颜范勇 第二章烃化反应 全.ppt

第二章 烃化反应 氧原子上的烃化反应 氮原子上的烃化反应 碳原子上的烃化反应 概 述 1. 烃化反应 2. 常见的被烃化物 3. 常用的烃化剂 4. 烃化反应的机理 5. 影响因素 6. 应用 1、烃化反应 有机分子中的C、N、O原子上的氢原子被烃基取代 烃基定义 饱和及不饱和烃失去一个分子氢而形成的基团，分脂肪烃基(－R, alkyl 包括环脂类)、芳香烃基(－Ar, aryl)、或杂环基。 2、常见的被烃化物 醇(ROH)类、酚(ArOH)类、氨及胺(RNH2、R2NH)类、芳烃(ArH)及活性亚甲基化合物等。 3、常用的烃化剂 卤代烃、硫酸酯、芳磺酸酯、环氧烷类，醇类、醚类、烯烃、甲醛、甲酸等也有应用 4、分类 1)按形成键的形式分类 2)按反应历程分类 3)按烃化剂的种类分类 5、影响因素 ⑴ 被烃化物的结构 ⑵ 烃化剂的结构及离去基团的性质 ⑶ 催化剂、溶剂等 选择烃化反应的原则 ⑴ 反应的难易 ⑵ 制备工艺的繁简、成本、污染情况，副反应 ⑶ 适宜的溶剂及催化剂 6、应用 某些药物分子结构本身即是烃化产物。 在药物分子结构中引入低级烃基，可改善药物，增加药物生理活性，如：OR基、-NR2的导入，增大脂溶性基团，增大渗透性，通过血脑屏障，而比其母体活性更强。 ⑴ 制备含有某些官能团的化合物（如醚类、胺类）或构建分子骨架，即永久性烃化 ⑵ 充当保护基，即保护性烃化 第一节 氧原子上的烃化反应 一、醇的O-烃化 1 卤代烷为烃化剂 2 磺酸酯 3 环氧乙烷类作烃化剂 4 烯烃作为烃化剂 5 醇作为烃化剂 6 其它烃化剂 二、酚的O-烃化 1 烃化剂 2 多元酚的选择性烃化 三、醇、酚羟基的保护 醇、酚中羟基氧原子上的氢具有一定的酸性，性质活泼；在碱性条件下，这些活泼氢可以被烃基所取代，得到醚类，是制备结构复杂的混合醚的常用方法。 规律： 1. 酚的酸性比醇强，所以酚的烃化比醇的烃化更容易。 2. 当酚羟基的邻位有羰基存在时，羰基和羟基之间容易形成分子内氢键，使酚羟基难以烃化，这时需用特殊条件。 3. 多元酚中，由于芳环上不同取代基的影响，使酚羟基的酸性不同，选用合适的条件，可以进行选择性烃化。 一. 醇的O-烃化 卤代烷为烃化剂：醇在碱的条件下与卤代烷生成醚。此反应为亲核取代反应，即ROˉ对卤代烃中与卤素相连的碳原子作亲核取代。 反应机理：SN2 选烃剂时从使用方便角度选：C2H5Br(bp38.4℃ )、C2H5Cl(12.3℃)虽活性较差，但价格便宜，资源充足，大生产时选之。 甲基化时，CH3Cl (bp-23.7℃)价廉，但反应使需加压，而CH3I(bp 42.5℃)是活泼液体，使用方便，所以大量生产多选CH3Cl，实验室选CH3I。 当X相同时，卤代丙烯, 卤苄 卤代烷 卤芳烃ArX 当卤代烃为叔卤代烃时，不能在强碱下反应，易消除HX，可在中性或弱碱性下反应。 若X相同，则伯卤烷最好，仲卤烷次之。氯苄和溴苄的活性大，易烃化； 氯苯和溴苯由于卤原子与芳环存在p-π共轭，活性很差。 如制备脂肪醚混合醚时，应选用如下方法： b. 醇的影响 醇的结构 醇的活性一般较弱，需要在反应中加入碱以生成亲核试剂RO-，促进反应的进行。 活性小的醇，须先与金属钠或氢氧化钠作用生成醇钠，再进行烃化； 活性大的醇，反应中加入氢氧化钠等碱作为去酸剂，即可进行反应。 注意： 卤代芳烃由于卤素与芳环共扼，而不活泼，一般不易反应，所以对于结构为Ar-O-R的醚一般采用 Ar-OH + RX ，而不用 ArX + HOR 。 但当芳环上卤原子的邻、对位有吸电子基存在时，可使反应顺利进行。 改进得Williamson醚合成法：将醇制成醇铊，再进行烃化 催化剂的影响(除酸剂，因为反应中生成盐酸) 醇钠，有时加钠，氢化钠，以及氢氧化钠。也可有机碱：N,N-二甲基苯胺, DMA等。 溶剂的影响： 一般可采用过量的醇中加钠，制成RONa 然后加RX；如选用苯、二甲苯、甲苯 、DMF、DMSO 等非质子性溶剂。(质子性溶剂可以和RO-产生溶剂化作用，进而降低RO-的亲核性。) 反应需要无水操作，在工业上有一定限制。(无水操作) 分子内的Williamson合成——环醚的制备 卤代醇在碱性条件下，发生分子内的醚化反应，可制备环氧乙烷、环氧丙烷及高环醚类化合物。 选用哪组原料合适 由于芳环上卤素的钝化作用，芳香卤化物作为烃化剂一般不易反应。但当芳环上邻对位有吸电基存在时，可增强卤原子活性，可与醇羟基进行亲核取代。 2、芳磺酸酯为烃化剂：引入较大的烃基 芳