精細(xì)有機(jī)合成單元反應(yīng) 與合成設(shè)計(jì) 第五章

第五章?；磻?yīng)(fǎnyìng)共六十五頁(yè)第五章?；磻?yīng)(fǎnyìng)在有機(jī)化合物分子(fēnzǐ)中的碳、氮、氧、硫等原子上引入脂肪族或芳香族酰基的反應(yīng)稱為?；磻?yīng)。RCOZ為?；瘎琙代表X、OCOR、OH、OR`、NHR`等，GH為被?；铮珿代表ArNH、R`NH、R`O、Ar等。共六十五頁(yè)5.1N-?；磻?yīng)(fǎnyìng)N-酰化是胺類化合物與?；瘎┓磻?yīng)，在氨基的氮原子上引入?；蔀轷０费苌铮怯袡C(jī)合成中一種(yīzhǒnɡ)重要的方法。常用的?；瘎┯恤人?、羧酸酐、酰氯、酯以及烯酮類化合物。胺類的?；磻?yīng)有兩種目的：一種是將酰基保留在最終產(chǎn)物中；另一種是為了保護(hù)氨基。共六十五頁(yè)(1)羧酸例如甲酸、乙酸、草酸等。(2)酸酐例如乙酐、順丁烯二酸酐、鄰苯二甲酸酐、1,8-萘二甲酸酐以及二氧化碳(碳酸酐)和一氧化碳(甲酸酐)等。(3)酰氯如光氣(碳酸二酰氯)、乙酰氯、苯甲酰氯、苯磺酰氯、三聚氯氰、三氯化磷、三氯氧磷等。某些(mǒuxiē)酰氯不易制成工業(yè)品，這時(shí)可用亞硫酰氯在無(wú)水介質(zhì)中作?；瘎涓碑a(chǎn)物都是氣體，易分離。最常用(chánɡyònɡ)的?；瘎┲饕校汗擦屙?yè)(4)羧酸(suōsuān)酯例如氯乙酸乙酯、乙酰乙酸乙酯等。(5)酰胺例如尿素、N,N’-二甲基甲酰胺等。(6)其它例如雙乙烯酮、二硫化碳等。共六十五頁(yè)5.1.1N-酰化反應(yīng)(fǎnyìng)歷程Z=OH，OCOR，Cl或OR共六十五頁(yè)N-?；磻?yīng)的難易，與胺類化合物和酰化劑的反應(yīng)活性，以及空間效應(yīng)都有密切的關(guān)系，氨基氮原子上的電子云密度(mìdù)愈大，空間阻礙愈小，則反應(yīng)活性愈強(qiáng)。伯胺>仲胺脂肪胺>芳香胺在芳香胺類化合物中，芳環(huán)上有給電子取代基時(shí)，反應(yīng)活性增加，反之，有吸電子基團(tuán)(jītuán)時(shí)，反應(yīng)活性下降。共六十五頁(yè)酰化反應(yīng)(fǎnyìng)活性大?。呼人?lt;酸酐<酰氯芳香族酰氯的反應(yīng)活性較脂肪族酰氯為低。共六十五頁(yè)5.1.2用羧酸(suōsuān)的?；捎隰人岬孽；芰^弱，一般只適用于堿性較強(qiáng)的胺類進(jìn)行(jìnxíng)?；榱似胶庀蛴乙?，通常取過(guò)量的羧酸，或者同時(shí)移去反應(yīng)生成的水。移去反應(yīng)生成水的方法是在反應(yīng)中加入甲苯或二甲苯進(jìn)行共沸蒸餾，脫出水分。也可用化學(xué)脫水劑移去反應(yīng)生成的水，如五氧化磷、三氯氧磷、三氯化磷等。共六十五頁(yè)1.高溫熔融脫水酰化法此法可用于穩(wěn)定(wěndìng)銨鹽的脫水。例如，向冰醋酸中通入氨氣生成乙酸銨，然后逐漸加熱到180~220℃進(jìn)行脫水，即得到乙酰胺。用同樣方法可制得丙酰胺。此法也可用于高沸點(diǎn)羧酸和胺類的?；?。例如苯甲酸和苯胺逐漸加熱到225℃進(jìn)行脫水可制得N-苯甲酰苯胺。脫水的方法主要(zhǔyào)有以下幾種：共六十五頁(yè)此法主要用于乙酸與芳胺的N-?；?。例如，將乙酸和苯胺加熱至沸騰(fèiténg)，用精餾法先蒸出含水稀乙酸，然后減壓蒸出多余的乙酸，即可得到N-乙酰苯胺。用類似的方法可制得鄰甲基乙酰苯胺、對(duì)甲基乙酰苯胺、對(duì)甲氧基乙酰苯胺等中間體。2.反應(yīng)精餾(jīnɡliú)脫水?；ü擦屙?yè)此法主要用于甲酸(jiǎsuān)(沸點(diǎn)100.8℃)與芳胺的N-?；磻?yīng)。因?yàn)榧姿岷退姆悬c(diǎn)非常接近，不能用一般精餾法分離，所以必須加入甲苯、二甲苯等惰性溶劑，并用共沸蒸餾法蒸出反應(yīng)生成的水。用此法可制得N-甲酰苯胺、N-甲基-N-甲酰苯胺等中間體。應(yīng)該指出，有些酰化過(guò)程在高溫時(shí)容易生成焦油物，使產(chǎn)品顏色變深，而且用羧酸不易?；耆榱撕?jiǎn)化工藝過(guò)程，常常不使用羧酸，而使用價(jià)格較貴的酸酐或酰氯作酰化劑。3.溶劑(róngjì)共沸蒸餾脫水?；ü擦屙?yè)為了加速N-酰化反應(yīng)，有時(shí)需加入少量(shǎoliàng)的強(qiáng)酸作為催化劑。共六十五頁(yè)關(guān)于強(qiáng)酸的催化作用，也有人認(rèn)為(rènwéi)是幫助?；瘎┲械拿撾x基Z的消除形成?；茧x子，從而增大?；瘎┑姆磻?yīng)活性。共六十五頁(yè)用于N-?；聂人嶂饕羌姿?jiǎsuān)或乙酸。共六十五頁(yè)2-羥基-3-萘甲酸(jiǎsuān)(簡(jiǎn)稱2，3-酸)和苯胺或其衍生物進(jìn)行N-?；傻玫揭幌盗猩?，用于制備冰染染料。這類?；磻?yīng)的通式為：例：共六十五頁(yè)反應(yīng)中的2,3-酸是很弱的?；瘎c芳胺的?；^(guò)程是在三氯化磷存在(cúnzài)下進(jìn)行的。按反應(yīng)時(shí)2,3-酸的形態(tài)可分為酸式法及鈉鹽法兩種。(1)酸式法?；目偡磻?yīng)式共六十五頁(yè)這種酰化反應(yīng)(fǎnyìng)實(shí)際可能按兩種途徑完成，一種可能是三氯化磷先與2,3-酸生成酰氯，然后再與芳胺發(fā)生?；磻?yīng)(fǎnyìng)。共六十五頁(yè)另一種可能(kěnéng)是三氯化磷先與芳胺生成磷氮化合物，然后再與2,3-酸作用。共六十五頁(yè)（2）鈉鹽法2,3-酸在氯苯中與堿先中和生成2,3-酸鈉鹽，蒸出部分氯苯帶走反應(yīng)(fǎnyìng)生成的水，然后再與芳胺及三氯化磷完成?；磻?yīng)(fǎnyìng)。共六十五頁(yè)5.1.3用羧酸(suōsuān)酐的N-?；磻?yīng)時(shí)沒(méi)有水生成，因此是不可逆的。酸酐的酰化活性較羧酸為強(qiáng)，除了(chúle)用于?；咀寤蚍枷阕宀吠?，還能用于較難?；陌?。如仲胺、以及芳環(huán)上含有吸電子基團(tuán)的芳胺類。最常用的酸酐是乙酐。共六十五頁(yè)乙酐在室溫下的水解速度很慢，因此對(duì)于反應(yīng)(fǎnyìng)活性較高的胺類，在室溫下用乙酐進(jìn)行?；瘯r(shí)，反應(yīng)(fǎnyìng)可在水介質(zhì)中進(jìn)行，因?yàn)轷；磻?yīng)(fǎnyìng)的速度大于乙酐水解反應(yīng)(fǎnyìng)的速度。共六十五頁(yè)如，從間苯二胺單鹽酸鹽的水溶液制間氨基(ānjī)-N-乙酰苯胺鹽。共六十五頁(yè)5.1.4用酰氯的N-?；@類反應(yīng)是不可逆的。酰氯是比相應(yīng)的酸酐更活潑的?；瘎?。許多酰氯比相應(yīng)的酸酐容易制備(zhìbèi)，因此常常用酰氯作酰化劑。最常用的酰氯有長(zhǎng)碳鏈脂肪酸的酰氯、芳羧酸氯、芳磺酰氯、光氣和三聚氯氰等。共六十五頁(yè)酰氯都是相當(dāng)活潑的酰化劑，其用最一般只需要稍稍超過(guò)(chāoguò)理論量即可。?；臏囟纫膊恍枰?，有時(shí)甚至要在0℃或更低的溫度下反應(yīng)。由于?；a(chǎn)物常常是固態(tài)的，用酰氯的N-?；磻?yīng)必須在適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)中進(jìn)行。如果酰氯的N-?；俣缺弱Ｂ鹊乃馑俣瓤斓枚?，反應(yīng)可在水介質(zhì)中進(jìn)行。如果酰氯較易水解，就需要使用惰性有機(jī)溶劑，例如苯、甲苯、氯苯、醋酸、氯仿、二氯乙烷等。共六十五頁(yè)（1）用脂肪(zhīfáng)羧酸酰氯?；擦屙?yè)（2）用芳羧酸(suōsuān)酰氯及芳磺酰氯酰化共六十五頁(yè)利用光氣作為?；瘎饕?zhǔyào)來(lái)合成脲衍生物及異氰酸酯。（3）用光氣(ɡuānɡqì)?；擦屙?yè)5.1.5用其他(qítā)?；瘎┑腘-?；?）用二乙烯(yǐxī)酮?；蚁┩墓I(yè)制法是由乙酸在高溫（800oC)下裂解生成乙烯酮，然后再進(jìn)行二聚而成，乙烯酮與胺的作用，比與羥基化合物的作用快的多，因此可以在羥基存在下使氨基選擇性?；?。乙酰乙酰芳胺共六十五頁(yè)共六十五頁(yè)（2）用三聚(sānjù)氯氰?；矍桴Ｂ仁侨矍杷岬娜Ｂ?。在三聚氰酰氯分子中，三個(gè)氯原于依次與胺或氨的反應(yīng)活性是不同的。三聚氰酰氯本身相當(dāng)活潑，一酰化時(shí)要在0℃左右進(jìn)行。在三氯苯環(huán)上引入一個(gè)給電子的氨基后，另外(lìnɡwài)兩個(gè)氯原子的反應(yīng)活性下降，所以選擇合適的反應(yīng)溫度和水介質(zhì)的pH值，可以制得一?；?、二酰化物或三?；?。共六十五頁(yè)共六十五頁(yè)5.1.6N-?；磻?yīng)(fǎnyìng)終點(diǎn)在芳胺的?；a(chǎn)物中，未反應(yīng)的芳胺能夠發(fā)生重氮化，而?；飫t不能。利用這一特性可在濾紙上作滲圈試驗(yàn)，定性(dìngxìng)檢查?；K點(diǎn)。此外利用重氮化方法還可以進(jìn)行定量測(cè)定，用標(biāo)準(zhǔn)亞硝酸鈉溶液滴定末反應(yīng)的芳胺控制其含量在0.5%以下。共六十五頁(yè)5.1.7?；乃?shuǐjiě)?；乃?shuǐjiě)穩(wěn)定性：PhCO->CH3CO->HCO-共六十五頁(yè)5.2C-?；磻?yīng)(fǎnyìng)C-?；窃诜辑h(huán)上引入?；?，制備芳酮或芳醛的反應(yīng)過(guò)程，它是以酰鹵或酸酐(suāngān)為?；瘎瑢?duì)芳環(huán)進(jìn)行親電取代的反應(yīng)，屬于F-C反應(yīng)中的重要一類。共六十五頁(yè)5.2.1C-?；磻?yīng)(fǎnyìng)歷程共六十五頁(yè)不管是那一種反應(yīng)歷程，生成的芳酮總是和AlCl3形成1：1的絡(luò)合物。因?yàn)榻j(luò)合物中的AlCl3不能再起催化作用，所以每摩爾酰氯在理論上要消耗(xiāohào)1molAlCl3。實(shí)際上要過(guò)量10~50%。共六十五頁(yè)當(dāng)用酸酐(suāngān)作?；瘎r(shí)，它首先與AlCl3作用生成酰氯。酸酐參與?；磻?yīng)(fǎnyìng)，理論上需消耗2摩爾三氯化鋁。共六十五頁(yè)5.2.2影響(yǐngxiǎng)因素5.2.2.1被?；锏慕Y(jié)構(gòu)(jiégòu)當(dāng)芳環(huán)上有給電子基時(shí)，酰化反應(yīng)就容易進(jìn)行。因?yàn)轷；牧Ⅲw位阻比較大，所以?；饕鼗蛲耆剡M(jìn)入芳環(huán)上已有取代基的對(duì)位。當(dāng)對(duì)位被占據(jù)時(shí)，則進(jìn)入鄰位。氨基雖然也是活化基，但是它容易同時(shí)發(fā)生N-酰化，因此在C-酰化以前應(yīng)該先對(duì)氨基進(jìn)行過(guò)渡性N-?；右员Ｗo(hù)。共六十五頁(yè)當(dāng)芳環(huán)上有吸電子基時(shí)，?；磻?yīng)就較難進(jìn)行。因此，在芳環(huán)引入一個(gè)?；?，芳環(huán)被鈍化不易發(fā)生(fāshēng)多酰化、脫?；头肿又嘏诺雀狈磻?yīng)。所以C-?；氖章士梢院芨摺９擦屙?yè)共六十五頁(yè)5.2.2.2?；瘎┑慕Y(jié)構(gòu)(jiégòu)酰鹵>酸酐(suāngān)>羧酸RCOI>RCOBr>RCOCl>RCOF共六十五頁(yè)5.2.2.3催化劑路易斯酸，AlBr3催化活性較好。但最常用(chánɡyònɡ)的強(qiáng)催化劑是無(wú)水三氯化鋁。它的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)廉易得，催化活性高，技術(shù)成熟。缺點(diǎn)是產(chǎn)生大量含鋁鹽廢液，對(duì)于活潑的芳香族化合物在C-?；瘯r(shí)容易引起副反應(yīng)。質(zhì)子(zhìzǐ)酸，HF催化活性較好。共六十五頁(yè)5.2.2.4溶劑(róngjì)在Friedel-Crafts反應(yīng)中，芳酮-AlCl3絡(luò)合物大都是固體或粘稠(zhānchóu)的液體，為了使反應(yīng)物具有良好的流動(dòng)性，常常需要使用有機(jī)溶劑。1.用過(guò)量的低沸點(diǎn)芳烴作溶劑例如在由鄰苯二甲酸酐與苯制鄰苯甲?；郊姿釙r(shí)，可用量6～7倍的苯作溶劑，因?yàn)楸揭子诨厥绽?。共六十五?yè)2.用過(guò)量的酸化劑作溶劑(róngjì)例如3，5-二甲基叔丁苯在用乙酐酰化時(shí)可以用冰醋酸作溶劑。3.另外(lìnɡwài)加入適當(dāng)?shù)娜軇┏Ｓ玫挠袡C(jī)溶劑有硝基苯、二氯乙烷、四氯化碳、二硫化碳和石油醚等。

硝基苯能與AlCl3形成絡(luò)合物，該絡(luò)合物易溶于硝基苯而呈均相。但其活性低，只用于對(duì)AlCl3催化作用敏感的反應(yīng)。

二硫化碳不能溶解AlCl3，是非均相反應(yīng)。且二硫化碳不穩(wěn)定，常含有其他硫化物而有惡臭，因此只用于需要溫和條件的情況。二氯乙烷雖然不能溶解AlCl3，但是能溶解酰氯與AlCl3的絡(luò)合物，因此是均相反應(yīng)。但應(yīng)該注意在較高溫度下，它可能會(huì)參與芳環(huán)上的取代反應(yīng)。石油醚也不能溶解AlCl3，但是它相當(dāng)穩(wěn)定，可用作由異丁苯與乙酰氯制對(duì)異丁基苯乙酮的溶劑。溶劑還會(huì)影響?；M(jìn)入芳環(huán)的位置。

共六十五頁(yè)5.2.3用酰氯的C-酰化C-?；磻?yīng)生成的芳酮與三氯化鋁的絡(luò)合物需用水分解，才能分離出芳酮。水解時(shí)要釋放較大熱量，故?；a(chǎn)物放入水中階段特別小心，避免(bìmiǎn)局部過(guò)熱。共六十五頁(yè)

脂肪族酰鹵中烴基的結(jié)構(gòu)對(duì)反應(yīng)(fǎnyìng)影響較大，當(dāng)?；摩?碳原子是叔碳時(shí)，容易在AlCl3作用下形成叔碳正離子而使反應(yīng)所得產(chǎn)物主要是烷基化物。共六十五頁(yè)5.2.4用羧酸(suōsuān)酐的C-?；枚狒M(jìn)行苯環(huán)(běnhuán)的C-酰化是一類重要的反應(yīng)。共六十五頁(yè)Clemmensen還原(huányuán)羧酸(suōsuān)的C烷基化共六十五頁(yè)5.2.5用其他(qítā)酰化劑的C-?；捎?yóuyú)含有羥基、甲氧基、二烷氨基、酰氨基的芳香族化合物都比較活潑，為了避免C-?；瘯r(shí)發(fā)生副反應(yīng)。通常選用溫和的催化劑，例如無(wú)水氯化鋅，有時(shí)也選用聚磷酸。共六十五頁(yè)Hoesch反應(yīng)(fǎnyìng)（間接?；?/p>

腈類化合物與氯化氫在路易斯酸氯化鋅催化下，與含羥基或烷氧基的芳烴進(jìn)行反應(yīng)，可生成(shēnɡchénɡ)相應(yīng)的酮亞胺，再經(jīng)水解得含羥基或烷氧基的芳香酮的反應(yīng)。其他酰化反應(yīng)共六十五頁(yè)機(jī)理(jīlǐ)共六十五頁(yè)Gattermann反應(yīng)(fǎnyìng)(Hoesch反應(yīng)(fǎnyìng)的特例)一種(yīzhǒnɡ)方法是氰化氫法，即以氫氰酸和氯化氫為酰化劑，氯化鋅或三氯化鋁為催化劑，使芳環(huán)上引入一個(gè)甲?；９擦屙?yè)共六十五頁(yè)另一種(yīzhǒnɡ)方法是用一氧化碳和氯化氫在催化劑三氯化鋁、氯化亞銅存在下，與芳環(huán)反應(yīng)使芳環(huán)上引入一甲?；?。此法被稱作一氧化碳法。共六十五