中難于烴化的活性亞甲基化合物，可在苯、甲苯、二甲苯等油溶劑中加入NaH或金屬鈉，生成烯醇鹽再烴化；極性非質子溶劑如DMF、DMSO可促進反應進行，但增加O－烴化副產物第120頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二3).烴化劑的影響鹵代烴：伯>仲>叔伯鹵代烴位阻小，可雙烴化鹵素：I>Br>Cl>F應用二鹵化物，可以制備環(huán)狀化合物

4).引入烴基的順序影響

89

a當R=R’時,分步進行b當R≠R’時，當R、R’都為伯鹵代烷，先大再小當R、R’為為伯\仲鹵代烷，先伯后仲當R、R‘都為仲鹵代烷，收率低，一般選用活性高的亞甲基化合物如用氰乙酸酯代替丙二酸酯第121頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二第122頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二第123頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二第124頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二1活潑亞甲基化合物的C-烴化

第三節(jié)碳原子上的烴化反應

四、羰基化合物α-位C烴化1活潑亞甲基化合物的C-烴化（5）副反應a脫鹵化氫的副反應b脫烷氧羰基的副反應當換成苯基時，反應更易發(fā)生c生成醚的副反應所以反應應使用過量的R’X第125頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二巴比妥生產中的乙基化反應，除配料比中溴乙烷的用量要超過理論量10％以上，加料次序對乙基化反應有著重大的影響。正確的加料次序是如何安排的？為什么？（正確的加料次序應該是先加乙醇鈉，次加丙二酸二乙酯，最后加溴乙烷。若將丙二酸二乙酯與溴乙烷的加料次序顛倒，則溴乙烷和乙醇鈉的作用機會大大增加，生成大量的乙醚，而使反應失敗。）第126頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二2醛、酮及羧酸衍生物α-C烴化

(1)反應式(2)機理(3)影響因素

第三節(jié)碳原子上的烴化反應

四、羰基化合物α-位C烴化2醛酮以及羧酸衍生物α-C烴化第127頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二2醛、酮、腈及羧酸衍生物的－位C-烴化

(亞甲基旁只有一個吸電子基團)對于酮類化合物，情況比較復雜，要得到高產率的C－烴化產物，必須仔細控制反應條件，見91對于醛類化合物，堿催化下易發(fā)生羥醛縮合，其烴化反應很少見對于酯類化合物，需要很強的堿催化，較弱的堿如醇鈉將促進其酯縮合見Page91對于腈類化合物，可用堿NaNH2催化即可發(fā)生烴化反應第128頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二aRXb羰基化合物i醛的α-C烴化少見，易發(fā)生Aldol縮合反應，但可采用烯胺法ii酯的α-C烴化采用強堿，較弱的堿會發(fā)生Claisen縮合副反應iii不對稱酮的α-烴化第三節(jié)碳原子上的烴化反應

四、羰基化合物α-位C烴化2醛酮以及羧酸衍生物α-C烴化第129頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二B為動力學控制產物動力學取決于堿奪取H速度，堿中H位阻小原因：堿奪取位阻小的氫比奪取位阻大的氫的速度要快條件：非質子溶劑、強堿、酮不過量A為熱力學控制產物原因：生成多取代烯醇熱穩(wěn)定，雙鍵的穩(wěn)定性隨取代基的增加而增加條件：質子溶劑（有利于兩中間產物通過質子交換平衡產物轉換）\或酮過量或采用較弱的堿BMichaelAddition/ConjugateAddition第三節(jié)碳原子上的烴化反應

四、羰基化合物α-位C烴化2醛酮以及羧酸衍生物α-C烴化第130頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二第三節(jié)碳原子上的烴化反應

四、羰基化合物α-位C烴化2醛酮以及羧酸衍生物α-C烴化第131頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二(1)結構

(2)制備：醛、酮+胺縮合

(3)性質羰基α-C、β-C烯胺烴化

第三節(jié)碳原子上的烴化反應

四、羰基化合物α-位C烴化3烯胺的烴化3烯胺的C-烴化第132頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二（4）影響因素優(yōu)點：①操作簡單，原料易得，收率較高②尤其適用于醛的α-C烴化，用酸做催化劑，避免Aldol縮合③無多烴化產物，只有單烴化產物④不對稱酮進行烴化時，取代產物發(fā)生在取代較少的c上第三節(jié)碳原子上的烴化反應

四、羰基化合物α-位C烴化3烯胺的烴化第133頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二例第三節(jié)碳原子上的烴化反應

四、羰基化合物α-位C烴化3烯胺的烴化第134頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二第135頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二利用相轉移催化劑在兩相之間運送離子使反應發(fā)生相轉移催化劑從上圖可以看出；相轉移催化劑不斷地將CN-從水相運送到有機相，然后又將X-從有機相運送到水相。RX+Q+CN-反應物Q+X-+RCN產物NaX+Q+CN-Q+X-+NaCN相轉移催化劑反應物水相有機相五、PTC技術在烴化反應中應用第136頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二*1定義：能把反應物從一相轉移到另一相的催化劑稱為相轉移催化劑。相轉移催化劑(PTC)*2特點：（1）既能溶于水相，又能溶于有機相（2）能與其中一個反應物反應、反應生成的產物能與另一個反應物反應。常用的相轉移催化劑：

三乙基苯甲基氯化銨（TEBA）四正丁基溴化銨冠醚第137頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二eg2.*3相轉移催化劑的用處：提高產率、降低反應溫度、縮短反應時間、抑制副反應、改變選擇性等eg1第138頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二2.3.5相轉移催化

(PhaseTransferCatalysis,PTC)相轉移催化原理相轉移催化作用：利用催化劑將反應物從一相轉移到另一處使其發(fā)生化學反應(1)以季銨鹽為相轉移催化劑的催化原理適用于液-液和固-液第139頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二以扁挑酸的制備為例：然后與苯甲醛的碳基加成，再經重排，首先利用相轉移催化原理產生

:CCl2(以芐基三乙基氯化銨（TEBAC）為催化劑制備二氯碳烯)，水解制得扁挑酸第140頁，共158頁，2023年，2月20日，星期二第1