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文檔簡介

制藥技術(shù)課件Blanc反應(yīng)二、芳烴的氯甲基化:Blanc反應(yīng)芳烴在甲醛、氯化氫及無水ZnCl2(或AlCl3、SnCl4)或質(zhì)子酸(H2SO4、H3PO4、HOAc)等縮合劑存在下,可以在芳環(huán)上引入氯甲基(—CH2Cl),此反應(yīng)又稱為Blanc反應(yīng)。1.芳烴結(jié)構(gòu)許多芳環(huán)(芳雜環(huán))如苯、蒽、菲、聯(lián)苯以及它們的衍生物都可以進(jìn)行甲基化反應(yīng)。若環(huán)上存在有給電子基團(tuán),反應(yīng)容易進(jìn)行。如二甲苯和三甲苯一次可引入兩個(gè)氯甲基;若芳環(huán)上存在有吸電子基團(tuán)時(shí),將阻礙氯甲基化反應(yīng)的進(jìn)行。例如,硝基苯進(jìn)行氯甲基化時(shí),收率很低。2.氯甲基化試劑常用的氯甲基化試劑:甲醛、多聚甲醛、甲醛縮二甲醇、甲醛縮二乙醇、氯甲醚、二氯甲醚等。這些試劑都要和氯化氫合用。也可用溴化氫、碘化氫代替氯化氫發(fā)生溴甲基化和碘甲基化反應(yīng)。若用其他的醛如乙醛、丙醛等代替甲醛,則可得到相應(yīng)的氯甲基衍生物。如返回本節(jié)3.應(yīng)用

氯甲基化反應(yīng)在藥物合成中甚為重要,因芐氯活性高,可以轉(zhuǎn)化成—CH2OH、—CH2OR、—CH2CN、—CHO、—CH2NH2(NR2)、—CH3等基團(tuán),所以在構(gòu)建碳架及官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化中有非常重要的意義。例如:

返回本節(jié)Friedel-Crafts烴化反應(yīng)有機(jī)藥物的合成,包括分子骨架的形成和官能團(tuán)的轉(zhuǎn)換兩個(gè)方面,其中分子骨架的形成是藥物合成的核心。碳原子上的烴化反應(yīng)是構(gòu)建分子骨架的重要途徑之一。主要內(nèi)容:芳烴C-烴化炔烴C-烴化羰基化合物的α位C-烴化一、芳烴的C-烴化:Friedel-Crafts反應(yīng)Friedel-Crafts反應(yīng)(簡稱F-C反應(yīng))是在三氯化鋁催化下由鹵代烴及酰鹵與芳香族化合物反應(yīng),在芳環(huán)上引入烴基及?;?。前者被稱為F-C烴化反應(yīng),后者被稱為F-C?;磻?yīng)。通過F-C烴化反應(yīng)是制備烴基取代的苯、萘、酚、胺、芳香雜環(huán)類化合物的主要方法。1.反應(yīng)機(jī)理F-C烴化反應(yīng)是碳正離子對芳環(huán)的親電取代反應(yīng)。其過程如下:返回本節(jié)2.主要影響因素(1)烴化試劑最常用的烴化試劑是鹵代烴(RX),其活性既取決于R的結(jié)構(gòu),又取決于X的性質(zhì)。相同X,不同結(jié)構(gòu)R的活性次序?yàn)椋篟為芐基或烯丙基時(shí)最易反應(yīng),只需少量活性較差的催化劑(如ZnCl2)即可和苯反應(yīng),而氯甲烷必須用相當(dāng)量的AlCl3進(jìn)行催化并加熱,才能和芳環(huán)反應(yīng)。R相同,不同鹵原子取代的烴化試劑的活性與其置換反應(yīng)的活性正好相反,即RF>RCl>RBr>RI。除鹵代烴外,還有醇、烯以及環(huán)氧乙烷,有時(shí)醛和酮也可用作烴化試劑。尤其用環(huán)氧乙烷為烴化劑時(shí),生成β-芳基乙醇,這在構(gòu)建分子骨架及官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化中有非常重要的意義。(2)芳香族化合物的結(jié)構(gòu)當(dāng)芳環(huán)上含有給電子基時(shí),反應(yīng)容易。當(dāng)芳環(huán)上含有吸電子基時(shí),反應(yīng)必須在強(qiáng)烈的條件下才能進(jìn)行。如硝基可阻止反應(yīng)的進(jìn)行,因而硝基苯可作F-C反應(yīng)的溶劑。烷氧基和胺基雖屬于給電子基,但氧原子和氮原子都能與催化劑形成絡(luò)合物,既降低了催化劑的活性,也降低了它們的給電子能力,這類化合物的反應(yīng)很少用。(3)催化劑F-C烴化反應(yīng)的催化劑為Lewis酸和質(zhì)子酸。常用的Lewis酸的活性順序如下:無水三氯化鋁活性高、價(jià)格低而最常用。但它不宜用于多л電子的芳雜環(huán)如呋喃、噻吩等的烴化,因?yàn)榧词乖跍睾偷臈l件下,也能引起雜環(huán)的分解反應(yīng)。常用的質(zhì)子酸的活性順序一般如下:由于Lewis酸和質(zhì)子酸的腐蝕性均較強(qiáng),反應(yīng)時(shí)還要加入腐蝕性更大的鹽酸作助劑,并需在反應(yīng)后使用大量的氫氧化鈉中和廢酸,因而生產(chǎn)過程產(chǎn)生大量的廢酸、廢渣、廢水和廢氣,環(huán)境污染十分嚴(yán)重。近年來,固體酸催化劑的研究開發(fā)進(jìn)展迅速。其中分子篩催化劑無毒、無腐蝕性、并可完全再生。整個(gè)過程避免了鹽酸和氫氧化鈉等腐蝕性物質(zhì)的使用,基本消除了“三廢”的排放。獲得很好的經(jīng)濟(jì)效益。(4)溶劑當(dāng)芳烴本身為液體時(shí),如苯,可以過量使用,既可作反應(yīng)物又兼作溶劑;當(dāng)芳烴為固體時(shí),可用二硫化碳、石油醚、四氯化碳作溶劑;對酚類化合物,則可用醋酸、石油醚、硝基苯以及苯作溶劑。3.應(yīng)用F-C烴化反應(yīng)時(shí),還需注意以下幾個(gè)問題。(1)烴基的異構(gòu)化

在制備長鏈伯烴基取代的芳烴時(shí),通常通過?;磻?yīng),先在芳環(huán)上引入?;?,再還原羰基而得到。(2)烴基的定位

低溫、低濃度、弱催化劑、反應(yīng)時(shí)間短等,取代基進(jìn)入的位置遵循親電取代反應(yīng)的規(guī)律;若反應(yīng)條件激烈,即用強(qiáng)催化劑、較高濃度、較高溫度、較長反應(yīng)時(shí)間,特別是催化劑過量,則常得到較多非規(guī)律的產(chǎn)物。如:4.F-C烴化反應(yīng)的應(yīng)用F-C烴化反應(yīng)在藥物合成中的應(yīng)用非常廣泛,炔烴的碳烴化炔在液氨中與強(qiáng)堿如氨基鈉作用可得炔化鈉,炔化鈉作為親核試劑與鹵代烴及羰基化合物反應(yīng)生成炔烴衍生物1.烴化劑鹵代烴的活性隨鹵素原子量的增加而增大,即RI>RBr>RCl>RF用二鹵烷與乙炔鈉在液氨中反應(yīng),可得到二炔類化合物,收率很好。2.溶劑及副反應(yīng)液氨、六甲基磷酰胺(HMPA)作溶劑3.應(yīng)用羰基化合物的α位C-烴化羰基化合物的α位C-烴化1.反應(yīng)原理在一個(gè)飽和的碳原子上含有兩個(gè)或一個(gè)強(qiáng)的吸電子取代基時(shí),常被稱為活性亞甲基化合物,其烴化反應(yīng)的活性較高,這類反應(yīng)很有應(yīng)用價(jià)值。如:

2.主要影響因素(1)催化劑根據(jù)活性亞甲基上氫原子的活性不同,可選擇適當(dāng)?shù)膲A作催化劑。醇鈉是常用的催化劑,醇鈉中烴基不同其堿性也不同。不同醇鈉的堿性順序?yàn)椋喝魜喖谆蠚湓拥幕钚暂^低,需要時(shí)也可用氫化鈉、金屬鈉作催化劑。(2)溶劑使用不同的溶劑也影響堿性的強(qiáng)弱,進(jìn)而影響反應(yīng)的活性。使用的溶劑大致有以下幾種形式:①若用醇鈉作催化劑,則用相應(yīng)的醇作溶劑;②對于在醇中難于烴化的活性亞甲基化合物,則在苯、甲苯、二甲苯或石油醚等溶劑中用氫化鈉或金屬鈉催化,等生成碳負(fù)離子后再進(jìn)行烴化;③對于難反應(yīng)的化合物,也可以在石油醚中加入甲醇鈉/甲醇溶液,使之與活性亞甲基反應(yīng),待生成碳負(fù)離子后,再蒸餾分離出甲醇,以避免可逆反應(yīng)的發(fā)生。(3)烴化試劑及被烴化物的結(jié)構(gòu)①活性亞甲基上有兩個(gè)活潑氫原子,可單烴化或雙烴化,要視活性亞甲基化合物與鹵代烴的活性大小和反應(yīng)條件而定。如丙二酸二乙酯與溴乙烷在乙醇中反應(yīng),以單乙基化產(chǎn)物為主。②活性亞甲基化合物在足夠量的堿和烴化劑存在下可以發(fā)生雙烴化。③若用二鹵烷作烴化試劑,則得環(huán)狀化合物。籍此可制備多環(huán)及雜環(huán)類化合物。如鎮(zhèn)咳藥噴托維林(咳必清)中間體(43),鎮(zhèn)痛藥鹽酸哌替啶(度冷?。┲虚g體(44)的合成。烴化試劑除了用鹵代烴外,還可用硫酸酯、芳基磺酸酯及環(huán)氧乙烷類。硫酸酯的特點(diǎn)是沸點(diǎn)高,適合于高溫下的反應(yīng);對甲苯磺酸酯的制備較相應(yīng)的鹵化物容易,某些情況下更有利于烴化;環(huán)氧乙烷作為烴化劑,在活性亞甲基的碳原子上引入β-羥乙基。(4)引入烴基的次序根據(jù)需要,可以在活性亞甲基上引入兩個(gè)相同或不同的烴基,得到雙烴基取代的產(chǎn)物,在藥物合成中應(yīng)用很多。其規(guī)律依烴基的種類、大小而不同。注意,在制備芳基取代的活性亞甲基C-烴化產(chǎn)物時(shí),不能用鹵苯作烴化劑,因其活性低,難反應(yīng),需采用其他的方法(縮合反應(yīng))。①如若引入兩個(gè)不同的伯烴基時(shí),應(yīng)先引較大的伯烴基,后引較小的伯烴基。②引入的兩個(gè)烴基一為伯烴基一為仲烴基時(shí),則應(yīng)先引入伯烴基,再后入引仲烴基。因?yàn)橹贌N基丙二酸二乙酯的酸性比伯烴基丙二酸二乙酯的酸性小,而立體位阻大,要進(jìn)行第二次烴化比較困難。③若引入的兩個(gè)烴基都是仲烴基,使用丙二酸二乙酯收率低,需改用活性較大的氰乙酸乙酯在乙醇鈉或叔丁醇鈉存在下進(jìn)行。如引入兩個(gè)異丙基時(shí),使用丙二酸二乙酯,第二步烴化收率僅為4%,改用氰乙酸乙酯,收率可達(dá)95%。3.應(yīng)用通過該類反應(yīng),在碳原子上引入了烴基,建立了新的碳-碳鍵,即由小分子化合物合成較大分子的化合物,同時(shí),反應(yīng)物中常含有活潑官能團(tuán),所以,生成的大分子化合物常常是一些藥物的重要的中間體。因此,該類反應(yīng)在藥物合成中應(yīng)用非常廣泛。(1)制備某些結(jié)構(gòu)的酮、長鏈羧酸及其衍生物如:返回本節(jié)(2)在活性亞甲基上引入側(cè)鏈

如前所述,通過在丙二酸二乙酯的活性亞甲基上引入側(cè)鏈,可以制備巴比妥類藥物中間體;通過在苯乙腈的活性亞甲基上引入側(cè)鏈,可以制備許多藥物的中間體,如鎮(zhèn)痛藥美沙酮、鎮(zhèn)靜催眠藥格魯米特及抗心律失常藥維拉帕米等中間體(46)、(47)、(48)的合成。(2)在活性亞甲基上引入側(cè)鏈4.主要副反應(yīng)β-二酮、β-酮酸酯類化合物在進(jìn)行烴化反應(yīng)時(shí),容易發(fā)生羰基官能團(tuán)的裂解反應(yīng)。如;返回本節(jié)當(dāng)丙二酸酯或氰乙酸酯的烴化產(chǎn)物在乙醇鈉/乙醇溶液中,長時(shí)間加熱時(shí),可產(chǎn)生脫烷氧羰基的副反應(yīng)。返回本節(jié)烴化反應(yīng)用烴基取代有機(jī)物分子中的氫原子,均稱為烴化反應(yīng)。引入的烴基包括飽和的、不飽和的,脂肪的、芳香的,以及含有各種取代基的烴基。常用的被烴化物有醇(ROH)及酚(ArOH)類、氨及胺(RNH2、R2NH)類、芳烴(ArH)及活性亞甲基化合物等。烴化劑的種類很多,常用的有鹵代烴、硫酸酯、芳磺酸酯、環(huán)氧烷類,此外,醇類、醚類、烯烴、甲醛、甲酸等也有應(yīng)用。定義:有機(jī)物分子中的C、N、O等原子上引入烴基(-R)的反應(yīng)。用途:1.制備含有特定官能團(tuán)的化合物

2.制備官能團(tuán)轉(zhuǎn)化的中間體3.作為保護(hù)基、阻斷基等烴化劑:鹵代烴、硫酸酯和芳磺酸酯、環(huán)氧乙烷、醇類、醚類、烯烴、甲醛、甲酸等分類:1.按烴化劑的種類:鹵代烷:RX

硫酸酯、磺酸酯環(huán)氧乙烷:羥乙基化醇

2.按形成鍵的形式:氧原子的烴化反應(yīng)氮原子的烴化反應(yīng)碳原子的烴化反應(yīng)3.按反應(yīng)歷程:SN1、SN2、親電取代烴化反應(yīng)中烴化劑的選擇:常用的烴化劑有鹵代烴類、酸酯類、環(huán)氧乙烷類等,不同的反應(yīng),所適用的烴化劑往往不同,并且不同的烴化劑,反應(yīng)效果也往往不同。所以對于某個(gè)具體反應(yīng),需要選擇合適的烴化劑。烴化反應(yīng)在藥物合成中的應(yīng)用十分廣泛,其應(yīng)用主要可歸納為兩個(gè)方面:一是制備含有某些官能團(tuán)的化合物(如醚類、胺類)或構(gòu)建分子骨架,此方面也稱永久性烴化;二是充當(dāng)保護(hù)基,即保護(hù)性烴化。醇、酚中羥基氧原子上的氫具有一定的酸性,性質(zhì)活潑;在堿性條件下,這些活潑氫可以被烴基所取代,得到醚類,這是制備結(jié)構(gòu)復(fù)雜的混合醚的常用方法。由于酚的酸性比醇強(qiáng),所以酚的烴化比醇的烴化更容易。但當(dāng)酚羥基的鄰位有羰基存在時(shí),羰基和羥基之間容易形成分子內(nèi)氫鍵,使酚羥基難以烴化,這時(shí)需用特殊條件;而在多元酚中,由于芳環(huán)上不同取代基的影響,使酚羥基的酸性有所不同,選用合適的條件,可以進(jìn)行選擇性烴化。這些是酚與醇O-烴化的不同之處,需重點(diǎn)加以區(qū)別。氧原子上的烴化反應(yīng)在氨及伯、仲胺的氮原子上引入烴基可分別得到伯、仲、叔胺,是制備胺類的主要方法。此類反應(yīng)也屬親核取代反應(yīng),就親核性而言,由于氨及胺都具有堿性,親核能力較強(qiáng),它們比羥基更容易進(jìn)行烴化。但由于氨及胺分子中具有多個(gè)活潑氫,可以發(fā)生多取代,甚至成銨鹽,所以,此類烴化比羥基的烴化情況要復(fù)雜。氨及脂肪胺可以與鹵代烴、硫酸酯、環(huán)氧烷等烴化試劑進(jìn)行親核取代烴化,也可以通過與醛、酮的親核加成—消除,再還原得到烴化產(chǎn)物;氮原子上的烴化反應(yīng)有機(jī)藥物的合成,大致包括分子骨架的形成和官能團(tuán)的轉(zhuǎn)換兩個(gè)方面,其中分子骨架的形成是藥物合成的核心。因?yàn)楣倌軋F(tuán)雖然決定化合物的性質(zhì),很重要,但它畢竟是附著在分子骨架上,如果沒有分子骨架,官能團(tuán)也就沒有歸宿了。有機(jī)分子骨架主要是由碳原子構(gòu)成的,而通過碳原子上的烴化反應(yīng)是構(gòu)建分子骨架的重要途徑之一。碳原子上的烴化反應(yīng)選擇性烴化(1)螯合酚

當(dāng)酚羥基的鄰位有羰基存在時(shí),羰基和羥基之間容易形成分子內(nèi)氫鍵,此時(shí)由于六元環(huán)的穩(wěn)定性使酚羥基的酸性降低,具有這種結(jié)構(gòu)的酚即為螯合酚。1.酚的螯合及其對烴化的影響(2)螯合酚的烴化

多元酚以及帶其他官能團(tuán)的多元酚烴化時(shí),可用強(qiáng)烈的條件實(shí)現(xiàn)完全烴化,也可以采用適當(dāng)條件進(jìn)行選擇性烴化。(1)多元酚的烴化為了避免C-烴化副產(chǎn)物,必須注意選擇適當(dāng)?shù)臈l件。2.多元酚的選擇性烴化如間-苯三酚在強(qiáng)堿液中滴加碘甲烷,得到以碳-甲基化為主的產(chǎn)物;如果將間-苯三酚與碘甲烷預(yù)先溶于甲醇中,在加熱條件下滴加計(jì)算量的甲醇鈉的甲醇溶液,得到的是以氧-甲基化為主的產(chǎn)物。(2)選擇性烴化由于具有螯合作用的酚較難烴化,所以,可以利用此性質(zhì)對多元酚進(jìn)行選擇性烴化。用環(huán)氧乙烷的O-烴化反應(yīng)環(huán)氧乙烷類烴化劑環(huán)氧乙烷屬小環(huán)化合物,容易開環(huán),在酸或堿的作用下,能和分子中含有活潑氫的化合物(如醇、酚、胺、活性亞甲基、芳環(huán)等)反應(yīng)得到烴化產(chǎn)物,在被烴化的原子上引入羥乙基,所以這類反應(yīng)又稱為羥乙基化反應(yīng)。羥乙基化后,羥基還可以進(jìn)行其他轉(zhuǎn)換,可以制備一系列重要的化合物。環(huán)氧乙烷可以通過氯醇法或氧化法制備。環(huán)氧乙烷類烴化劑(一)性質(zhì)1.環(huán)氧乙烷類烴化劑的活性活性較強(qiáng),能和分子中含有活潑氫的化合物如醇、酚、胺、活性亞甲基、芳環(huán)等反應(yīng)2.羥乙基化反應(yīng):環(huán)氧乙烷為烴化劑時(shí),在被烴化原子上引入羥乙基(二)應(yīng)用1.氧原子上的羥乙基化反應(yīng)條件:酸或堿催化(酚羥基的羥乙基化只能采用堿催化)(1)酸催化a.R為供電子基或苯,在a處斷裂b.R為吸電子基得b處斷裂產(chǎn)物(2)堿催化反應(yīng)發(fā)生在取代較少的碳原子上藥用輔料吐溫-80

2.副反應(yīng)及其利用

制藥技術(shù)課件氮原子上的烴化:在氨及伯、仲胺的氮原子上引入烴基可分別得到伯、仲、叔胺,是制備胺類的主要方法。反應(yīng)特點(diǎn):①比羥基烴化容易。②由于氨及胺分子中有多個(gè)活潑氫,可發(fā)生多取代甚至成銨鹽,比羥基的烴化復(fù)雜。主要內(nèi)容:①鹵代烴為烴化劑②酯類為烴化劑③環(huán)氧乙烷類烴化劑返回本節(jié)一、鹵代烴為烴化劑鹵代烴與氨、胺反應(yīng)可以在氮原子上引入烴基,得到伯、仲、叔胺。但由于氨及胺分子中含有多個(gè)活潑氫,易得混合物。可通過選擇烴化劑種類、原料配比、反應(yīng)溶劑、添加劑等分別制備伯、仲、叔胺。返回本節(jié)1.伯胺的制備(1)NH3與鹵代烴反應(yīng)

由于NH3的三個(gè)氫原子都可以被烴基所取代,生成伯、仲、叔胺及季胺鹽的混合物,所以采用大大過量的NH3與鹵代烴反應(yīng),可抑制生成的伯胺的進(jìn)一步烴化,而主要得伯胺。如:

烴化反應(yīng)中還可加入氯化銨、硝酸銨、醋酸銨等銨鹽,因增加銨離子,使氨的濃度增高而有利于反應(yīng)。

這種方法雖然原料價(jià)廉、易得,但存在原料利用率低、產(chǎn)品難分離、純度差等缺點(diǎn),已不經(jīng)常應(yīng)用。在藥物合成中,為了制備收率好、純度高的伯胺,常采用下列方法。

(2)鄰苯二甲酰亞胺與鹵代烴反應(yīng)

將氨先制成鄰苯二甲酰亞胺,再進(jìn)行N-烴化。

這時(shí),氨中兩個(gè)氫原子已被酰基取代,只能進(jìn)行單烴化反應(yīng)。

在操作時(shí),利用氮原子上氫的酸性,先使其與氫氧化鉀或碳酸鈉作用生成鉀或鈉鹽,然后再與鹵代烴作用,得N-烴基鄰苯二甲酰亞胺,之后,進(jìn)行肼解或酸水解可得純伯胺。

此反應(yīng)稱為Gabriel合成,其過程如下:酸性水解:一般需要劇烈條件,如用鹽酸需在封管中加熱至180℃,收率低,操作不便。水合肼水解:反應(yīng)迅速,不需加壓,操作方便,收率也較高,多采用此法。(3)環(huán)六亞甲基四胺與鹵代烴反應(yīng)

用環(huán)六亞甲基四胺[(CH2)6N4,即抗菌藥烏洛托品,Methenamine]與鹵代烴反應(yīng)得季胺鹽,然后在醇中用酸水解可得伯胺,此反應(yīng)稱為Delepine反應(yīng)。如抗菌藥氯霉素(Chloramphenicol)中間體(19)的合成采用了此反應(yīng)。Delepine反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)是操作簡便,原料價(jià)廉易得。

缺點(diǎn)是應(yīng)用范圍不如Gabriel合成法廣泛。本法要求使用的鹵代烴有較高的活性。在RX中,R一般為Ar-CH2—,R-COCH2—,CH2=CH-CH2—,R-C=C-CH2—等。2.仲胺的制備

仲胺的制備與伯胺的制備過程基本相同,可由伯胺與鹵代烴反應(yīng)而得,但由于仲胺(R1R2NH)仍含有活潑氫,還會繼續(xù)烴化生成叔胺使產(chǎn)物復(fù)雜,

所以,通常需要考慮反應(yīng)物的活性、立體位阻,溶劑以及保護(hù)H原子等情況。(1)利用反應(yīng)物的活性及位阻

當(dāng)伯胺與鹵代烴反應(yīng)物之一位阻大,或反應(yīng)物之一活性低時(shí),產(chǎn)物較單一,主要得仲胺。如

這類反應(yīng)具有較大的實(shí)用價(jià)值,如抗瘧藥阿的平(Mepacrine,22)與局麻藥丁卡因(Tetracaine)中間體(23)的合成。(2)利用阻斷基

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?;蛘呃脕喠姿岫ヅc伯胺反應(yīng),對氮封鎖使其只剩一個(gè)活潑氫,然后烴化、水解也可得仲胺。芳香族的仲胺也可用上述類似的方法制備。另外,還可用苯胺與鹵代烴反應(yīng),生成仲胺、叔胺混合物,再通過酸酐乙酰化,或苯磺酰氯苯磺酰化,利用仲胺生成酰胺或磺酰胺,而叔胺不反應(yīng)的特點(diǎn),用稀酸提出得到的叔胺,再將酰胺脫?;蟮玫街侔贰4朔椒ǔS?,可同時(shí)制備芳香族的仲、叔胺。所用烴化劑除了鹵代烴外,還可用硫酸二甲酯、芳磺酸酯。

返回本節(jié)3.叔胺的制備

由于叔胺分子中不含活潑氫,所以叔胺的制備較伯、仲胺要簡單,由鹵代烴與仲胺反應(yīng)即可得叔胺。

4.聯(lián)芳胺的制備

由于鹵代芳烴活性低,又有位阻,不易與芳伯胺反應(yīng)。若加入銅粉(或銅鹽)催化,并與無水碳酸鉀共熱,可得二苯胺及其同系物,這個(gè)反應(yīng)稱為Ullmann反應(yīng)。

此反應(yīng)常用于聯(lián)芳胺的制備,消炎鎮(zhèn)痛藥氯滅酸(ChlofenamicAcid,26)及氟滅酸(FlufenamicAcid,27)即是用此方法制備的。返回本節(jié)用鹵代烴的O-烴化反應(yīng)原理:醇、酚中羥基氧原子上的氫具有一定的酸性,性質(zhì)活潑;在堿性條件下,可以被烴基取代,得到醚類,是制備結(jié)構(gòu)復(fù)雜的混合醚的常用方法。規(guī)律:

1.酚的酸性比醇強(qiáng),所以酚的烴化比醇的烴化更容易。

2.當(dāng)酚羥基的鄰位有羰基存在時(shí),難以烴化,需用特殊條件。

3.多元酚中酚羥基的酸性不同,選用合適的條件,可以進(jìn)行選擇性烴化。氧原子上的鹵化反應(yīng)Williamson合成:醇或酚在堿(鈉、氫氧化鈉、氫氧化鉀等)存在下,與鹵代烴反應(yīng)生成醚。是制備混合醚的有效方法。其過程如下:此反應(yīng)為親核取代反應(yīng),即ROˉ對鹵代烴中與鹵素相連的碳原子作親核取代。一、鹵代烴為烴化劑醇的活性一般較弱,需要在反應(yīng)中加入堿以生成親核試劑ROˉ,促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。醇的結(jié)構(gòu)不同,其反應(yīng)條件及操作方法也不相同活性小的醇,必須先與金屬鈉或氫氧化鈉作用生成醇鈉,再進(jìn)行烴化;活性大的醇,可不生成醇鈉,而是在反應(yīng)中加入氫氧化鈉等堿作為去酸劑,即可反應(yīng)。

1.醇或酚的影響(1)醇的結(jié)構(gòu)酚酸性比醇強(qiáng),在堿性條件下,很容易得到高收率的酚醚。如鎮(zhèn)痛藥鄰乙氧基苯甲酰胺(Ethenzamide)的合成。酚羥基易芐基化,將酚置于干燥的丙酮中,與氯化芐、碘化鉀、碳酸鉀回流,即得相應(yīng)的芐醚。請讀者思考,上例中氯化芐、碘化鉀、碳酸鉀、丙酮的作用各是什么?(2)酚的結(jié)構(gòu)鹵代烴的活性與其結(jié)構(gòu)及鹵原子有較大的關(guān)系。①當(dāng)烴基相同時(shí)不同鹵代烴的活性次序?yàn)椋篟F<RCl<RBr<RI;②當(dāng)鹵原子相同時(shí),隨烴基分子量的增大,鹵代烴的活性逐漸降低。鹵代烴中,RF的活性很小且本身不易制備,故很少應(yīng)用。RI的活性雖然大,但由于穩(wěn)定性差、不易制備、價(jià)格較貴等原因而應(yīng)用較少,應(yīng)用較多的是RCl和RBr。當(dāng)需引入分子量較大的長鏈烴基時(shí),一般常選用活性較大的RBr,且當(dāng)所用的鹵代烴的活性不夠大時(shí),可加入適量的碘化鉀,使鹵代烴中的鹵原子被置換成碘,而有利于烴化反應(yīng)。

2.鹵代烴的影響(1)鹵代烴的活性①一般原則:a.由于Williamson合成是在強(qiáng)堿條件下進(jìn)行的,所以一般不用叔鹵烷作為烴化試劑,因?yàn)槭妍u烷在堿性條件下易發(fā)生消除,生成烯烴。b.如果鹵原子相同,則伯鹵烷的反應(yīng)最好,仲鹵烷次之。c.氯芐和溴芐的活性較大,易于進(jìn)行烴化反應(yīng);d.氯苯和溴苯由于鹵原子與芳環(huán)存在p-π共軛,活性很差,烴化反應(yīng)較難進(jìn)行。②芳基-脂肪混合醚的制備

制備芳基-脂肪混合醚(Ar-O-R)時(shí),一般應(yīng)選用酚類與脂肪族的鹵代烴反應(yīng)。(2)鹵代烴的選擇鹵代醇在堿性條件下,可發(fā)生分子內(nèi)的Williamson反應(yīng),用于制備環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷及高環(huán)醚類化合物。如返回本節(jié)(3)分子內(nèi)的Williamson合成——環(huán)醚的制備①常加入氫氧化鈉、氫氧化鉀、鈉等強(qiáng)堿性物質(zhì),使ROH轉(zhuǎn)化成RO—,親核性增強(qiáng),加速反應(yīng)。②質(zhì)子溶劑會降低RO—的親核性,而極性非質(zhì)子性溶劑能夠增強(qiáng)RO—的親核性。因此,反應(yīng)中常采用極性非質(zhì)子性溶劑如DMSO、DMF、苯、甲苯等;③若被烴化物醇為液體,也可過量兼作溶劑使用;④還可將醇鹽懸浮在醚類(如乙醚、四氫呋喃、乙二醇二甲醚等)溶劑中進(jìn)行反應(yīng)。3.堿和溶劑(1)醇的氧烴化①由于酚的烴化比醇容易,所以常用的堿除了氫氧化鈉等強(qiáng)堿外,還可以用碳酸鈉(鉀)等弱堿。②反應(yīng)溶劑可用水、醇類、丙酮、DMF、DMSO、苯或二甲苯等。返回本節(jié)(2)酚的氧烴化用醛、酮的N-烴化反應(yīng)醛或酮在還原劑存在下,與氨及伯、仲胺反應(yīng),在氮原子上引入烴基的反應(yīng)稱為還原烴化反應(yīng)。1.還原劑反應(yīng)可使用的還原劑有:催化氫化(常用RaneyNi催化劑)、金屬鈉(或鈉汞齊)加乙醇、鋅粉、金屬負(fù)氫化物、甲酸等。如果還原劑是甲酸及其衍生物,則本反應(yīng)又叫Leuckart反應(yīng)。2.反應(yīng)特點(diǎn)及規(guī)律(1)制備伯胺(2)制備仲胺(3)制備叔胺3.反應(yīng)溶劑及其他此反應(yīng)常用醇類作溶劑,反應(yīng)條件溫和。反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)是沒有季銨鹽生成;

缺點(diǎn)使用氫氣,易燃、易爆,且需加壓,需加強(qiáng)安全操作。用烯烴等的O-烴化反應(yīng)醇對烯烴雙鍵進(jìn)攻,加成而生成醚。烯烴結(jié)構(gòu)中若無極性基團(tuán)存在,反應(yīng)不易進(jìn)行;只有當(dāng)雙鍵兩端連有吸電子基,才能反應(yīng)。

1.烯烴為烴化劑醇可與烯烴雙鍵進(jìn)行加成反應(yīng)生成醚,但對烯烴雙鍵旁邊沒有吸電子基團(tuán)存在時(shí),反應(yīng)不易進(jìn)行。只有當(dāng)雙鍵的位有羰基、氰基、酯基、羧基等存在時(shí),才較易發(fā)生烴化反應(yīng)。當(dāng)烯烴雙鍵的α位有羰基、氰基、酯基、羧基等吸電子基時(shí),醇可與烯烴雙鍵進(jìn)行加成反應(yīng)生成醚,實(shí)現(xiàn)醇的O-烴化。由于丙烯腈的烴化能力較弱,該反應(yīng)是可逆的,常使用過量的醇以提高氰乙基醚的收率,反應(yīng)結(jié)束后再回收過量的醇抗菌增效劑甲氧芐氨嘧啶中間體(14)的合成重氮甲烷(CH2N2)是較活潑的甲基化試劑,在乙醚、甲醇、氯仿或丙酮等溶劑中,可對酚羥基、羧羥基甲基化。在以重氮甲烷為烴化劑的反應(yīng)中,酚羥基或羧羥基的酸性越強(qiáng),反應(yīng)越容易進(jìn)行,所以,利用此性質(zhì)進(jìn)行多元酚的選擇性烴化。2.重氮甲烷烴化劑3.含氟烴化劑三氟甲磺酸酯(CF3SO2OR

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