《烃化反应碳原子上的烃化反应讲稿.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《烃化反应碳原子上的烃化反应讲稿.ppt（42页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、关于烃化反应碳原子上的烃化反应第一页，讲稿共四十二页哦2掌握掌握Friedel-Crafts烷基化反应和活泼亚甲基烷基化反应和活泼亚甲基C-烃化反烃化反应的基本概念、反应机理、反应的影响因素以及在药物应的基本概念、反应机理、反应的影响因素以及在药物合成中的重要应用；合成中的重要应用；基本要求基本要求了解炔烃的了解炔烃的C-烃化反应的相关内容烃化反应的相关内容;熟悉格氏试剂的熟悉格氏试剂的C-烃化反应的相关内容。烃化反应的相关内容。第二页，讲稿共四十二页哦3一、芳烃的烃化一、芳烃的烃化(alkylation of aromatic hydrocarbons)Friedel-Crafts烷基化反应
2、（重点）烷基化反应（重点）Friedel-Crafts反应反应是芳香族化合物的亲电取代反应是芳香族化合物的亲电取代反应。1877年，由法国化学家查尔斯年，由法国化学家查尔斯傅里德（傅里德（Friedel,C.）和美国）和美国化学家詹姆斯化学家詹姆斯克拉夫茨（克拉夫茨（Crafts,J.）共同发现。该反应主）共同发现。该反应主要分为两类：要分为两类：烷基化反应烷基化反应和酰基化反应。和酰基化反应。第三页，讲稿共四十二页哦4 引入的烃基可为：引入的烃基可为：脂肪链烷基、环烷基、芳烷基脂肪链烷基、环烷基、芳烷基 催化剂：催化剂：烃化剂：烃化剂：卤代烃、烯、醇、醚、酯卤代烃、烯、醇、醚、酯 芳香族化合
3、物：芳香族化合物：Brnsted 酸：酸：HF、H2SO4、H3PO4等等Lewis 酸：酸：AlCl3、FeCl3、SbCl5、BF3、ZnCl2、TiCl4等等取代芳烃取代芳烃、酚、酚醚、芳胺、芳醛、芳香羧酸、酚、酚醚、芳胺、芳醛、芳香羧酸、杂环芳烃杂环芳烃(如呋喃、噻吩、吲哚等如呋喃、噻吩、吲哚等)第四页，讲稿共四十二页哦5F-C烃化反应是碳正离子对芳环的亲电进攻。烃化反应是碳正离子对芳环的亲电进攻。碳正离子来自卤代烃与碳正离子来自卤代烃与Lewis酸的络合物、质子化的醇及质酸的络合物、质子化的醇及质子化的烯等。子化的烯等。1.反应机理反应机理第五页，讲稿共四十二页哦6（1）烃化剂结构的
4、影响）烃化剂结构的影响 R的结构如有利于碳正离子的生成，烃化反应易进行。的结构如有利于碳正离子的生成，烃化反应易进行。R为叔为叔烃基或苄基时，最易反应；烃基或苄基时，最易反应；R为仲烃基时次之；伯烃基最慢为仲烃基时次之；伯烃基最慢，应采用更强的催化剂或反应条件。，应采用更强的催化剂或反应条件。烃基结构的影响烃基结构的影响2.影响因素影响因素第六页，讲稿共四十二页哦7卤原子的影响卤原子的影响卤代烃的活性也决定于卤原子。卤代烃的活性也决定于卤原子。AlCl3催化卤代催化卤代正丁烷与苯反应时，活性顺序为正丁烷与苯反应时，活性顺序为F Cl Br I。第七页，讲稿共四十二页哦8（2）芳环结构的影响）芳
5、环结构的影响 芳环上有芳环上有给电子给电子基团基团(Electron-Donating Group)时，时，有利于反应的进行如有利于反应的进行如Me、OMe等等。如果环上含有如果环上含有吸电子基团吸电子基团(Electron-Withdrawing Group)，如如NO2、SO3H、CN、和与环直接相连的、和与环直接相连的羰羰基基(包括醛、酮、羧酸和酯包括醛、酮、羧酸和酯)的芳环底物、使芳环活性降低的芳环底物、使芳环活性降低，Friedel-Crafts烷化反应不易发生。烷化反应不易发生。第八页，讲稿共四十二页哦9相同条件下，下列化合物进行傅相同条件下，下列化合物进行傅-克（克（Friede
6、l-Crafts）烷基）烷基化反应的活性顺序是（化反应的活性顺序是（）。）。A.1234；B.2314；C.2134；D.4132随堂练习题随堂练习题第九页，讲稿共四十二页哦10 为什么为什么Lewis酸如酸如AlCl3、BF3等催化烷氧基化合物或芳等催化烷氧基化合物或芳胺类化合物时催化剂常常活性很低或失去活性？胺类化合物时催化剂常常活性很低或失去活性？注意注意：第十页，讲稿共四十二页哦11第十一页，讲稿共四十二页哦12（3）催化剂的影响）催化剂的影响Lewis酸的活性顺序：酸的活性顺序：Brnsted 酸（质子酸）的活性顺序：酸（质子酸）的活性顺序：AlBr3 AlCl3 SbCl5 FeC
7、l3 TeCl2 SnCl4 TiCl4 TeCl4 BiCl3 ZnCl2HF H2SO4 P2O5 H3PO4Lewis酸中无水酸中无水AlCl3为最常用，因其为最常用，因其催化活性强！催化活性强！价格便宜！价格便宜！第十二页，讲稿共四十二页哦13（1）烃基的异构化：制备稳定的烷基芳烃）烃基的异构化：制备稳定的烷基芳烃氯代正丙烷在氯代正丙烷在AlCl3存在下，生成丙基正离子，该正离子可转存在下，生成丙基正离子，该正离子可转变成更稳定的异丙基碳正离子，然后进攻苯环得异丙苯。变成更稳定的异丙基碳正离子，然后进攻苯环得异丙苯。3.应用特点应用特点第十三页，讲稿共四十二页哦14第十四页，讲稿共四十
8、二页哦15（2）烃基的定位：烷基芳烃的位置选择性）烃基的定位：烷基芳烃的位置选择性一般符合定位规律，一般符合定位规律，高温高温下易得不正常的间位产物下易得不正常的间位产物第十五页，讲稿共四十二页哦16（3）氯甲基化反应（氯甲基化反应（Blanc反应）反应）(掌握掌握)在在无水无水ZnCl2存在下，芳烃与存在下，芳烃与甲醛及氯化氢作用甲醛及氯化氢作用，芳环上，芳环上的氢原子被的氢原子被氯甲基氯甲基(-CH2Cl)取代取代，称氯甲基化反应，称氯甲基化反应(chloromethylation reaction)(Blanc反应反应)。Blanc反应的应用很广，因为反应的应用很广，因为 CH2Cl可以
9、转变成：可以转变成：CH2CN、CH2OH、CHO、CH2COOH、CH2NMe2、CH3第十六页，讲稿共四十二页哦17苯可以与苯可以与多卤化物多卤化物、甲醛甲醛、环氧乙烷环氧乙烷等在等在AlCl3催化下烃化。催化下烃化。（4）其它烃化剂的应用其它烃化剂的应用第十七页，讲稿共四十二页哦18地芬诺酯中间体的合成地芬诺酯中间体的合成地芬诺酯地芬诺酯，用于急慢性功能性腹泻及慢性肠炎，用于急慢性功能性腹泻及慢性肠炎第十八页，讲稿共四十二页哦19哌克昔林哌克昔林，又名心舒宁，为钙拮抗药，具有抑制Ca2+内流作用，能舒张血管平滑肌，明显扩张冠状动脉，增加冠脉血流量。哌克昔林中间体的合成哌克昔林中间体的合成
10、第十九页，讲稿共四十二页哦20普尼拉明中间体的合成普尼拉明中间体的合成普尼拉明普尼拉明，又名心可定，可用于心绞痛的防治。又能抑制心室的传导和减弱心肌收缩力，对早搏和室性心动过速有一定效果。第二十页，讲稿共四十二页哦21延胡索乙素中间体的合成延胡索乙素中间体的合成延胡索乙素延胡索乙素，又名四氢巴马汀，罗通定片主要成分，胃肠、肝胆系统疾病的钝痛止痛效果好，对外伤 等剧痛效果差；有镇痛、镇静、催眠及安定作用。可用于暂时性失眠。第二十一页，讲稿共四十二页哦22Friedel-Crafts 烷基反应的特点：烷基反应的特点：反应引入的烷基为活化基，因此单烷化产物将更易反应引入的烷基为活化基，因此单烷化产物
11、将更易于发生烷化于发生烷化，产物常为二或多烷化混合物。选择适当的，产物常为二或多烷化混合物。选择适当的溶剂或高温等条件可得单烷化产物。溶剂或高温等条件可得单烷化产物。反应是可逆的反应是可逆的。Friedel-Crafts烷化反应只有在动力学控烷化反应只有在动力学控制条件下才遵守通常的定位规律。若温度较高，反应时间制条件下才遵守通常的定位规律。若温度较高，反应时间较长，反应受热力学控制，则常得到更为稳定的间位产物较长，反应受热力学控制，则常得到更为稳定的间位产物。第二十二页，讲稿共四十二页哦23多于多于3个碳的卤代烃、醇、烯烃烷化时常发生异构化。个碳的卤代烃、醇、烯烃烷化时常发生异构化。含强吸电
12、子基的芳环含强吸电子基的芳环(或称钝化的芳烃或称钝化的芳烃)，不发生，不发生Friedel-Crafts反应。反应。强吸电子基团如强吸电子基团如NO2、SO3H、CN、NH(R)3+或与环直接相连的羰基或与环直接相连的羰基(包括醛、酮、包括醛、酮、酯羧酸等酯羧酸等)化合物。化合物。具有具有NHR、NR2、NH2(有时有时OR基基)等活化基等活化基的芳环，由于催化剂的芳环，由于催化剂(Lewis酸，酸，AlCl3等等)常与这些基常与这些基团发生络合，使催化剂失去活性团发生络合，使催化剂失去活性，故上述基团不仅不能，故上述基团不仅不能促进促进Friedel-Crafts反应进行，反而使反应进行，反
13、而使 Friedel-Crafts反反应更难进行。应更难进行。第二十三页，讲稿共四十二页哦24二、炔烃的二、炔烃的C-烃化烃化(C-alkylation of alkyne)（了解）（了解）乙炔及其它末端炔（乙炔及其它末端炔（RCCH）由于它们分子中有两个或一）由于它们分子中有两个或一个氢原子和碳碳三键相连，因而具有酸性，在液氨中与强碱个氢原子和碳碳三键相连，因而具有酸性，在液氨中与强碱如氨基钠作用可得炔化钠，炔化钠作为亲核试剂与卤代烃及如氨基钠作用可得炔化钠，炔化钠作为亲核试剂与卤代烃及羰基化合物反应生成炔烃衍生物。羰基化合物反应生成炔烃衍生物。第二十四页，讲稿共四十二页哦25Kenkich
14、i Sonogashira（1931.10-）Sonogashira偶联反应偶联反应(Sonogashira Coupling)Tetrahedron Lett.1975,50,4467.1956年 大阪大学理学部化学科卒業（中川正澄教授）1961年 大阪大学大学院理学研究科博士課程修了1961年 大阪大学産業科学研究所助手1966年 工科大学奨学生1968年 大阪大学産業科学研究所助教授1981年 大阪市立大学原子力基礎研究所教授1989年 大阪市立大学工学部教授1995年 大阪市立大学名誉教授1995年 福井工業大学工学部教授2004年 退職薗頭健吉薗頭健吉第二十五页，讲稿共四十二页哦26
15、三、格氏试剂的三、格氏试剂的C-烃化烃化(C-alkylation of Grignard reagent)（熟悉）（熟悉）1901年，年，法国化学家维克多法国化学家维克多格林尼亚（格林尼亚（Victor Grignard）发现，）发现，有机卤素化合物（卤有机卤素化合物（卤代烷、活泼卤代芳烃）与金属镁在绝对无水乙代烷、活泼卤代芳烃）与金属镁在绝对无水乙醚中反应形成有机镁试剂，醚中反应形成有机镁试剂，称为称为“格林尼亚试格林尼亚试剂剂”，简称，简称“格氏试剂格氏试剂”(Grignard reagent)。Victor Grignard（1871.05-1935.12）Nobel prize in
16、 chemistry in 1912第二十六页，讲稿共四十二页哦27格氏试剂与卤代烃或羰基化合物的反应格氏试剂与卤代烃或羰基化合物的反应第二十七页，讲稿共四十二页哦28抗抑郁药抗抑郁药-多塞平多塞平的合成的合成（掌握）（掌握）多塞平多塞平，用于治疗抑郁症及焦虑性神经症，用于治疗抑郁症及焦虑性神经症第二十八页，讲稿共四十二页哦29四、羰基化合物四、羰基化合物位的位的C-烃化（烃化（-alkylation of carbonyl compounds）1.活泼亚甲基化合物的活泼亚甲基化合物的C-烃化烃化（重点）（重点）亚甲基上连有吸电子基团，使亚甲基上氢原子的活性增大亚甲基上连有吸电子基团，使亚甲基
17、上氢原子的活性增大，成为，成为活性亚甲基活性亚甲基。-二酮、二酮、-羰基酸酯、丙二酸酯、丙二腈、腈基乙酸酯羰基酸酯、丙二酸酯、丙二腈、腈基乙酸酯、芳基乙腈芳基乙腈等活性亚甲基在醇盐作用下与卤代烃反应，发等活性亚甲基在醇盐作用下与卤代烃反应，发生生C-烃化产物。烃化产物。第二十九页，讲稿共四十二页哦30反应机理反应机理第三十页，讲稿共四十二页哦31影响因素影响因素吸电子基团的强弱顺序：吸电子基团的强弱顺序：-NO2 -COR -SO2R -CN -COOR -SOR -Ph被烃化物的结构的影响被烃化物的结构的影响亚甲基旁的活性基团吸亚甲基旁的活性基团吸电子能力越强电子能力越强，越易于形成碳，越易
18、于形成碳负离子，烃化反应越易于发生。负离子，烃化反应越易于发生。第三十一页，讲稿共四十二页哦32碱的影响碱的影响 碱性越强碱性越强，CH2 上的氢原子越容易失去，烃化反应易进上的氢原子越容易失去，烃化反应易进行；行；根据活性根据活性CH2上氢原子的活性，可选择不同的碱，醇钠最常用上氢原子的活性，可选择不同的碱，醇钠最常用。t-BuONa i-PrONa EtONa MeONa第三十二页，讲稿共四十二页哦33副反应的影响副反应的影响消除反应消除反应用仲或叔卤代烃进行烃化反应时，用仲或叔卤代烃进行烃化反应时，仲或叔卤代烃在碱性条件下会发生消仲或叔卤代烃在碱性条件下会发生消除反应，生成烯烃类副产物。
19、除反应，生成烯烃类副产物。脱羧反应脱羧反应当丙二酸酯或氰基乙酸酯的烃化产物在乙醇钠、乙醇溶液中长当丙二酸酯或氰基乙酸酯的烃化产物在乙醇钠、乙醇溶液中长时间加热时，时间加热时，可发生脱羧副反应。可发生脱羧副反应。第三十三页，讲稿共四十二页哦34应用实例应用实例1-异戊巴比妥异戊巴比妥中间体的合成中间体的合成催眠镇静药催眠镇静药 异戊巴比妥异戊巴比妥烷基的引入规则：烷基的引入规则：先体积大先体积大基团后体积小基团基团后体积小基团第三十四页，讲稿共四十二页哦35应用实例应用实例2-咳必清咳必清中间体的合成中间体的合成咳必清咳必清，又名喷托维林，能选择性地抑制咳嗽中枢，并对呼吸道粘膜有局部麻醉作用。常
20、用于上呼吸道感染引起的无痰干咳和百日咳等。第三十五页，讲稿共四十二页哦36应用实例应用实例3-哌替啶哌替啶中间体的合成中间体的合成哌替啶哌替啶，又名杜冷丁，为人工合成的阿片受体激动剂，属于苯基哌啶衍生物，是一种临床应用的合成镇痛药。第三十六页，讲稿共四十二页哦37应用实例应用实例4-维拉帕米维拉帕米中间体的合成中间体的合成维拉帕米维拉帕米，抗心律失常药，为一种钙离子内流的抑制剂，在心脏，钙离子内流受抑制使窦房结和房室结的自律性降低。第三十七页，讲稿共四十二页哦38自学内容自学内容2.醛、酮、羧酸衍生物的醛、酮、羧酸衍生物的位位C-烃化烃化（自学）（自学）3.烯胺的烯胺的C-烃化烃化（自学）（自学）4.相转移催化反应相转移催化反应（自学）（自学）第三十八页，讲稿共四十二页哦39小结小结 芳烃的芳烃的Friedel-Crafts烷基化反应（重点）烷基化反应（重点）炔烃的炔烃的C-烃化反应烃化反应 格氏试剂的格氏试剂的C-烃化反应烃化反应 活泼亚甲基的活泼亚甲基的C-烃化反应（重点）烃化反应（重点）第三十九页，讲稿共四十二页哦40本本章章小小结结第四十页，讲稿共四十二页哦41下一次课程预习内容下一次课程预习内容第三章第三章 酰化反应酰化反应（Acylation Reaction）第四十一页，讲稿共四十二页哦感谢大家观看感谢大家观看第四十二页，讲稿共四十二页哦