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關(guān)于第三章?;磻?yīng)2第三章
酰化反應(yīng)
3.0概論3.0概論?;磻?yīng):本章討論:氧原子(R′O-)制酯〔
RCO-OR′〕碳原子(R′-)?;?/p>
(RCO-)制醛、酮〔
RCO-R′〕酰化(RCO-)(制芳香醛、芳香酮)氮原子〔R'R"N-〕制酰胺(RCO-NR'R'')?;?RCO-)有關(guān)的反應(yīng)機(jī)理、酰化試劑、反應(yīng)條件等有機(jī)分子中碳、氧、氮、硫等原子引入酰基的反應(yīng)。第2頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天3?;囊敕绞剑褐苯吁;ê烷g接?;ㄖ苯吁;ǎ褐苯訉Ⅴ;c有機(jī)化合物相結(jié)合?;瘎┛煞譃椋河H核?;瘎┯H電酰化劑自由基?;瘎┲苯佑H電?;褐苯佑H核?;旱?頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天4間接酰化法:將?;牡葍r(jià)體與有機(jī)化合物相結(jié)合,結(jié)構(gòu)中潛在的被隱蔽的?;?jīng)過(guò)處理可以恢復(fù)成酰基直接自由基酰化:一些?;牡葍r(jià)體例子如下:第4頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天5間接親電酰化:間接親核?;阂话愕?
氧、氮原子上引入?;姆磻?yīng)多屬于親電?;磻?yīng)碳原子上引入?;姆磻?yīng)有的屬于親電?;磻?yīng)(如Friedel-Crafts反應(yīng),Vilsmeier反應(yīng)),有的屬于親核?;磻?yīng)(如上述制備醛、酮的反應(yīng))第5頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天6胺基>羥基脂胺>芳胺伯胺>仲胺醇>酚伯醇>仲醇>叔醇活性:第6頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天7?;磻?yīng)的活性:被?;?RCH2->RCH-
>RO-
>RNH2>ROH酰化劑:RCO-ClO4>
RCO-BF4
>
RCO-X
>
(RCO)2O
>
RCOOR',
RCOOH>
RCONHR'由于?;瘎┲须x去基團(tuán)Z的電負(fù)性和離去能力隨Z的結(jié)構(gòu)不同以及反應(yīng)條件的改變而發(fā)生變化,因而它們的酰化強(qiáng)弱順序也可能發(fā)生變化。第7頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天8常用的?;瘎┯校呼人?、酸酐、酰氯、羧酸酯、酰胺、烯酮?;瘡?qiáng)度的順序:RCO
ClO4
>
RCO
BF4
>RCO·Hal>(RCO)2O>
RCOOH><RCOOR'>
RCONHR'
最常用的酰化試劑:第8頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天9常用的?;噭┏S玫孽;噭┑?頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天10?;瘷C(jī)理?;瘷C(jī)理:加成-消除機(jī)理
L:加成階段反應(yīng)是否易于進(jìn)行決定于羰基的活性:若L的電子效應(yīng)是吸電子的,不僅有利于親核試劑的進(jìn)攻,而且使中間體穩(wěn)定;若是給電子的作用相反。
誘導(dǎo)效應(yīng):共軛效應(yīng):
第10頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天11概述
?;瘷C(jī)理:加成-消除機(jī)理
在消除階段反應(yīng)是否易于進(jìn)行主要取決于L的離去傾向。L-堿性越強(qiáng),越不容易離去,Cl-是很弱的堿,-OCOR的堿性較強(qiáng)些,OH-、OR-是相當(dāng)強(qiáng)的堿,NH2-是更強(qiáng)的堿?!郣COCl>(RCO)2O>RCOOR’、RCOOH>RCONH2
>RCONR2′
R:R帶吸電子基團(tuán)利于進(jìn)行反應(yīng);R帶給電子不利于反應(yīng)
R的體積若龐大,則親核試劑對(duì)羰基的進(jìn)攻有位阻,不利于反應(yīng)進(jìn)行
第11頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天12
催化酸堿催化堿催化作用是可以使較弱的親核試劑H-Nu轉(zhuǎn)化成親核性較強(qiáng)的親核試劑Nu-,從而加速反應(yīng)。酸催化的作用是它可以使羰基質(zhì)子化,轉(zhuǎn)化成羰基碳上帶有更大正電性、更容易受親核試劑進(jìn)攻的基團(tuán),從而加速反應(yīng)進(jìn)行。例:第12頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天13第三章
?;磻?yīng)
3.1氧原子上的?;磻?yīng)3.1氧原子上的?;磻?yīng)(酯的制備、酯的形成方法)3.1.1醇的O-?;剂u基的氧原子酰化一般多采用直接親電?;ㄅc叔醇一樣,芐醇、烯丙醇由于脫羥基形成穩(wěn)定的碳正離子,碳正離子與水作用而恢復(fù)成醇的趨向大于形成酯的趨向,故同樣?;^為困難。
一般情況下:伯醇>仲醇>叔醇
(親核能力)第13頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天141.羧酸作為?;瘎?/p>
羧酸與醇形成酯的反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng),為促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行,常常設(shè)法除去反應(yīng)生成的水第14頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天15第一節(jié)氧原子的?;磻?yīng)
一醇的氧?;?)羧酸為?;瘎?)羧酸為酰化劑
提高收率:
加快反應(yīng)速率:(1)提高溫度(2)催化劑(降低活化能)(1)增加反應(yīng)物濃度(2)不斷蒸出反應(yīng)產(chǎn)物之一
(3)添加脫水劑或分子篩除水。(無(wú)水CuSO4,無(wú)水Al2(SO4)3,(CF3CO)2O,DCC。)第15頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天16第一節(jié)氧原子的?;磻?yīng)
一醇的氧?;?)羧酸為?;瘎┐嫉慕Y(jié)構(gòu)對(duì)酰化反應(yīng)的影響立體影響因素:伯醇>仲醇>叔醇第16頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天17第一節(jié)氧原子的酰化反應(yīng)
一醇的氧酰化1)羧酸為?;瘎┐呋瘎?1)質(zhì)子酸催化法:濃硫酸,氯化氫氣體,磺酸等,一些內(nèi)酯的合成常用有機(jī)酸如苯磺酸、對(duì)甲苯磺酸作催化第17頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天18第一節(jié)氧原子的?;磻?yīng)
一醇的氧?;?)羧酸為?;瘎?2)Lewis酸催化法:(AlCl3,SnCl4,FeCl3,等)(3)酸性樹(shù)脂(Vesley)催化法:采用強(qiáng)酸型離子交換樹(shù)脂加硫酸鈣法第18頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天19(2)Lewis酸催化法三氟化硼適用于不飽和酸的酯化,可避免雙鍵的分解或重排(3)Vesley法Vesley法:采用強(qiáng)酸型離子交換樹(shù)脂加硫酸鈣法,此法可加快反應(yīng)速度、提高收率第19頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天20第一節(jié)氧原子的酰化反應(yīng)
一醇的氧?;?)羧酸為酰化劑例第20頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天21第一節(jié)氧原子的?;磻?yīng)
一醇的氧酰化1)羧酸為?;瘎?4)DCC二環(huán)己基碳二亞胺第21頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天22第一節(jié)氧原子的酰化反應(yīng)
一醇的氧?;?)羧酸為酰化劑第22頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天23第一節(jié)氧原子的?;磻?yīng)
一醇的氧酰化1)羧酸為?;瘎?)偶氮二羧酸二乙酯法(活化醇制備羧酸酯)第23頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天24第一節(jié)氧原子的?;磻?yīng)
一醇的氧?;?)羧酸為?;瘎├?/p>
第24頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天25第一節(jié)氧原子的酰化反應(yīng)
一醇的氧?;?)羧酸為酰化劑例:鎮(zhèn)痛藥鹽酸呱替啶的合成例:局部麻醉藥鹽酸普魯卡因的合成
第25頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天262羧酸酯作為?;瘎ヅc醇、羧酸、酯分子中的烷氧基或酰基進(jìn)行交換,由一種酯變?yōu)榱硪环N酯反應(yīng)類型有三類:上述三種酯交換方式都是利用反應(yīng)的可逆性來(lái)實(shí)現(xiàn)的,其中第一種酯交換方式應(yīng)用最廣,其反應(yīng)過(guò)程常用質(zhì)子酸或醇鈉進(jìn)行催化,見(jiàn)第118頁(yè)。第26頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天27第一節(jié)氧原子的?;磻?yīng)
一醇的氧酰化2.羧酸酯為?;瘎?/p>
2.羧酸酯為酰化劑
酸催化機(jī)理:堿催化機(jī)理:第27頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天28第一節(jié)氧原子的?;磻?yīng)
一醇的氧?;?.羧酸酯為酰化劑
例:酯交換完成某些特殊的合成第28頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天29第一節(jié)氧原子的酰化反應(yīng)
一醇的氧?;?)羧酸酯為?;瘎?/p>
例:局麻藥丁卡因
第29頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天30第一節(jié)氧原子的?;磻?yīng)
一醇的氧酰化2羧酸酯為?;瘎?/p>
例:抗膽堿藥溴美噴酯(寧胃適)的合成
第30頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天31第一節(jié)氧原子的?;磻?yīng)
一醇的氧酰化2羧酸酯為?;瘎?/p>
例:抗膽堿藥格隆溴胺(胃長(zhǎng)寧)的合成
第31頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天32第一節(jié)氧原子的酰化反應(yīng)
一醇的氧?;?.羧酸酯為酰化劑活性酯的應(yīng)用為了增強(qiáng)酯的?;芰Γ2捎靡恍;芰Ρ容^強(qiáng)的活性羧酸酯為?;瘎孩鹏人崃虼减サ?2頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天33第一節(jié)氧原子的?;磻?yīng)
一醇的氧?;?.羧酸酯為?;瘎?/p>
活性酯的應(yīng)用
⑴羧酸硫醇酯
用2,2-二咪唑二硫醚其?;芰Ω鼜?qiáng),室溫下可得同樣好的效果。第33頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天342.羧酸酯為?;瘎?/p>
(2)羧酸吡啶酯類似的還有:第34頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天35第一節(jié)氧原子的?;磻?yīng)
一醇的氧酰化2.羧酸酯為?;瘎?/p>
(3)羧酸三硝基苯酯
第35頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天36(3)羧酸三硝基苯酯為酰化劑用2,4,6-三硝基氯苯(ClTNB)與羧酸鹽作用可生成活性酯中間體第36頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天37第一節(jié)氧原子的酰化反應(yīng)
一醇的氧?;?.羧酸酯為?;瘎?/p>
(4)羧酸異丙酯(適用于立體障礙大的羧酸)書(shū)上例子
第37頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天38第一節(jié)氧原子的?;磻?yīng)
一醇的氧?;?.酸酐為酰化劑酸酐是一個(gè)強(qiáng)?;瘎磻?yīng)具有不可逆性,但由于大分子的酸酐難以制備,導(dǎo)致其應(yīng)用方面的局限性酸作催化劑吡啶作催化劑第38頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天39第一節(jié)氧原子的?;磻?yīng)
一醇的氧?;?.酸酐為酰化劑
Lewis酸催化酸酐多用在反應(yīng)困難或位阻較大的醇羥基?;?9頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天40第40頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天41第一節(jié)氧原子的?;磻?yīng)
一醇的氧?;?.酸酐為?;瘎┊?dāng)醇、酚羥基共存時(shí),采用三氟化硼為催化劑可對(duì)醇羥基進(jìn)行選擇性?;?。第41頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天42
后來(lái)又發(fā)展了與羧酸形成反應(yīng)活性更強(qiáng)的混合酸酐來(lái)進(jìn)行酰化的方法,這種方法更有實(shí)用價(jià)值。(1)羧酸-三氟乙酸混合酸酐法混合酸酐的應(yīng)用第42頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天43第一節(jié)氧原子的?;磻?yīng)
一醇的氧酰化3.酸酐為?;瘎亵人?三氟乙酸混合酸酐(適用于立體位阻較大的羧酸的酯化)例
第43頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天44第一節(jié)氧原子的?;磻?yīng)
一醇的氧酰化(2)羧酸-磺酸混合酸酐法第44頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天45第45頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天46N,N-bis(2-oxo-3-oxazolidinyl)phosphorodiamidic
chloride氯磷酰N,N-雙(2-氧-3-噁唑烷基)胺(3)羧酸-磷酸混合酸酐法類似的還有:第46頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天47(4)羧酸-多取代苯甲酸混合酸酐法(5)其它混合酸酐法在用羧酸進(jìn)行酰化時(shí),加入硫酸、氯代甲酸酯、光氣(COCl2)、氧氯化磷、二鹵磷酸酐等均可與羧酸在反應(yīng)過(guò)程中形成混合酸酐,從而使羧酸?;芰Υ蟠笤鰪?qiáng)第47頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天48第一節(jié)氧原子的?;磻?yīng)
一醇的氧酰化3)酸酐為?;瘎┗旌纤狒膽?yīng)用其它
第48頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天49第一節(jié)氧原子的?;磻?yīng)
一醇的氧?;?)酸酐為酰化劑例:鎮(zhèn)痛藥阿法羅定(安那度爾)的合成
第49頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天50酸酐作酰化劑(97%)(95%)混合酸酐法第50頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天514酰氯作為?;瘎┻拎げ粌H有催化作用,而且可中和氫鹵酸。取代吡啶具有類似作用第51頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天52第一節(jié)氧原子的酰化反應(yīng)
一醇的氧?;?.酰氯為酰化劑(酸酐、酰氯均適于位阻較大的醇)Lewis酸催化堿催化
第52頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天53第一節(jié)氧原子的?;磻?yīng)
一醇的氧?;?.酰氯為?;瘎?酸酐酰氯均適于位阻較大的醇)例
第53頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天54活性中間體使用AgCN可給出更好的效果第54頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天55第一節(jié)氧原子的酰化反應(yīng)
一醇的氧?;?)酰胺為?;瘎?活性酰胺)
第55頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天56第一節(jié)氧原子的?;磻?yīng)
一醇的氧酰化5.酰胺為?;瘎?活性酰胺)
第56頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天576.乙烯酮作為?;瘎?/p>
烯酮類化合物可視作為羧酸分子內(nèi)脫水的酸酐,在酸(硫酸、對(duì)甲苯磺酸)催化下具有很強(qiáng)的酰化能力,使用較多的是乙烯酮(有毒)第57頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天58第一節(jié)氧原子的酰化反應(yīng)
一醇的氧?;?.乙烯酮為酰化劑(乙?;?對(duì)于某些難以?;氖辶u基,酚羥基以及位阻較大的羥基采用本法制備方法:
第58頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天59乙烯酮與丙酮作用得乙酸異丙烯酯,這也是一個(gè)好的乙?;噭?/p>
-酮酸類在TsOH催化下與烯酮作用可得內(nèi)酯:第59頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天60第一節(jié)氧原子的酰化反應(yīng)
一醇的氧?;?.乙烯酮為?;瘎?乙?;?
第60頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天61第一節(jié)氧原子的?;磻?yīng)
二酚的氧?;?用強(qiáng)?;瘎?酰氯、酸酐、活性酯)
二酚的氧酰化需用強(qiáng)?;瘎?酰氯、酸酐、活性酯1.酰氯作為?;瘎┑?1頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天62第一節(jié)氧原子的?;磻?yīng)
二酚的氧酰化(用強(qiáng)?;瘎?酰氯、酸酐、活性酯)
采用酰氯與吡啶的方法來(lái)制備位阻大的酯時(shí)其效果不甚理想,若加人氰化銀可使反應(yīng)得到較好的結(jié)果。。
第62頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天63酰氯在堿性催化劑(氫氧化鈉、碳酸鈉、三乙胺、無(wú)水吡啶)存在下可使酚羥基?;械牟捎瞄g接方法,即羧酸加氧氯化磷、光氣、氯化亞砜等氯化劑一起反應(yīng)進(jìn)行?;旱?3頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天64第一節(jié)氧原子的?;磻?yīng)
二酚的氧?;?用強(qiáng)?;瘎?酰氯、酸酐、活性酯)
第64頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天652.酸酐作為?;瘎┑?5頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天663.其它?;瘎┢溆嗫梢?jiàn)醇的酰化第66頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天67
活性硫醇酯及BOP試劑(benzotriazolyloxytris[dimethyl-amino]phosphoniumhexafluorophosphate)在酚羥基?;隙加袘?yīng)用,在肽的合成中用催化量的BOP即可得到較高收率的氨基酸苯酯。第67頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天68第一節(jié)氧原子的?;磻?yīng)
二酚的氧?;?用強(qiáng)?;瘎?酰氯、酸酐、活性酯)
例
第68頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天69選擇性?;恿u基還可采用相轉(zhuǎn)移催化反應(yīng),收率高,可在室溫下進(jìn)行。第69頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天70醇、酚羥基(-OH)的保護(hù)羧酸中羧基(-COOH)的保護(hù)形成酯用?;瘎?羧酸、酰氯、酸酐...)用烴化劑(鹵代烴、磺酸酯、烯烴...)醚用羥基化合物(醇、酚...)用酰化劑(羧酸、酰氯、酸酐...)形成酰胺用醛、酮縮醛或縮酮3.1.3醇、酚羥基的保護(hù)第70頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天71第二節(jié)氮原子上的酰化反應(yīng)
一脂肪氨N-?;却剂u基的反應(yīng)更容易,應(yīng)用更廣。
一脂肪氨N-?;?1頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天72第三章
?;磻?yīng)
3.2氮原子上的?;磻?yīng)氮原子(R'R"N-)制酰胺(RCO-NR'R")酰化(RCO-)3.2氮原子上的?;磻?yīng)(酰胺的制備、酰胺的形成方法)3.2.1脂肪胺的N-?;諷N1、SN2兩種歷程,取決于?;瘎┑姆N類第72頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天73?;瘎?RCOZ)的反應(yīng)活性順序:RCOX>(RCO)2O
RCON3>RCOOR>RCONR2>RCOOH>RCOR
此反應(yīng)大多數(shù)情況下按SN2歷程進(jìn)行,中間經(jīng)歷一個(gè)四面體的過(guò)渡態(tài),反應(yīng)的速度取決于此四面體的生成速度以及離去基Z-的穩(wěn)定性,胺的堿性增高有利于反應(yīng)速度的加快,但對(duì)于有分支的仲胺由于空間位阻加大而使反應(yīng)減慢。3.2.1.1羧酸作為酰化劑羧酸是一個(gè)弱的?;瘎c胺成鹽后使胺親核能力下降可逆反應(yīng),可加催化劑或除水以提高產(chǎn)率。第73頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天74對(duì)弱堿性氨基化合物可加入N,N-碳酰二咪唑(CDI)也可加入N,N-二環(huán)己碳二亞胺(DCC)或DIC常用的脫水劑:第74頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天75異氰化合物與羧酸縮合,與碳二亞胺類似,但無(wú)?;甯狈磻?yīng)活性磷酸酯類縮水劑是近幾年發(fā)展的一類N-酰化偶合試劑,這些試劑在反應(yīng)中可迅速轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的活性酯,并與胺反應(yīng)生成酰胺。Seenextslide該類試劑活化力強(qiáng),反應(yīng)條件溫和,光學(xué)活性化合物不發(fā)生消旋化等特點(diǎn)。廣泛用于肽類以及
-內(nèi)酰胺類化合物的合成第75頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天76第76頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天77使用氰代磷酸二乙酯(Diethylphosphorocyanidate,DEPC)使用疊氮化磷酸二甲苯酯(Diphenylphosphorylazide,DPPA)使用焦亞磷酸四乙酯((EtO)4P2O)合成酰胺第77頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天783.2.1.2羧酸酯作為?;瘎人狨セ钚圆蝗珲B取⑺狒?,但易于制備;在反應(yīng)中不與胺形成鹽由于近些年來(lái)合成了許多活性酯,因而廣泛應(yīng)用酰胺及多肽的合成活性酯第78頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天79其反應(yīng)歷程實(shí)際上是酯的氨解反應(yīng),屬于BAC2反應(yīng)歷程其它堿:RONa、NaH、Naetc.第79頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天80作保護(hù)乙酸異丙烯酯羧酸與DCC的加成物共軛效應(yīng)使之比一般R-O-基更穩(wěn)定,反應(yīng)活性比一般酯更大第80頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天81例
第81頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天82第二節(jié)氮原子上的酰化反應(yīng)
一脂肪氨-N?;?酸酐為酰化劑
3酸酐為?;瘎┑?2頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天833.2.1.3酸酐作為?;瘎┏T谒峄驂A催化下進(jìn)行,反應(yīng)為不可逆常用的催化劑:硫酸、磷酸、HClO4+RCOOH產(chǎn)生酸,可自動(dòng)催化非混合酸酐法第83頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天84第二節(jié)氮原子上的?;磻?yīng)
一脂肪氨-N?;?酸酐為酰化劑
如用環(huán)狀酸酐?;瘯r(shí),在低溫下常生成單?;a(chǎn)物,高溫加熱則可得雙?;瘉啺返?4頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天85羧酸-磺酸混合酸酐法羧酸-三氟乙酸混合酸酐法羧酸-多取代苯甲酸混合酸酐法常用混合酸酐法:其它混合酸酐法在用羧酸進(jìn)行?;瘯r(shí),加入硫酸、氯代甲酸酯、光氣(COCl2)、氧氯化磷、二鹵磷酸酐等均可與羧酸在反應(yīng)過(guò)程中形成混合酸酐,從而使羧酸?;芰Υ蟠笤鰪?qiáng)如碳酸混合酸酐法第85頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天86N,N-bis(2-oxo-3-oxazolidinyl)phosphorodiamidic
chloride氯磷酰N,N-雙(2-氧-3-噁唑烷基)胺羧酸-磷酸混合酸酐法第86頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天873.2.1.4酰氯作為?;瘎㏑-COX+R
NH2RCONHR+HX酰鹵(X=Cl、Br、F)與胺反應(yīng)較快,酰氯用得較多必須不斷除去生成的鹵化氫以防止與胺成鹽常用吡啶、三乙胺等有機(jī)堿有的可加無(wú)機(jī)堿如NaOH、Na2CO3第87頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天88第二節(jié)氮原子上的?;磻?yīng)
一脂肪氨N
-?;?酰氯為?;瘎?/p>
例
4酰氯為酰化劑第88頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天893.2.1.5酰胺及其它羧酸衍生物作為?;瘎;B氮化物:類似于酸酐,位阻小,離去基N3-的穩(wěn)定性大,是一個(gè)活性?;瘎再|(zhì)不穩(wěn)定,受熱易分解爆炸RCON3
的特點(diǎn):與光學(xué)活性化合物作用不發(fā)生消旋化其它活性酰胺第89頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天90第90頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天91第二節(jié)氮原子上的?;磻?yīng)
二、芳胺N-?;?/p>
二、芳胺N-?;?1頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天923.2.2芳香胺的N-?;枷惆返孽;S盟狒?、酰氯等強(qiáng)?;瘎?,這是保護(hù)芳氨基的一個(gè)方法第92頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天93活性酯及酰胺類在芳胺的?;幸灿袘?yīng)用77%62%第93頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天94第94頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天95當(dāng)芳胺與脂肪胺共存時(shí),可通過(guò)調(diào)節(jié)溶液的pH來(lái)進(jìn)行選擇性單?;?。
如芳核上有硝基、鹵素等吸電子基團(tuán)取代時(shí),氨基的?;瘎t受影響而變得遲緩,可以加人濃硫酸等進(jìn)行催化。第95頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天96第二節(jié)氮原子上的?;磻?yīng)
二、芳胺N-?;?/p>
第96頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天97第97頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天982.2.3氨基的保護(hù)氨基很易于發(fā)生氧化、烴化、?;⑴c羰基縮合等反應(yīng),在多功能基化合物反應(yīng)中常需保護(hù)氨基保護(hù)胺質(zhì)子化(很少使用)酰基衍生物(Acylderivatives)(廣泛使用)酰胺(amides),-NHCO-R,包括一般酰胺、鹵代酰胺、鄰苯二甲酰胺等氨基甲酸酯(carbamates),-NHCO-OR(廣泛使用)烴基衍生物(Hydrocarbylderivatives)-NH2·HCl;-NHR′·HCl烷基衍生物(alkylgroups),
-NH-R芳基衍生物(arylgroups),
-NH-Ar亞胺衍生物(Iminederivatives),-N=CR'R"烯胺衍生物(Enaminederivatives),雜原子衍生物(Heteroatomderivatives),-NH-ZRN-Metal,-NH-MR
…N-Cu,N-Zn,…螯合物N-N,N-P,N-Si,N-S,第98頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天99三、氨基的保護(hù)氨基的保護(hù)在天然含氮化合物以及肽類的合成中具有很重要的意義。對(duì)氨基的保護(hù)可采用形成酰胺衍生物、氨基甲酸酯類衍生物以及一些易于脫去的N-烴基衍生物等方法。酰胺衍生物主要用于生物堿及核苷堿基中氮的保護(hù),而氨基甲酸酯類衍生物廣泛用于肽、蛋白質(zhì)合成中氨基的保護(hù)。一般的酰胺衍生物比較穩(wěn)定,需用強(qiáng)酸或堿加熱來(lái)分解,而一些肽類、核苷、氨基糖類在這樣的條件下極不穩(wěn)定,光學(xué)活性中心易發(fā)生消旋化,而氨基甲酸酯衍生物由于易于引入和脫除,作為氨基酸的保護(hù)基可使消旋化降至最低,因此,在氨基的保護(hù)中氨基甲酸酯類衍生物較酰胺衍生物應(yīng)用更為普遍。本節(jié)主要介紹形成酰胺衍生物及氨基甲酸酯衍生物中幾個(gè)具有實(shí)用價(jià)值的方法。第99頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天1001.甲?;?00頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天101脫去甲?;捎孟率龇椒?,其中用Pd/C催化氫解在室溫下及在乙腈中光照條件下幾乎可定量分解。第101頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天1022.乙酰化
乙酰胺可采用乙酸、乙酰、乙酸五氟苯酯、乙酸對(duì)硝基苯酯等?;瘎?duì)胺進(jìn)行?;瘉?lái)制備[84],其中乙酸五氟苯酯在羥基存在下可選擇性?;被?,若加人三乙胺則醇也發(fā)生酰化。第102頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天103乙酰胺比較穩(wěn)定,需在酸或堿性條件下分解,也可轉(zhuǎn)化成叔丁氧羰基衍生物后再分解[85]。上述用Et3O+BF4-脫?;姆椒?,當(dāng)結(jié)構(gòu)中乙酰氧基與乙酰氨基共存時(shí),它具有選擇性分解酰氨基的特點(diǎn)。
第103頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天1043.鹵代乙?;癁榱耸闺念?、核苷酸等不致在水解時(shí)受到破壞,可采用鹵代乙?;Wo(hù)。該類?;捎谑茺u素的影響使羰基碳原子易受親核試劑進(jìn)攻而被水解,此類保護(hù)基有氯乙?;?、二氯乙?;?、三氯乙?;?、三氟乙?;?,如三氟乙?;稍贙2CO3或Na2C03等弱堿性條件下分解,而分子中的甲基酯不受影響,氯乙?;捎绵彵蕉返入p親核性基團(tuán)試劑或硫脲“助脫”[86]。第104頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天1054.苯甲酰化胺可與苯甲酰氯、苯甲酰腈、苯甲酸對(duì)硝基苯酯等作用形成苯甲酰胺[87],以苯甲酰腈為?;瘎┛蓪?duì)氨基醇中的氨基進(jìn)行選擇性酰化,以N-甲氧基二酰亞胺為?;瘎┛稍诖?、仲胺存在下選擇性?;贰C摫郊柞;稍谒?、堿條件下進(jìn)行。第105頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天1065.鄰苯二甲?;彵蕉姿狒c核苷作用或者N-乙氧羰基鄰苯二甲酰亞胺與氨基酸作用都可得到環(huán)狀的鄰苯二甲酰亞胺衍生物,此保護(hù)基是保護(hù)伯胺的好方法,其特點(diǎn)是性質(zhì)穩(wěn)定,不受催化氫化、H202氧化、Na-NH3還原、醇解等影響,脫保護(hù)基方法有肼解法、NaBH4-i-PrOH-H20及MeNH2-EtOH等分解法[88]。第106頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天1076.烷氧羰基化氨基甲酸酯類衍生物作為保護(hù)基應(yīng)用很廣,由于烷氧羰基易于引人和脫除,作為氨基酸的保護(hù)基可使消旋化降至最低,因此,在氨基的保護(hù)中氨基甲酸酯類衍生物較酰胺衍生物應(yīng)用更為普遍。下面著重介紹幾種常用的烷氧羰基保護(hù)基的引入和脫除方法。第107頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天108(1)芐氧羰基化(Cbz或Z)氨基物(如氨基酸)與氯代甲酸芐酯、芐氧羰基腈等酰化劑反應(yīng)即可生成氨基甲酸芐酯,其性質(zhì)對(duì)腈、熱乙酸、三氟乙酸及HCl-MeOH(室溫)都是穩(wěn)定的,脫除芐氧羰基多采用Pd為催化劑的催化氫化反應(yīng)或以環(huán)己烯等為供氫體的催化氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)等方法,也可采用鹵代三甲硅烷來(lái)分解。第108頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天109(2)叔丁氧羰基化(Boc)這是一個(gè)廣泛應(yīng)用于多肽合成中保護(hù)氨基的方法。以氨基酸與氯代甲酸叔丁酯等?;瘎┓磻?yīng)可生成氨基甲酸叔丁酯[90],該酯對(duì)氫解、鈉在液氨中、堿分解、肼解等條件都是穩(wěn)定的,其分解多在酸性條件下進(jìn)行,如HCl-EtOAc、CF3COOH-PhSH,HBr-HOAc或10%H2SO4等,采用SnCl4可在9-芴甲氧羰基存在下選擇性脫除叔丁氧羰基。第109頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天110(3)9-芴甲氧羰基化(Fmoc)
9-芴甲氧羰基保護(hù)基的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)酸極其穩(wěn)定(如在9-芴甲氧羰基存在下可用酸脫除叔丁氧羰基),但它可迅速被簡(jiǎn)單的胺如吡啶、嗎琳、哌嗪等在溫和條件下所分解。其制備及分解方法如下[91]:第110頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天111第三章
?;磻?yīng)
3.3碳原子上的?;磻?yīng)
碳原子上電子云密度高時(shí)才可進(jìn)行?;磻?yīng)3.3碳原子上的?;磻?yīng)(醛、酮的制備或醛、酮的形成方法)3.3.1芳烴的C-?;荚?R′-)?;?RCO-)
制醛、酮(RCO-R′)制芳香醛、芳香酮(RCO-Ar)芳香核(Ar-)?;?RCO-)
直接親電?;褐苯訉Ⅴ;c有機(jī)化合物相結(jié)合。包括:直接親電?;?/p>
和
間接親電?;鏔riedel-Crafts?;磻?yīng)第111頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天112Hoesch反應(yīng)Vilsmeier反應(yīng)間接親電?;?
將?;牡葍r(jià)體與有機(jī)化合物相結(jié)合,結(jié)構(gòu)中潛在的被隱蔽的酰基經(jīng)過(guò)處理可以恢復(fù)成?;恍;牡葍r(jià)體例子如下:Gattermann反應(yīng)Reimer-Tiemann反應(yīng)均屬于間接?;?12頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天1133.3.1.1Friedel-Crafts?;磻?yīng)1.Friedel-Crafts?;磻?yīng):
酰氯、酸酐、羧酸、羧酸酯、烯酮等?;瘎┰贚ewis酸催化下對(duì)芳烴進(jìn)行親電取代生成芳酮的反應(yīng)重點(diǎn)掌握!!!2.反應(yīng)機(jī)理:Friedel-Crafts烴化反應(yīng)類似,親電取代以離子對(duì)或?;x子游離狀態(tài)參與反應(yīng)以絡(luò)合物的形式與芳烴反應(yīng)第113頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天114
第114頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天115Friedel-Crafts烴化和?;磻?yīng)的特點(diǎn)、異同點(diǎn)及其相關(guān)的思考題3.
影響因素:酰化劑,被?;锏慕Y(jié)構(gòu),催化劑,溶劑常用的?;瘎乎{u、酸酐、羧酸、羧酸酯等其反應(yīng)歷程主要有兩種,多數(shù)情況下可能是以離子對(duì)(65)或酰基正離子游離狀態(tài)(66)參與反應(yīng)的,另外一種則是以絡(luò)合物(63)的形式與芳酮反應(yīng);上述產(chǎn)物經(jīng)用水或稀鹽酸處理,溶解鋁鹽,生成的酮?jiǎng)t可以用有機(jī)溶劑提取后經(jīng)蒸餾分離獲得。第115頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天116(1)?;瘎┑挠绊懀乎{u﹥酸酐﹥酯、羧酸酰鹵中多用酰氯和酰溴,其反應(yīng)活性與所用催化劑有關(guān),若以AlX3為催化劑其活性順序是:酰碘>酰溴>酰氯>酰氟;而以BX3為催化劑則活性順序剛好相反即:酰氟>酰溴>酰氯。脂肪酰氯中烴基的結(jié)構(gòu)對(duì)反應(yīng)影響較大,如酰基的α位為叔碳原子時(shí),由于受三氟化鋁的作用容易脫羰形成叔碳正離子,因而反應(yīng)后得到的是烴化產(chǎn)物。
第116頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天117當(dāng)酰氯分子中的β、γ,δ位含有鹵素、羥基以及含有α,β-不飽和雙鍵等活性基團(tuán)時(shí),應(yīng)嚴(yán)格控制反應(yīng)條件,否則這些基團(tuán)在此條件下亦可發(fā)生分子內(nèi)烴化反應(yīng)而環(huán)合。例如對(duì)甲氧基甲苯與α,β-丁烯酰氯在過(guò)量三氟化鋁存在下加熱可得下述混合物。對(duì)于丁內(nèi)酯與苯反應(yīng)則得萘滿酮。
第117頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天118
如?;瘎┑臒N基中有芳基取代時(shí),且芳基取代在β、γ,δ位上則易發(fā)生分子內(nèi)酰化而得環(huán)酮,其反應(yīng)難易與形成環(huán)的大小有關(guān)(六元環(huán)>五元環(huán)>七元環(huán))。下述化合物(68)中以形成六元環(huán)收率最高,化合物(69)則僅僅得到六元環(huán)的產(chǎn)物。如反應(yīng)系統(tǒng)中有另外活性較大的雜環(huán)同時(shí)存在,則易發(fā)生分子間?;瞄_(kāi)鏈酮。第118頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天119當(dāng)用環(huán)狀酸酐酰化時(shí)可制取芳酰脂肪酸,并可進(jìn)一步環(huán)合得芳酮衍生物,如二甲苯與2-甲基丁二酸酐反應(yīng)最后可得萘滿酮衍生物。第119頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天120第三節(jié)碳原子上的?;磻?yīng)
一、芳烴的C-?;?Friedel-Crafts(F-C)傅-克?;磻?yīng)第120頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天121第121頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天122采用混合酸酐RCOOCOR’為酰化劑,則兩個(gè)產(chǎn)品ArCOR和ArCOR’均有可能形成,其產(chǎn)物生成取決于兩個(gè)因素,如果R'為吸電基則主要形成ArCOR,但若R和R'的吸電性能相近時(shí),則以大體積的R形成的酮為主,所以用甲酸與乙酸的混合酸酐為?;瘎灰装l(fā)生甲?;磻?yīng)。羧酸與磺酸的混合酸酐,特別是用三氟甲磺酸的衍生物,則是一個(gè)很活潑的?;瘎梢栽跊](méi)有催化劑存在下很溫和地進(jìn)行酰化,此種混合酸??捎甚B扰c三氟甲磺酸在反應(yīng)過(guò)程中直接生成,隨即進(jìn)行?;磻?yīng)。該反應(yīng)若用AlC13催化,只能得到26%的收率。第122頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天123第三節(jié)碳原子上的?;磻?yīng)
一、芳烴的C-?;?Friedel-Crafts(F-C)傅-克?;磻?yīng)(2)被?;锏慕Y(jié)構(gòu)影響(電效應(yīng),立體效應(yīng))①鄰對(duì)位定位基對(duì)反應(yīng)有利(給電子基團(tuán))②有吸電子基(-NO2.-CN,-CF3等)難發(fā)生反應(yīng)③有-NH2基要事先保護(hù),因?yàn)?其可使催化劑失去活性,變?yōu)樵俜磻?yīng)④導(dǎo)入一個(gè)?;?,使芳環(huán)鈍化,一般不再進(jìn)行傅-克反應(yīng)
第123頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天124在具有o,p-位定位基的芳核上引入?;鶗r(shí)主要進(jìn)人對(duì)位,如對(duì)位被占據(jù)則進(jìn)入鄰位。第124頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天125對(duì)于芳基烷基醚若引入的酰基在烷氧基的鄰位,常發(fā)生脫烷基化反應(yīng),同時(shí)采用1mol催化劑則迅速反應(yīng)并給出好的收率,但若加入大過(guò)量的催化劑,由于Lewis酸與醚形成配位絡(luò)合物而使其活性大大降低,基至不能發(fā)生反應(yīng)[97]。第125頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天126芳環(huán)上連有間位定位基一般不易發(fā)生Friedel-Crafts?;磻?yīng),因此芳核上引人一個(gè)?;?,由于受此?;绊懛己说碾娮釉泼芏冉档?,一般難于引入第二個(gè)酰基(芳烴的烴化,則易于多烴化),但芳酮的分子內(nèi)?;瘎t相對(duì)較容易,如化合物(70)可發(fā)生分子內(nèi)的雙?;?。如果在酰基的兩側(cè)鄰位都具有給電子基時(shí),不僅可抵消酰基的吸電子作用,而且由于立體原因使羰基不能與芳環(huán)共平面,由于電子軌道相互不能重疊,因而顯示不出?;拟g化作用,這樣也有可能引人第二個(gè)?;?。第126頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天127第三節(jié)碳原子上的?;磻?yīng)
一、芳烴的C-酰化1Friedel-Crafts(F-C)傅-克?;磻?yīng)⑤芳雜環(huán)⑥立體效應(yīng)
第127頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天128(3)催化劑的影響由于Lewis酸與反應(yīng)產(chǎn)物醛、酮可生成復(fù)合物,因此用酰氯時(shí)需要等摩爾的Lewis酸,而用酸酐時(shí)則用2mo1以上的催化劑。(4)溶劑的影響
CCl4,CS2。惰性溶劑最好選用.第128頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天129常用溶劑有二硫化碳、硝基苯、石油醚、四氯乙烷、二氯乙烷等,其中硝基苯與AlC13可形成復(fù)合物,反應(yīng)呈均相,極性強(qiáng),應(yīng)用較廣。溶劑對(duì)本反應(yīng)影響很大,不僅可影響收率而且對(duì)?;说奈恢靡灿杏绊?,例如用鄰苯二甲酸酐對(duì)萘進(jìn)行?;瘯r(shí),以苯為溶劑總收率可達(dá)87%-91%,用硝基苯則下降到28%,用CS2則僅15%-18%。另外從下例中也可看出?;奈恢靡搽S溶劑的變化而發(fā)生改變。
第129頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天130第三節(jié)碳原子上的酰化反應(yīng)
一、芳烴的C-?;?Friedel-Crafts(F-C)傅-克?;磻?yīng)和烷基化反應(yīng)不同之處:
1、在反應(yīng)過(guò)程中取代基不會(huì)發(fā)生碳骨架重排,用直鏈的酰化劑,總是得到直鏈的RCO連在芳環(huán)上的化合物。2、此外酰化不同于烷基化的另一個(gè)特點(diǎn)是它是不可逆的
第130頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天1313.3.1.2Hoesch反應(yīng)(?;M(jìn)酮)腈類化合物與氯化氫在Lewis酸催化劑ZnCl2的存在下與含羥基或烷氧基的芳烴進(jìn)行反應(yīng)可生成相應(yīng)的酮亞胺(Ketimine),再水解得含羥基或烷氧基的芳香酮,此反應(yīng)稱為Hoesch反應(yīng)Hoesch反應(yīng):第三節(jié)碳原子上的?;磻?yīng)
一、芳烴的C-?;?Hoesch反應(yīng)(間接?;?R=烷基、芳烷基、鹵代烴基第131頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天132以腈為酰化劑間接將?;敕踊蚍用训姆己松系姆椒婊锸紫扰c氯化氫結(jié)合,在無(wú)水氯化鋅催化下形成正碳離子活性中間體,然后進(jìn)攻芳核后轉(zhuǎn)化為酮亞胺,經(jīng)水解得酮反應(yīng)機(jī)理:第132頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天133R=烷基、芳烷基、鹵代烴基反應(yīng)機(jī)理:第133頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天134影響因素:要求電子云密度高,即苯環(huán)上一定要有2個(gè)供電子基;一元酚(或苯胺)一般不產(chǎn)生酮,往往得到O-或N-?;a(chǎn)物)但用BCl3為催化劑,一元酚和苯胺則可得鄰位產(chǎn)物(酮)第134頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天135此反應(yīng)只適宜于間苯二酚、間苯三酚及相應(yīng)的醚,一些雜環(huán)也可發(fā)生該反應(yīng)。一元酚一般不產(chǎn)生酮,常常得到O-或N-?;a(chǎn)物對(duì)于烷基苯、氯苯、苯等則需要活性較強(qiáng)的鹵代腈類(如Cl2CHCN,Cl3CCN)來(lái)制取相應(yīng)的?;a(chǎn)物第135頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天136第136頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天1373.3.1.3Gattermann反應(yīng)(?;M(jìn)醛)氰化氫與氯化氫在Lewis酸催化劑AlCl3或ZnCl2的存在下與含羥基或烷氧基的芳烴進(jìn)行反應(yīng)可生成相應(yīng)的醛亞胺(Aldimine),再水解得含羥基或烷氧基的芳香醛,此反應(yīng)稱為Gattermann反應(yīng)Gattermann反應(yīng):與Hoesch反應(yīng)類似該反應(yīng)可能首先生成亞氨基甲酰氯(Imino-formylChloride),進(jìn)一步與芳烴作用后經(jīng)水解后得芳醛。第137頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天138如用無(wú)水氰化鋅和氯化氫代替無(wú)水氰化氫及氯化氫(Schmidt改進(jìn)法),這樣反應(yīng)更為順利,且可避免使用HCN;此反應(yīng)只適宜于酚及相應(yīng)的醚,甲?;饕M(jìn)入酚羥基的對(duì)位,如果對(duì)位被占據(jù)則進(jìn)入鄰位第138頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天139如用無(wú)水氰化鋅[Zn(CN)2]和氯化氫來(lái)代替無(wú)水氰化氫及氯化氫(Schmidt改進(jìn)法),這樣不僅可避免使用HCN,而且反應(yīng)也更為順利。
該反應(yīng),可用于酚或酚醚,也可用于吡咯、吲哚等雜環(huán)化合物的甲酰化,但不適用于芳胺?;罨姆辑h(huán)可以在較緩和的條件下反應(yīng)。有些甚至可以不要催化劑。芳烴則一般需要較劇烈的條件。反應(yīng)的中間產(chǎn)物(ArCH==NH·HCl)通常不經(jīng)分離而直接加水使之轉(zhuǎn)化成醛,收率一般較好。
第139頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天140
對(duì)于非活性苯衍生物可在強(qiáng)酸性介質(zhì)中進(jìn)行反應(yīng),如以三甲基硅氰化物(TMSCN)為試劑,以三氟甲磺酸與五氟化銻為反應(yīng)介質(zhì)進(jìn)行的甲?;磻?yīng);也可采用Gattermann-Koch反應(yīng),即以氯化亞銅和Lewis酸為催化劑,于芳烴中通入一氧化碳和氯化氫制取芳醛的反應(yīng),對(duì)于后者隨反應(yīng)介質(zhì)的酸性增強(qiáng)對(duì)位的選擇性增大。Gattermann-Koch反應(yīng)是工業(yè)上制備烴基芳醛的主要方法。第140頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天1413.3.1.4Vilsmeier-Haauc反應(yīng)(酰化引進(jìn)醛)以N-取代的甲酰胺為甲酰化試劑在氧氯化磷作用下在芳核(或雜環(huán))上引入甲酰基的反應(yīng),此反應(yīng)稱為Vilsmeier-Haauc反應(yīng)Vilsmeier-Haauc反應(yīng):反應(yīng)機(jī)理:
N-取代的甲酰胺先與氧氯化磷生成加成物,然后進(jìn)一步解離為具有正碳離子的活性中間體,再對(duì)芳核進(jìn)行親電取代反應(yīng),生成
-氯胺(
-chloroamine)后很快水解成醛。此反應(yīng)只適宜于活潑的二烷基胺類、酚及相應(yīng)的酚醚第141頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天142催化劑:POCl3,COCl2,SOCl2,ZnCl2,Ac2O最常用第142頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天143第三節(jié)碳原子上的?;磻?yīng)
一、芳烴的C-?;?Vilsmelier反應(yīng)
影響因素:(1)被?;铮悍辑h(huán)上帶有一個(gè)供電子基即可(2)?;瘎?3)催化劑(活化劑)
例
第143頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天1443.3.1.5Reimer-Tiemann反應(yīng)(甲酰化引進(jìn)醛)通過(guò)碳烯反應(yīng)在芳核上引入二氯甲基,再水解得芳香醛的反應(yīng),此反應(yīng)稱為Reimer-Tiemann反應(yīng),酚類芳香族化合物在堿溶液中與氯仿作用,結(jié)果是發(fā)生芳環(huán)氫被甲?;〈?。Reimer-Tiemann反應(yīng):第144頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天145醛基進(jìn)入酚羥基的鄰位,對(duì)位量很少;如果鄰位被占領(lǐng)則進(jìn)入對(duì)位,收率常常不高2)原料易得,方法簡(jiǎn)單,未作用的酚可回收等優(yōu)點(diǎn)3)除酚類外親核性的雜環(huán)化合物如吡咯、吲哚等亦可發(fā)生類似反應(yīng)此反應(yīng)特點(diǎn):第145頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天146例第146頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天147第147頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天148第三節(jié)碳原子上的?;磻?yīng)
脂肪族碳第148頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天1493.3.2烯烴的C-?;N與酰氯在三氯化鋁催化下發(fā)生?;磻?yīng),亦可看作脂肪族碳原子的Friedel-Crafts反應(yīng)第149頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天150加成的方向服從馬氏規(guī)則:?;鶅?yōu)先進(jìn)攻氫原子較多的碳原子酸酐、羧酸亦可代替酰氯進(jìn)行上述反應(yīng)催化劑:多用HF、H2SO4、PPA開(kāi)鏈烯烴和環(huán)狀烯烴具有同樣的效果,而且炔烴同樣可發(fā)生類似的酰化反應(yīng)第150頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天151第三節(jié)碳原子上的酰化反應(yīng)
二烯烴的C-?;⑾N的C-?;?51頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天152第三節(jié)碳原子上的?;磻?yīng)
二烯烴的C-?;?52頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天153第三節(jié)碳原子上的酰化反應(yīng)
二烯烴的C-?;?53頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天1543.3.3羰基化合物的-位C-?;?/p>
醛酮等羰基旁碳上的氫,一般稱為-活潑氫,在堿的作用下,失去一個(gè)氫,形成一個(gè)碳負(fù)離子,而碳負(fù)離子旁的碳氧雙鍵可以分散這個(gè)負(fù)電荷發(fā)生離域作用而使這個(gè)負(fù)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(fù)性比碳原子大,所以負(fù)電荷應(yīng)當(dāng)大部分集中在氧原子而成為烯醇式,因此在不同的條件下可以在碳或氧原子上發(fā)生反應(yīng)。這里我們只涉及碳的反應(yīng),前章我們談到了碳上的烴化反應(yīng),這里我們講碳上的酰化反應(yīng)(烯醇式)第154頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天155三、羰基化合物的
-位C-酰化活性亞甲基化合物的C-?;棒人嵫苌锏?/p>
-位C-酰化烯胺的C-?;?55頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天1561活性亞甲基化合物的C-酰化(亞甲基旁有兩個(gè)吸電子基團(tuán))
-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酰化劑(一般多用酰氯)反應(yīng),發(fā)生?;磻?yīng)第156頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天1571活性亞甲基化合物的C-?;娮踊鶊F(tuán)的強(qiáng)弱順序:-NO2>-COR>
-SO2R
>
-CN>
-COOR>
-SOR>
-Ph第157頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天158第三節(jié)碳原子上的?;磻?yīng)
三羰基α位C-?;?活性亞甲基化合物的C-酰化
第158頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天159例:的制備第159頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天160
丙二酸酯也可利用這個(gè)方法制取α-?;狨?,導(dǎo)入?;蟮谋狨ピ谒嵝詶l件下(用含有少量硫酸的乙酸或丙酸處理)進(jìn)行加熱,則可發(fā)生脫羧反應(yīng),利用這些化合物對(duì)酸敏感、易脫羧的特點(diǎn)來(lái)制備用其他方法不易獲得的酮。
第160頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天161
以羧酸酯為酰化劑與含-位活潑甲基、亞甲基、的酮、腈、酯等化合物在堿存在下進(jìn)行?;磻?yīng),可形成-二酮、-羰基腈及-羰基酯整個(gè)反應(yīng)可逆2酮及羧酸衍生物的-位C-?;?/p>
(亞甲基旁只有一個(gè)吸電子基團(tuán))2-1
羧酸衍生物的-位C-?;?61頁(yè),共183頁(yè),2024年2月25日,星期天162(1)Claisen反應(yīng)Claisen反應(yīng):羧酸酯與另一分子含-活潑氫的酯進(jìn)行縮合的反應(yīng)除去EtOH,使用強(qiáng)堿EtONa、Ph3C-Na、NaH、NaNH2第162頁(yè),共183頁(yè),2
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