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1、n概述概述nN-酰化酰化nO-酰化（酯化）酰化（酯化）nC-酰化酰化第第1111章章 酰化酰化 (Acylation)11.1.1 11.1.1 定义定义 有机化合物分子中与有机化合物分子中与C原子、原子、N原子、原子、O原子或原子或S原原子相连的氢子相连的氢被酰基取代被酰基取代的反应叫做的反应叫做酰化酰化反应。反应。11.1 11.1 概述概述硫酸硫酸硫酰基硫酰基砜基砜基羰基羰基碳酰基碳酰基（羧基）（羧基）碳酸碳酸甲酰基（醛基）甲酰基（醛基）甲酸甲酸乙酰基乙酰基乙酸乙酸苯磺酰基苯磺酰基苯甲酰基苯甲酰基 酰基酰基指的是从指的是从含氧含氧的的无机酸和有机酸无机酸和有机酸的分子中除的分子中除去一个
2、或几个去一个或几个羟基羟基后剩余的基团。后剩余的基团。OAcOAc-11.1.2 11.1.2 酰化剂酰化剂PhCOOH,HCOOH,CH3COOH,HOOCCOOH 2H2O（2）酸酐酸酐：CO2(碳酸酐碳酸酐)CO(甲酸酐甲酸酐)（3）酰氯）酰氯（1）羧酸羧酸(OAc)(OAc)2 2O O（5）酰胺）酰胺（6）其他：如双乙烯酮、二硫化碳）其他：如双乙烯酮、二硫化碳（4）羧酸酯）羧酸酯 ClCH2COOC2H5,CH3COCH2COOC2H53)脂肪族酰化剂中，烷基碳链越长活性越低。4）芳香族酰化剂中，芳环上含有供电子基团时活性低，含有吸电子基团时活性高。5）对于酯类，凡由强酸形成的酯，常
3、用作烷化剂（硫酸二甲酯类）；凡由弱酸形成的酯，才可作酰化剂；1+2+3+酰化剂的反应活性酰化剂的反应活性 仲醇仲醇 叔醇叔醇 酚酚（酯化速度）（酯化速度）（2 2）无位阻）无位阻 有位阻有位阻（3 3）叔醇（易于质子化脱水成烯烃）叔醇（易于质子化脱水成烯烃）和酚的酯化一般和酚的酯化一般不用羧酸，而用不用羧酸，而用酸酐，酰氯或羧酸加酸酐，酰氯或羧酸加PClPCl3 3P266表11-2p-共轭效应使O上的电子云密度减小，亲核性减弱。羧酸的结构羧酸的结构对酯化反应的影响对酯化反应的影响羧酸的结构对平衡常数的影响不如醇显著。羧酸的结构对平衡常数的影响不如醇显著。1 1）羧酸分子中）羧酸分子中碳链增长
4、碳链增长，酯化速率明显下降；，酯化速率明显下降；2 2）羧基）羧基相邻的相邻的C C上有支链时上有支链时，酯化速率下降；，酯化速率下降；3 3）脂肪族脂肪族羧酸酯化反应速率明显大于羧酸酯化反应速率明显大于芳基羧酸芳基羧酸。P266表11-3氧的孤对电子和苯环发生了p-共轭，使得孤对电子的电子云向苯环偏移,-OH很难离去酯化催化剂酯化催化剂1)常用的酸性催化剂为常用的酸性催化剂为浓硫酸、盐酸或苯磺酸浓硫酸、盐酸或苯磺酸，2)Lewis酸如酸如BF3，AlCl3,ZnCl2,3)可选用可选用锡盐锡盐（SnO或草酸亚锡或草酸亚锡SnC2O4）、）、有机钛酸酯有机钛酸酯（钛酸四烃基酯）、（钛酸四烃基酯
5、）、4)硅胶、聚苯乙烯磺酸型硅胶、聚苯乙烯磺酸型阳离子交换树脂阳离子交换树脂。升高反应温度，可以加快酯化反应速率，但使用升高反应温度，可以加快酯化反应速率，但使用浓硫酸浓硫酸作催化剂时，脱水温度不宜超过作催化剂时，脱水温度不宜超过160。避免醇脱水成。避免醇脱水成烯烃，醚或碳化。烯烃，醚或碳化。11.3.2 11.3.2 用用酸酐酸酐的酯化的酯化用羧酸酐和醇合成酯类的反应通式：用羧酸酐和醇合成酯类的反应通式：反应历程：反应历程：反应特点：反应特点：1、酸酐为、酸酐为较强酰化剂较强酰化剂，适用于较难反应的，适用于较难反应的酚类及空酚类及空间阻碍较大的叔羟基间阻碍较大的叔羟基衍生物的直接酯化；衍生
6、物的直接酯化；2、反应没有水生成，不可逆；、反应没有水生成，不可逆；3、为了加速反应的进行，可、为了加速反应的进行，可加酸性或碱性催化剂加酸性或碱性催化剂。常用的催化剂为常用的催化剂为硫酸、高氯酸硫酸、高氯酸、氯化锌、三氯化铁、氯化锌、三氯化铁、吡吡啶、无水乙酸钠啶、无水乙酸钠、对甲苯磺酸或叔胺等，其中以、对甲苯磺酸或叔胺等，其中以硫酸、硫酸、吡啶和无水乙酸钠最为常用吡啶和无水乙酸钠最为常用单酯的制备单酯的制备只利用酸酐中的一个羧基只利用酸酐中的一个羧基，反应不生成水，是一个不，反应不生成水，是一个不可逆反应，可在较温和条件下进行。可逆反应，可在较温和条件下进行。水杨水杨酸甲酯酸甲酯乙酰基乙酰
7、基水杨酸水杨酸甲酯甲酯双酯的制备：用环状酸酐可制取双酯，反应分两步进行：双酯的制备：用环状酸酐可制取双酯，反应分两步进行：第一步：生成单酯；第一步：生成单酯；第二步：由单酯生成双酯。例如：第二步：由单酯生成双酯。例如：双酯的制备双酯的制备在双酯中最重要的是在双酯中最重要的是邻苯二甲酸的各种二烷基酯邻苯二甲酸的各种二烷基酯，它，它们都是重要的增塑剂。们都是重要的增塑剂。11.3.3 11.3.3 用用酰氯酰氯的酯化的酯化用酰氯和醇合成酯类的反应通式：用酰氯和醇合成酯类的反应通式：反应特点：反应特点：1、酰氯为强酰化剂，适用于、酰氯为强酰化剂，适用于较难反应的酚类较难反应的酚类及及空间阻碍较空间阻
8、碍较大的叔羟基大的叔羟基衍生物的直接酯化。衍生物的直接酯化。2、反应有、反应有HCl生成，不可逆。生成，不可逆。凡是对凡是对HClHCl较为敏感的醇类，较为敏感的醇类，特别是叔醇，要加适量碱，如碳酸钠、乙酸钠、吡啶、特别是叔醇，要加适量碱，如碳酸钠、乙酸钠、吡啶、三乙三乙胺等，一般分批加碱。胺等，一般分批加碱。3、脂肪族酰氯的活性通常比芳香族酰氯为高，尤以乙酰氯、脂肪族酰氯的活性通常比芳香族酰氯为高，尤以乙酰氯为高。为高。酯的交换法是指用一种酯的交换法是指用一种容易制备的酯容易制备的酯与醇，与醇，酸或另一种酯作用制备所需的酯，反应可按酸或另一种酯作用制备所需的酯，反应可按下式三种类型进行：下式
9、三种类型进行：醇解醇解（最常用）（最常用）13.3.4 13.3.4 酯交换（用酯交换（用酯的酯化酯的酯化）酸解酸解交换交换（一）酯的醇解（一）酯的醇解反应特点：反应特点：1、一般总是把酯分子中的、一般总是把酯分子中的伯醇基伯醇基由另一由另一高沸点的伯醇基所替高沸点的伯醇基所替代代，甚至还可以由仲醇基所替代。，甚至还可以由仲醇基所替代。2、醇解反应是可逆反应，为使反应向右方进行，、醇解反应是可逆反应，为使反应向右方进行，一般常用过一般常用过量的反应醇量的反应醇，或，或将反应生成的醇不断地蒸出将反应生成的醇不断地蒸出，以完善酯交换，以完善酯交换反应。反应。3、酯的醇解反应可用酸、酯的醇解反应可用
10、酸(硫酸、干燥氯化氢或对甲苯磺酸硫酸、干燥氯化氢或对甲苯磺酸)或或碱碱(通常是醇钠通常是醇钠)催化催化。酸催化的醇解反应历程如下：酸催化的醇解反应历程如下：碱催化的醇解反应历程如下：碱催化的醇解反应历程如下：（二）酯的酸解（二）酯的酸解该方法特别适用于合成该方法特别适用于合成二元酸单酯及羧酸乙烯酯二元酸单酯及羧酸乙烯酯等等例如：例如：丙烯酸甲酯十二酸十二酸丙烯酯（三）酯的互换（三）酯的互换（应用范围较窄）（应用范围较窄）条件：反应生成的酯中至少有一种酯条件：反应生成的酯中至少有一种酯 (如如RCOORRCOOR)的的沸点要比另一种酯沸点要比另一种酯(R(R”COORCOOR)低得多低得多。例如
11、：例如：甲酸甲酯甲酸甲酯11.4 C-11.4 C-酰化酰化 C-酰化指的是酰化指的是C原子上的原子上的H被酰基取代，主要被酰基取代，主要应用于芳环的应用于芳环的C-酰化，用于制备酰化，用于制备芳酮芳酮，芳醛芳醛和和芳羧酸。（芳羧酸。（烷基烷基C-H键太稳定，很能发生键太稳定，很能发生C-酰化酰化）当当RH，产物为醛；当，产物为醛；当ROH，产物为羧酸；其他为酮，产物为羧酸；其他为酮 11.4.1 C-11.4.1 C-酰化制芳酮酰化制芳酮酰化剂：羧酰氯、酸酐或羧酸酰化剂：羧酰氯、酸酐或羧酸催化剂：酸性催化剂催化剂：酸性催化剂AlCl3反应历程：亲电取代反应（傅氏酰基化反应）反应历程：亲电取代
12、反应（傅氏酰基化反应）亲电质点：亲电质点：11.4.1.1 11.4.1.1 反应历程反应历程以酰氯为酰化剂以酰氯为酰化剂配合物芳酮与三氯化铝的配合物遇水即分解为芳酮：芳酮与三氯化铝的配合物遇水即分解为芳酮：说明：无论是哪一种反应历程，生成的说明：无论是哪一种反应历程，生成的芳酮芳酮总是与总是与三氯化三氯化铝铝形成摩尔比为形成摩尔比为1:1的配合物的配合物，而与，而与芳酮结合的三氯化铝芳酮结合的三氯化铝不再具有催化作用不再具有催化作用。因此。因此C-酰化反应时，每摩尔酰氯在理酰化反应时，每摩尔酰氯在理论上要消耗论上要消耗1摩尔三氯化铝，而实际上三氯化铝用量还要摩尔三氯化铝，而实际上三氯化铝用量
13、还要过量过量1050。n以酸酐为酰化剂以酸酐为酰化剂总反应方程式：总反应方程式：要使酸酐中的要使酸酐中的两个酰基两个酰基都参加反应，每摩尔酸酐理论上要都参加反应，每摩尔酸酐理论上要消耗消耗3摩尔摩尔AlCl3。（转化率不高）（转化率不高）11.4.1.2 11.4.1.2 被酰化物结构被酰化物结构的影响的影响1)1)芳环上有供电子取代基（芳环上有供电子取代基（-CH-CH3 3，-OH-OH，-OR-OR，-NR-NR2 2，-NHAcNHAc）反应容易进行，）反应容易进行，主要主要进入该取代基的对位，且可进入该取代基的对位，且可使用使用无水氯化锌、多聚磷酸无水氯化锌、多聚磷酸等温和催化剂；等
14、温和催化剂；含有含有NHNH2 2时必时必须先保护再酰化须先保护再酰化 2)当芳环上引入第一个酰基后，很难再引入第二个酰基。当芳环上引入第一个酰基后，很难再引入第二个酰基。对于稠环类或者电子云密度大的芳烃可以引入两个酰基，对于稠环类或者电子云密度大的芳烃可以引入两个酰基，如萘则在两个芳环上可分别引入一个酰基。如萘则在两个芳环上可分别引入一个酰基。3)3)芳环上有吸电子取代基芳环上有吸电子取代基(-Cl,-NO(-Cl,-NO2 2,-SO,-SO3 3H,-COR)H,-COR)，C-C-酰化酰化反应难进行。（反应难进行。（如硝基苯可以作为如硝基苯可以作为C-C-酰化反应溶剂酰化反应溶剂）4)
15、4)杂环化合物，富杂环化合物，富电子的杂环容易发生电子的杂环容易发生C-C-酰化反应，酰酰化反应，酰基一般进入杂原子的基一般进入杂原子的位（位（位被占据，则进入位被占据，则进入位）位）C-酰化反应中常用催化剂有酰化反应中常用催化剂有路易斯酸和质子酸路易斯酸和质子酸，其作用是，其作用是为了为了增强酰基碳原子上的正电荷增强酰基碳原子上的正电荷，提高亲电试剂的反应能力。，提高亲电试剂的反应能力。路易斯酸的催化活性大小次序为：路易斯酸的催化活性大小次序为：质子酸的催化活性大小次序为：质子酸的催化活性大小次序为：11.4.1.3 C-11.4.1.3 C-酰化的酰化的催化剂催化剂n常用催化剂常用催化剂
16、无水三氯化铝无水三氯化铝强催化剂强催化剂 无水氯化锌无水氯化锌 多聚磷酸多聚磷酸 三氟化硼三氟化硼温和催化剂温和催化剂11.4.1.4 C-11.4.1.4 C-酰化的溶剂酰化的溶剂 以无水三氯化铝作催化剂时，生成的以无水三氯化铝作催化剂时，生成的芳酮芳酮-三氯化铝三氯化铝配合物在反应温度下的状态配合物在反应温度下的状态不同，反应体系不同。不同，反应体系不同。液态：液态：无需使用溶剂无需使用溶剂固态：使用溶剂固态：使用溶剂过量的液态过量的液态被酰化物被酰化物/酰化试剂酰化试剂惰性惰性有机溶剂有机溶剂二氯甲烷二氯甲烷四氯化碳四氯化碳1,2-二氯乙烷二氯乙烷二硫化碳二硫化碳石油醚石油醚硝基苯硝基苯
17、（1）用过量的低沸点芳烃作溶剂）用过量的低沸点芳烃作溶剂（2）用过量的酰化剂作溶剂）用过量的酰化剂作溶剂.二氯甲烷、二氯甲烷、四氯化碳、四氯化碳、1,2-二氯乙烷、二硫化碳、石油醚、二氯乙烷、二硫化碳、石油醚、硝基苯硝基苯（3）惰性有机溶剂）惰性有机溶剂1、Vilsmeier反应反应此法是用此法是用N,N-二取代甲酰胺二取代甲酰胺作为作为C-酰化剂，在酰化剂，在三氯氧磷三氯氧磷等促进等促进剂的参与下，向芳环或杂环上引入醛基。反应通式可表示如下：剂的参与下，向芳环或杂环上引入醛基。反应通式可表示如下：.11.4.2 C-11.4.2 C-甲酰化制芳醛甲酰化制芳醛N,N-二取代甲酰胺和三氯氧磷用量
18、为二取代甲酰胺和三氯氧磷用量为1:1，均过量，均过量25%-40%，应用最广泛。，应用最广泛。反应实例反应实例注意：注意：Vilsmeier反应只适用于反应只适用于芳环上或杂环上电子云密度芳环上或杂环上电子云密度较高的活泼化合物较高的活泼化合物的的C-甲酰化制芳醛。甲酰化制芳醛。2、Reimer-Tiemann反应反应酚酚与氯仿在碱性溶液中加热生成与氯仿在碱性溶液中加热生成邻位及对位羟基苯甲醛邻位及对位羟基苯甲醛。含有羟基的喹啉、吡咯、茚等杂环化合物也能进行此反应。含有羟基的喹啉、吡咯、茚等杂环化合物也能进行此反应。常用的碱溶液是氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠水溶液，产物常用的碱溶液是氢氧化钠、碳酸
19、钾、碳酸钠水溶液，产物一般以邻位为主，少量为对位产物一般以邻位为主，少量为对位产物。如果两个邻位都被占。如果两个邻位都被占据则进入对位。不能在水中起反应的化合物可吡啶中进行，据则进入对位。不能在水中起反应的化合物可吡啶中进行，此时只得邻位产物。此时只得邻位产物。反应机理反应机理首先氯仿在碱溶液中形成首先氯仿在碱溶液中形成活泼的亲电质点二氯卡宾活泼的亲电质点二氯卡宾，与酚的，与酚的负离子（负离子（）发生亲电取代形成中间体（发生亲电取代形成中间体（），（，（）从溶）从溶剂或反应体系中获得一个质子，同时羰基的剂或反应体系中获得一个质子，同时羰基的-氢离开形成氢离开形成（）或（）或（），（），（）经水
20、解得到醛。）经水解得到醛。11.4.3 C-11.4.3 C-酰化制芳酸（酰化制芳酸（C-C-羧化）羧化）COCO2 2作为酰化试剂对芳环作为酰化试剂对芳环C-C-酰化形成芳基羧酸，仅酰化形成芳基羧酸，仅仅适用于仅适用于活泼的酚类羧基化活泼的酚类羧基化。n 2,3-2,3-酸酸人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。