02 烃化反应.ppt

第1页：第二章 烃化反应章节封面

第二章 烃化反应 Hydrocarbylation Reaction

本章讲述有机物分子中碳、氮、氧被烃基取代的反应，分别按氧原子、氮原子与碳原子上的烃化反应展开。

第2页：烃化反应的定义

定义

有机物分子中 C、N、O 被烃基取代的反应。

烃基范围

包括饱和、不饱和、脂肪、芳香四类烃基。

第3页：烃化反应的分类：按成键形式

分类（按形成键的形式）

• C—OH（醇或酚羟基）变为 —OR，生成醚。
• C—N（NH3）变为伯胺、仲胺、叔胺。
• C—C 成键的烃化。

第4页：烃化反应的分类：按反应历程

分类（按反应历程）

• SN1 历程
• SN2 历程
• 亲电取代历程

第5页：烃化剂的种类

分类（按烃化剂的种类）

第6页：烃化反应在药物中的应用

应用：通过氮原子上的烃基取代可显著改变药物活性，源文件给出丁卡因的药效为普鲁卡因的 10 倍这一实例，建议对照原课件图片补充结构对比。

第7页：本章学习重点

学习重点

• 氧原子上的烃化反应历程、烃化剂种类、特点及应用范围。
• 氮原子上的烃化反应历程、烃化剂种类、特点及应用范围。
• 伯胺的制备方法。
• 芳烃的 C-烃化（傅-克反应）历程、特点及影响因素。
• 烯丙位、苄位、活性亚甲基化合物的 C-烃化的反应历程及影响因素。

第8页：第一节 氧原子上的烃化反应目录

第一节 氧原子上的烃化反应

• 一、醇的 O-烃化：卤代烷、磺酸酯、环氧乙烷类、烯烃、醇及其它烃化剂。
• 二、酚的 O-烃化：烃化剂种类与多元酚的选择性烃化。

第9页：Williamson醚合成法

1、卤代烷为烃化剂

通式与名称

Williamson 醚合成方法。

结论

醇在碱性条件下与卤代烷反应生成醚。

第10页：醚合成的SN1反应机理

反应机理：SN1：本页以图示展示单分子亲核取代历程，建议对照原课件图片补充碳正离子中间体与产物构型。

第11页：醚合成的SN2反应机理

反应机理：SN2

• 伯卤代烷 RCH2X 按 SN2 历程进行。
• 随着与 X 相连的碳上取代基数目增加，反应越趋向 SN1。

第12页：影响因素：烃化剂RX的影响

影响因素 a：RX 的影响：本页以图示分析卤代烷结构（卤素种类与烃基结构）对 O-烃化反应的影响，建议对照原课件图片补充。

第13页：RX对反应的影响（续）

影响因素 a：RX 的影响（续）：本页继续以图示比较不同卤代烷的反应活性差别，源文件未提取到文字，建议对照原课件图片补充。

第14页：影响因素：醇的结构影响

影响因素 b：醇的影响：本页以图示分析醇的酸性与立体位阻对烃化反应的影响，建议对照原课件图片补充。

第15页：催化剂与溶剂的影响

影响因素 c、d：催化剂与溶剂

• 催化剂：本页以图示给出常用催化剂。
• 溶剂：可采用过量醇，醇既是溶质又是溶剂。

第16页：O-烃化的副反应：消除反应

副反应 a：消除反应：本页以图示给出卤代烷在碱性条件下发生消除、生成烯烃的副反应，建议对照原课件图片补充。

第17页：消除副反应（续）

副反应 a：消除反应（续）：本页继续以图示比较取代与消除两条竞争途径及条件控制，源文件未提取到文字，建议对照原课件图片补充。

第18页：磺酸酯类为烃化剂

2、磺酸酯类为烃化剂：主要指芳磺酸酯，适用于引入较大的烃基。本页以反应式图示呈现，建议对照原课件图片补充具体实例。

第19页：磺酸酯类烃化剂（续）

磺酸酯类为烃化剂（续）：本页继续以反应式图示给出芳磺酸酯作烃化剂的实例与产物，源文件未提取到文字，建议对照原课件图片补充。

第20页：环氧乙烷酸催化开环机理

3、环氧乙烷类作烃化剂（羟乙基化反应）：酸催化机理

• R 为供电子基或苯时，在 a 处断裂。
• R 为吸电子基时，得到 b 处断裂产物。

第21页：环氧乙烷碱催化开环机理

碱催化机理

• 按 SN2 双分子亲核取代进行，开环方向单一。
• 以立体位阻原因为主，反应发生在取代较少的碳原子上。

第22页：羟乙基化反应实例

羟乙基化反应实例：本页以反应式图示给出环氧乙烷类烃化剂与醇反应的实例与产物，源文件未提取到文字，建议对照原课件图片补充。

第23页：羟乙基化反应实例（续）

羟乙基化反应实例（续）：本页继续以反应式图示给出不同醇底物的开环产物，源文件未提取到文字，建议对照原课件图片补充。

第24页：烯烃作为烃化剂

4、烯烃作为烃化剂：醇对烯烃双键进攻、加成生成醚；烯烃结构中若无极性基团存在，反应不易进行，只有当双键两端连有吸电子基时才能反应。本页同时给出吸电子基种类与实例，建议对照原课件图片补充。

第25页：醇与其它烃化剂

5、醇作为烃化剂；6、其它烃化剂

• 以醇作烃化剂时通常加酸作催化剂，如 H2SO4、H3PO4、TsOH、HCl 气体。
• 本页另以图示列出其它烃化剂种类。

第26页：酚的O-烃化

二、酚的 O-烃化：1、卤代烃、烯烃、硫酸酯：酚的酸性大于醇，因而活性比醇大，醇的氧烃化试剂均可作为酚的氧烃化试剂，包括卤代烃、烯烃与硫酸酯。

第27页：重氮甲烷活性甲基化试剂

2、其它烃化剂：CH2N2

• 活性甲基化试剂，用于酚和羧酸的烃化。
• 反应产生 N2 气，无其它副反应，后处理简单。
• 在室温或低于室温反应，加热易爆炸。

第28页：ROH/DCC偶联形成酚醚

2、其它烃化剂：ROH/DCC：DCC 用于醇与酚的偶联，形成酚醚。本页以反应式图示呈现，建议对照原课件图片补充。

第29页：多元酚的选择性烃化

三、多元酚的选择性烃化：本页以反应式图示给出多元酚中不同羟基选择性烃化的实例与条件，建议对照原课件图片补充。

第30页：第二节 氨及脂肪胺的N-烃化

第二节 氮原子上的烃化反应：一、氨及脂肪胺的 N-烃化：本页以图示给出氨及脂肪胺与卤代烃反应的机理与影响因素，建议对照原课件图片补充。

第31页：N-烃化反应（续）

氨及脂肪胺的 N-烃化（续）：本页继续以图示给出 N-烃化的影响因素与各级胺的产物分布，源文件未提取到文字，建议对照原课件图片补充。

第32页：伯胺的制备：Gabriel反应

1、伯胺的制备：Gabriel 反应：应用范围较广，除少数活性较差的卤代芳烃之外，适于各种带伯卤代烃取代基的底物。本页以反应式图示呈现，建议对照原课件图片补充。

第33页：Gabriel反应（续）

Gabriel 反应（续）：本页以反应式图示给出烃化与肼解（或水解）得到伯胺的过程，源文件未提取到文字，建议对照原课件图片补充。

第34页：改良的Gabriel反应

3）改良的 Gabriel 反应：本页以反应式图示给出改良试剂及更温和的解离条件，源文件未提取到文字，建议对照原课件图片补充。

第35页：Delepine反应制备伯胺

4）Delepine 反应：本页以反应式图示给出卤代烃与六亚甲基四胺成盐、再水解得到伯胺的过程，源文件未提取到文字，建议对照原课件图片补充。

第36页：还原烃化制备伯胺

5）还原烃化：醛或酮在还原剂存在下与 NH3、伯胺、仲胺反应，在氮上引入烷基。本页以反应式图示呈现，建议对照原课件图片补充。

第37页：还原烃化的反应特点

还原烃化的特点

• 催化剂：本页以图示给出常用催化体系。
• 氮上引入的碳数与醛酮的碳数一致。
• 低级脂肪醛与 NH3 在 H2/Ni 条件下得混合物；当碳数大于 4 时因位阻影响得伯胺。
• 反应活性：醛 > 酮；脂肪族 > 芳香族；无立体位阻 > 有立体位阻。

第38页：还原烃化制备伯胺实例

还原烃化举例：本页以反应式图示给出不同醛酮与氨（或胺）还原烃化的产物，源文件未提取到文字，建议对照原课件图片补充。

第39页：仲胺的制备

2、仲胺的制备

• 仲卤代烃与 NH3、伯胺反应得到仲胺。
• 还原烃化（芳香醛效果好）：当芳香醛与氨的摩尔比为 2:1 时，以兰尼镍为还原剂，主要得仲胺。

第40页：叔胺的制备

3、叔胺的制备

• 仲胺与卤代烃作用。
• 仲胺 + 1 mol 醛或酮还原烃化；伯胺 + 2 mol 醛或酮还原烃化。

第41页：第三节 芳环上的傅-克烃化反应

第三节 碳原子上的烃化反应：一、芳环上的烃化反应（傅-克反应）

• RX：烷基卤代烃、环烷基卤代烃。
• 芳环：苯环、芳杂环。
• 催化剂：AlX3、ZnCl2、FeCl3、SnCl4、HF、H2SO4、H3PO4。

第42页：傅-克烃化的反应机理

2、反应机理：本页以图示给出碳正离子（C+）对芳环进行亲电进攻的历程，建议对照原课件图片补充 σ-络合物与脱质子步骤。

第43页：影响因素：烃化剂RX的活性

3、影响因素：（1）RX（ROH、烯烃也可作烃化试剂）

• 当 R 相同时：RF > RCl > RBr > RI；一般来说，卤代芳烃不反应。
• 当 X 相同时：RCH=CH2X ≈ PhCH2X > (CH3)3X > R2CHX > RCH2X > CH3X。

第44页：影响因素：芳烃的结构

（2）芳烃的结构

• 有供电基取代的芳烃活性大于无供电基取代的芳烃；引入一个烃基后更易发生烃化，但需考虑立体位阻。
• 多卤代苯、硝基苯以及单独带有酯基、羧基、腈基等吸电子基团者不发生傅-克反应，可作为反应溶剂，但连有供电子基后可发生 F-C 反应。
• 含有 —NH2、—NR2 的苯环一般不发生 F-C 反应。

第45页：影响因素：催化剂

（4）催化剂：本页以图示给出不同催化剂对傅-克烃化反应的影响，建议对照原课件图片补充。

第46页：影响因素：溶剂

（5）溶剂：本页以图示给出溶剂对傅-克反应的影响，建议对照原课件图片补充。

第47页：傅-克反应副反应：异构化

4、副反应：（1）异构化反应：当烃基的碳原子数大于 3 时发生异构化反应，温度升高，异构化比例增加。

第48页：傅-克反应副反应：间位产物

（2）间位产物生成：当苯环上引入的烃基不止一个时，除正常的邻、对位产物外，还常有相当比例的间位产物。通常较强烈的条件（强催化剂、较长时间、较高反应温度）会生成不正常的间位产物，所以傅-克反应时间不宜过长，AlCl3 用量不宜过大。

第49页：傅-克反应副反应举例

副反应举例：本页以反应式图示给出异构化与间位产物两类副反应的实例，源文件未提取到文字，建议对照原课件图片补充。

第50页：活泼亚甲基化合物的C-烃化

二、羰基化合物 α位 C-烃化：1、活泼亚甲基化合物的 C-烃化：本页以反应式图示给出活泼亚甲基化合物在碱作用下生成碳负离子并烃化的过程，建议对照原课件图片补充。

第51页：碱和溶剂的选择

影响因素：（1）碱和溶剂的选择

• a 根据活泼亚甲基化合物的酸性，常用醇钠、醇钾。
• b 如用醇钠作催化剂，则选醇为溶剂；对于在醇中难于烃化的活性亚甲基化合物，可在苯、甲苯、二甲苯等溶剂中加入 NaH 或金属钠，生成烯醇盐后再烃化。

第52页：引入烃基的顺序

（2）引入烃基的顺序

• a 当 R = R′ 时，分步进行。
• b 当 R ≠ R′ 时：R、R′ 为伯卤代烷，先大再小；R、R′ 为仲卤代烷，先伯后仲。
• R、R′ 均为仲卤代烷时收率低，一般选用活性高的亚甲基化合物。

第53页：活泼亚甲基烃化的副反应

（3）副反应

• a 脱卤化氢的副反应。
• b 脱烷氧羰基的副反应（当换成苯基时反应更易发生）。
• c 生成醚的副反应，所以反应不宜使用过量的 R′X。

第54页：醛酮及羧酸衍生物的α-C烃化

2、醛酮以及羧酸衍生物 α-C 烃化：本页从反应式、机理与影响因素三方面图示展开，建议对照原课件图片补充。

第55页：

第56页：

第57页：醛酮α-C烃化（续）

醛酮以及羧酸衍生物 α-C 烃化（续）：本页继续以反应式图示给出不同底物的 α位烃化产物与条件，源文件未提取到文字，建议对照原课件图片补充。

第58页：烯胺的烃化

3、烯胺的烃化

• （1）结构：本页以图示给出烯胺的结构通式。
• （2）制备：醛、酮与胺缩合。
• （3）性质：本页以图示给出烯胺作为碳亲核试剂的性质。

第59页：烯胺烃化的优点

（4）影响因素与优点

• 操作简单，原料易得，收率较高。
• 尤其适用于醛的 α-C 烃化，用酸作催化剂，可避免 Aldol 缩合。
• 无多烃化产物，只有单烃化产物。
• 本页另以图示列出其它影响因素。

第60页：烯胺烃化反应实例

烯胺烃化实例：本页以多组反应式图示给出不同醛酮经烯胺中间体进行 α位烃化的产物，建议对照原课件图片补充。

第61页：本章结束页

本章结束：本页为第二章烃化反应的结束页，源文件仅提取到结束用语，无具体教学内容，建议对照原课件图片补充。