高等有機(jī)化工工藝學(xué) 第十一章 酰胺和酰亞胺ppt課件

1、第十一章第十一章 酰胺和酰亞胺酰胺和酰亞胺第一節(jié)第一節(jié) N-?；磅；癗-烴化反響烴化反響一、氨或胺與羧酸的酸化反響 羧酸與胺的反響是合成酰胺的重要由方法。 反響是一個(gè)平衡反響，因此采用過(guò)量的反響物之一或除去反響中生成的水，均有利于平衡向產(chǎn)物方向轉(zhuǎn)移。 除去水的方法通常是在反響物中參與苯或甲苯進(jìn)展共沸蒸餾。假設(shè)為不揮發(fā)的羧酸與胺反響時(shí)，可在直接加熱的同時(shí)蒸出生成的水。假設(shè)為揮發(fā)性的氨或胺，那么可將氨或胺通入到熔融的羧酸中進(jìn)展反響。 將 -羥基乙酸及芐胺于90共熱，并蒸出生成的水及過(guò)量的芐胺，那么生成。 -羥基乙酰基芐胺。將氨氣通人到加熱至185的丁酸中，以84的產(chǎn)率生成丁酰胺 采用化學(xué)脫水劑

2、亦可移去反響生成的水。 五氧化二磷、三氯氧磷、三氯化磷等含磷化合物均為運(yùn)用較早的脫水劑。 此外，三苯基磷多鹵代甲烷、三苯基磷NBS、三苯基磷二硫化合物、三苯基磷硫酰胺、三苯基磷-六氯丙酮、二苯氧基磷酰氯(PhO)2POCl、亞磷酸酯-苯并三氮唑、N苯基氯磷酰胺苯酯PhOPNHC6H5Cl、苯并三氮唑的含磷衍生物如(苯并三氮唑-1-基氧)三(二甲氨基)的六氟磷酸鹽(BOP)、(苯并三氮唑I基氧)三(吡咯烷基)的六氟磷酸鹽(PyBOP)，以及1-羥基-7-氮雜苯并三氮唑的含磷衍生物如HATU、(7-氮雜苯并三氮唑-1-基氧)三(吡咯烷基) 的六氟磷酸鹽(PyAOP)和HAPyU等都是有效的縮合劑，

3、它們具有產(chǎn)率高、條件溫暖的特點(diǎn)，已被廣泛用于肽的合成。 除上述磷試劑外，三甲基氯硅烷、四氯化硅、四氯化鈦、三氟化硼-乙醚、二環(huán)己基碳二亞胺(DCC)、雙異丙基碳二亞胺、3-乙基-1-(3-二甲基丙基)碳二亞胺,N，N羰基雙咪唑三氟甲磺酸鹽(CBMIT)、碘化-1-甲基-2-鹵吡啶鹽、對(duì)硝基苯磺酰氯(NsCl)，苯磺酰氯、甲基及對(duì)甲苯磺酰氯、焦碳酸二叔酯BocO、N,N,N,N-四甲基丁二酰亞胺基脲的四氟硼酸鹽(TSTU)、三(2，6-二甲氧基苯基)鉍等均是羧酸與胺縮合的有效試劑。 以下羧酸與DCC于四氫呋喃中反響，首先生成活性酯，繼而與胺反響，以90的產(chǎn)率生成酰胺。丁二酰胺于220一225加熱

4、，即生成丁二酰亞胺。二、 氨或胺與酰鹵的?；错?酰鹵與氨或胺作用是合成酰胺的最簡(jiǎn)便的方法。 脂肪族、芳香族胺均可用酰鹵迅速酰化，以較高的產(chǎn)率(80一90)生成酰胺。 由于酰氯與胺反響通常是放熱的，有時(shí)甚至極為猛烈，因此通常在冰冷卻下進(jìn)展反響，亦可運(yùn)用一定量的溶劑以減緩反響速度。 常用的溶劑為二氯乙烷、乙醚、苯、四氯化碳、甲苯等。 由于堿可中和反響生成的鹵化氫，因此反響常用堿作縛酸劑。除了Na2CO3, K2CO3，NaOH，KOH等無(wú)機(jī)堿之外，常用的有機(jī)堿有三乙胺、吡啶、喹啉等。 酒石酸酰氯與芐胺在四氫呋喃中于冰浴下反響，順利的生成酰胺，而酒石酸的構(gòu)型堅(jiān)持不變 某些金屬如鋅、錫能催化酰胺的生

5、成。 在多肽合成中，用鋅做催化劑，可快速高產(chǎn)率的生成肽鍵，反響可在甲苯或四氫呋喃中進(jìn)展，氨基酸不發(fā)生消旋化OClO鄰苯二胺在LiCl催化下，可在室溫下被乙酸酐高產(chǎn)率的?；癁槎阴｀彵蕉啡?、氨或胺與酸酐的酰化反響 酸酐與酰鹵類似，亦可作胺的?；瘎?，但酸酐的活性比相應(yīng)的酰鹵弱，因此它與胺的反響速度比酰鹵慢。 反響可被酸催化，常用的催化劑為硫酸、過(guò)氧酸等。最近發(fā)現(xiàn)LiCl為一高效的催化劑。除胺可被?；猓返柠}酸鹽亦可被?；?。 伯胺、仲胺均能與乙酐順利反響，但脂肪族伯胺與乙酐反響往往生成N-乙酰化及N，N-二乙?；幕旌衔铮瑑烧叩谋壤c伯胺的構(gòu)造有關(guān)。 構(gòu)造為RRCH2NH2的伯胺乙酰化時(shí)，主要生

6、成N，N-二乙?；a(chǎn)物； 構(gòu)造為RRCHNH2的伯胺乙?；瘯r(shí)，那么生成N-乙?；癗，N-二乙酰化的混合物。 構(gòu)造為RR1R2CNH2的伯胺乙酰化時(shí)，僅得N-乙酰化產(chǎn)物。四、氨或胺與酯的?；错?酯的氨解被廣泛用于酰胺的合成。氨及非位阻胺是常用的氨化劑，其中前者的運(yùn)用更為普通。 L-苯丙氨酸甲酯與濃氨水在室溫下反響，即可高產(chǎn)率的生成相應(yīng)的酰胺，并且氨基酸的構(gòu)型堅(jiān)持不變。在氮?dú)饩S護(hù)下，哌嗪與酯共熱，可高產(chǎn)率的生成N-?；哙骸?酯的氨解速度與酯及胺的構(gòu)造有關(guān)。通常酯的氨解被堿性試劑所催化。許多活性酯(如氰基甲酯、對(duì)硝基苯酯、異丙烯酯等)在溫暖條件下即能與胺迅速反響，已被廣泛用于肽鏈的合成。 對(duì)硝

7、基苯酯是常用的活性酯.芐氧羰基-L-哺氨酰-L-亮氨酸對(duì)硝基苯酯在三乙胺存在下，可與甘氨酸乙酯鹽酸鹽順利反響OClOCarbobenzoxy chloride 五、氨或胺與酰胺的?；错?自學(xué)六、氨或胺與酰疊氮的?；错懽詫W(xué)七、氨或胺與乙烯酮的?；错?自學(xué)八、胺與一氧化碳的化反響 自學(xué)九、酰胺及酰亞胺的N-烴化反響 酰胺與強(qiáng)堿反響可生成酰胺的金屬鹽，它可進(jìn)一步與鹵代烴或硫酸二烴酯作用生成N-烴基酰胺。常用的強(qiáng)堿試劑為氨基鈉液氮、氫氧化鈉的DMSO或DMF溶液，叔丁醇鉀的乙醚溶液、乙醇鈉的乙醇溶液等。 芳酰胺與氫化鈉在甲苯中回流，酰胺被去質(zhì)子化構(gòu)成鈉鹽，在季銨鹽存在下，生成N，N-二烴基芳酰胺

8、。 在氫氧化鉀存在下，酰胺與鹵代烴在強(qiáng)極性非質(zhì)子性溶劑如二甲基亞砜中，可順利進(jìn)展N-烴化。本法的特點(diǎn)是可以防止運(yùn)用如氨基鈉、氫化鈉等強(qiáng)堿性金屬試劑。 在相轉(zhuǎn)移催化劑四丁基硫酸氫銨存在下，用氫氧化鈉水溶液或固體氫氧化鈉碳酸鉀作堿，可分別在芳基酰胺N原子上引入一個(gè)或兩個(gè)烷基，反響操作方便，產(chǎn)率高。 除了用鹵代烴作烷化劑外，烯烴在適當(dāng)?shù)臈l件下也能與酰胺發(fā)生N-烴化反響。 鄰苯二甲酰亞胺在NaOH存在下，用光照即可與環(huán)己烯反響，生成N-環(huán)己基鄰苯二甲酰亞胺。第二節(jié) C?；错懸?、芳烴與氨基甲酰氯的酰化反響 芳香族化合物與氨基甲酰氯發(fā)生Friedel-crafts反響，可將酰胺基導(dǎo)入芳核，生成芳酰胺。N

9、-未取代的氨基甲酰氯反響時(shí)，其產(chǎn)率比N-取代的氨基甲酰氯高。芳核上有鄰、對(duì)位定位基時(shí)，有利于反響進(jìn)展；芳核上有間位定位基那么不利于反響的進(jìn)展。 將氨基甲酰氯及三氯化鋁在苯中混合，然后在冷卻下參與聯(lián)苯，于50一80加熱反響，那么生成聯(lián)苯4-甲酰胺。 在三氯化鋁存在下，鄰二甲氧基苯與N，N-二苯基甲酰氯于二氯甲烷中反響，生成N，N-二苯基-3，4-二甲氧基苯甲酰胺。二、芳烴或烯烴與異氰酸酯的?；错?在三氯化鋁催化下，芳烴與異氰酸酯反響，亦可使芳核上導(dǎo)人氨羰基，生成N-烴基取代芳酰胺。異氰酸烷酯和異氰酸芳酯均能順利反響，其中芳酯更為活潑，幾乎以定量產(chǎn)率生成N-芳基芳酰胺。反響的歷程是異氰酸由首先與

10、三氯化鋁構(gòu)成絡(luò)合物，繼而對(duì)芳烴進(jìn)展親電進(jìn)攻。假設(shè)芳環(huán)帶有給電子取代基時(shí)，那么有利于反響進(jìn)展。 將異氰酸苯酯滴人到三氯化鋁與苯的混合物中，并于80反響即以定量產(chǎn)率生成N-苯基苯甲酰胺。第三節(jié) 加成反響一、腈的水解 腈水解成羧酸時(shí)，酰胺是反響的中間產(chǎn)物，假設(shè)適當(dāng)控制反響條件，可停頓在酰胺階段。腈的水解可在酸性介質(zhì)中進(jìn)展，常用的酸性試劑有濃硫酸、鹽酸、磷酸、三氟甲磺酸、溴化氫的甲酸溶液。 5-氟-2，4-二溴苯腈在90硫酸中加熱，以良好的產(chǎn)率水解成酰胺。 腈的水解亦可在堿性介質(zhì)中進(jìn)展，但它的運(yùn)用范圍沒有上述酸性水解普遍。由于在堿性溶液中，生成的酰胺比腈更容易進(jìn)一步水解成羧酸，常用的堿性試劑有氫氧化鈉

11、水溶液、強(qiáng)堿性離子交換樹脂等。 在強(qiáng)堿性離子交換樹脂存在下，脂肪族二腈進(jìn)展水解以良好的產(chǎn)率生成氰基取代的酰胺。 腈進(jìn)展堿性水解的另一有效方法是腈與過(guò)氧化氫的堿性溶液反響。反響通常是放熱的，過(guò)氧化氫的濃度以3一30為宜。 在二甲基亞砜溶液中，對(duì)甲氧基芐腈在30的過(guò)氧化氫和催化量的碳酸鉀作用下，可快速高產(chǎn)率的生成對(duì)甲氧基苯乙酰胺。在脲與過(guò)氧化氫加合物(UHP)催化下，腈即可在室溫下水解成酰胺。二、有機(jī)金屬化合物與異氰酸酯的加成 格氏試劑與異氰酸酯在乙醚中于室溫反響，可高產(chǎn)牢地生成N-取代酰胺。由于格氏試劑易內(nèi)鹵代烴制得，而N-取代酰胺通常是良好的晶體，因此本法可作為有機(jī)分析中制備鹵代烴衍生物的方法

12、。 三、酰胺與醛的加成 在中性或堿性條件下，酰胺或酰亞胺與甲醛能迅速反響，高產(chǎn)率地生成N-羥甲基酰胺或N-羥甲基酰亞胺。但是分子量較大的醛進(jìn)展上述反響時(shí)，由于進(jìn)一步的縮合，結(jié)果生成N，N-亞甲基雙酰胺。 將苯乙酰胺、4碳酸鉀水溶液、40甲醛水溶液的混合物共熱至溶解，那么生成N羥基苯乙酰胺。四、烯烴與腈的加成水解(Ritter反響) 在強(qiáng)酸催化下，烯烴與腈能發(fā)生加成水解反響，是合成N-取代酰胺的重要方法。反響歷程是：烯烴首先構(gòu)成碳正離子，再與腈構(gòu)成活性中間體，繼而水對(duì)它進(jìn)展親核加成生成酰胺。 最常用的酸性催化劑為85一95的硫酸，此外多聚磷酸、甲酸、三氟化硼及其他Lewis酸等也可用子此類反響。

13、 將異丁烯氣體通人到冰醋酸濃硫酸的乙腈溶液中，在室溫下進(jìn)展反響，那么生成N-叔丁基乙酰胺。 Ritter反響不僅適用于烯烴，凡在酸的作用下能構(gòu)成碳正離子的化合物如醇、鹵代烴、,-不飽和羰基化合物等均可發(fā)生上述反響。 在濃硫酸存在下，從芐基-4-羥基4-苯基六氫吡啶與乙腈作用，高產(chǎn)率地生成相應(yīng)的酰胺。假設(shè)把乙腈換成氰化鈉，那么主要生成烯烴，而不是酰胺第四節(jié) 氧化及復(fù)原反響一、胺的氧化 叔胺可借催化氧化或化學(xué)氧化法，生成甲酰胺。此外，芳基仲胺亦可被順利氧化，但脂肪族仲胺氧化時(shí)，普通產(chǎn)率較低。由于N，N-二乙基苯胺能氧化成N-乙基甲酰苯胺，因此以為在反響過(guò)程中，首先脫氫生成烯胺，再進(jìn)一步氧化。 高錳

14、酸鉀、高錳酸三乙基節(jié)銨(BTAP)、活性二氧化錳、三氧化鉻-吡啶等均是叔胺氧化的良好試劑。 三丁胺與BTAP在二氯甲烷中于室溫反響，即高產(chǎn)率的生成N，N-二丁基丁酰胺 在相轉(zhuǎn)移催化劑(PTC)存在下，三芐胺被BTAP氧化成相應(yīng)的酰胺，不僅反響條件溫暖，而且產(chǎn)率很高。 N，N-二甲苯胺與過(guò)量的活性二氧化錳在氯仿中于室溫反響，即以良好的產(chǎn)率生成酰胺。 叔胺亦可被催化氧化，其中鉑是有效的催化劑。本法的持點(diǎn)是底物中的N-甲基首先被氧化，因此可以在分子中有N-芐基、N-乙基存在的情況下，使甲基選擇的發(fā)生氧化。 在鉑催化下，N,N-二甲基芐胺可選擇性的氧化成N-甲基-N-芐基甲酰胺。二、亞胺的氧化 亞胺可

15、由醛與胺縮合制得，因此亞胺氧化成酰胺的反響，可看成是由醛合成N-烴基酰胺的良好方法。芳醛與芳伯胺構(gòu)成的亞胺可被鉻酰氯直接氧化成酰胺。 苯甲醛與苯胺構(gòu)成的亞胺與鉻酰氯在四氯化碳中反響，可生成苯甲酰苯胺 亞胺氧化成酰胺的另一條道路是用過(guò)氧酸氧化亞胺構(gòu)成氮雜環(huán)氧乙烷，再用硫酸亞鐵銨處置，可進(jìn)一步氧化成酰胺。 苯甲醛與叔丁胺縮合構(gòu)成的亞胺，在二氯甲烷中用過(guò)氧乙酸氧化，生成N-叔丁基-1-苯基氮雜環(huán)氧乙烷，繼而用硫酸亞鐵銨水溶液處置，即以98的產(chǎn)率生成N-叔丁基苯甲酰胺。亞胺與過(guò)酸構(gòu)成的氮雜環(huán)氧乙烷亦可熱裂解生成酰胺 在氰化鈉及胺的存在下，用活性二氧化錳氧化芳醛或,-不飽和醛，可一步合成酰胺.本法具有操

16、作簡(jiǎn)便、產(chǎn)率高的特點(diǎn)。三、異羥肟酸的復(fù)原 異羥肟酸可由酯與羥胺反響制得，可用化學(xué)試劑或催化氫化復(fù)原，高產(chǎn)率的生成相應(yīng)的酰胺。 在活性鎳催化下月桂酸構(gòu)成的異羥肟酸可被氫氣復(fù)原成月桂酰胺。四、酰疊氮的復(fù)原 ?；B氮化合物在適當(dāng)?shù)膹?fù)原劑作用下可生成相應(yīng)的酰胺。 普通情況下硼氫化鈉不能復(fù)原疊氮化合物，但在反響體系中參與催化量的硫酸銅時(shí)，那么反響能順利進(jìn)展。 而硼氫化鋅不需求催化劑存在即可復(fù)原酰基疊氮化合物。此外，三甲基氯硅烷和二碘化釤也是有效的復(fù)原劑。 在催化量的硫酸銅作用下，對(duì)硝基苯甲酰疊氮在甲醇溶液中，可用NaBH4復(fù)原，高產(chǎn)率的生成酰胺，4-位取代基的電負(fù)性對(duì)反響產(chǎn)率影響不大。 苯甲酰基疊氮以硼

17、氫化鋅復(fù)原，可得苯甲酰胺。苯基上的取代基對(duì)產(chǎn)物影響很大。假設(shè)苯環(huán)對(duì)位取代基為供電子基，那么生成酰胺；假設(shè)為吸電子基，那么酰疊氮被復(fù)原成醇。第五節(jié) 重排反響一、肟的重排(Beckmann重排) 酮肟重排生成酰胺的反響，廣泛用于肟構(gòu)造的測(cè)定，在某些特殊情況下亦用于合成。常用的重排試劑有濃硫酸、五氯化磷、五氧化二磷、二氯亞砜、三氯氧磷等。假設(shè)生成的酰胺是水溶性的，那么用三氟乙酐作重排試劑，可得到更好的結(jié)果。重排時(shí)，與肟的羥基處于反式的烴基優(yōu)先重排。 普通而言，脂肪芳香混合酮構(gòu)成肟時(shí)，只生成芳基與羥基處于反式的產(chǎn)物。不對(duì)稱的二芳酮及脂肪酮往往生成反式及順式肟的混合物，因此它們重排時(shí)生成兩種酰胺的混合物

18、。 將環(huán)己酮肪加到濃硫酸中，在光照下進(jìn)展重排，即以86的產(chǎn)率生成-庚內(nèi)酰胺。二苯甲酮與鹽酸羥胺在甲酸二氧化硅催化下，可一步生成N-苯基苯甲酰胺 除了用強(qiáng)酸、強(qiáng)脫水劑作催化劑外，近年來(lái)發(fā)現(xiàn)，三氯化鋁、六次甲基磷胺、高錸酸銨等均可作為Beckmann重排的有效催化劑。 環(huán)戊酮肟中參與3eq的三氯化鋁，加熱重排，可定量生成?-已內(nèi)酰胺。二、羰基化合物與疊氮酸作用(schmidt重排 在酸催化下，酮與疊氮酸于室溫下反響，可生成N-烴基取代酰胺。疊氮酸可由疊氮化鈉與濃硫酸在氯仿或苯中反響制得；亦可將疊氮化鈉直接加到酮與硫酸的混合物中生成。它在反響機(jī)理上與Backmann重排類似在三氯乙酸存在下，苯乙酮與疊氮化鈉于60反響，優(yōu)先生成乙酰苯胺 除疊氮酸外，烷基疊氮化