烃化反应3碳原子上的烃化反应备课讲稿.ppt

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1、烃化反应3碳原子上的烃化反应一、芳一、芳烃烃的的烃烃化化(alkylation of aromatic hydrocarbons)Friedel-Crafts烷烷基化反基化反应应（重点）（重点）Friedel-Crafts反反应应是是芳芳香香族族化化合合物物的的亲亲电电取取代代反反应应。1877年年，由由法法国国化化学学家家查查尔尔斯斯傅傅里里德德（Friedel,C.）和和美美国国化化学学家家詹詹姆姆斯斯克克拉拉夫夫茨茨（Crafts,J.）共共同同发发现现。该该反反应应主要分主要分为为两两类类：烷烷基化反基化反应应和和酰酰基化反基化反应应。2 引入的引入的烃烃基可基可为为：脂肪脂肪链烷链烷

2、基、基、环烷环烷基、芳基、芳烷烷基基 催化催化剂剂：烃烃化化剂剂：卤卤代代烃烃、烯烯、醇、醇、醚醚、酯酯 芳香族化合物：芳香族化合物：Brnsted 酸：酸：HF、H2SO4、H3PO4等等Lewis 酸：酸：AlCl3、FeCl3、SbCl5、BF3、ZnCl2、TiCl4等等取取代代芳芳烃烃、酚酚、酚酚醚醚、芳芳胺胺、芳芳醛醛、芳芳香香羧羧酸酸、杂杂环环芳芳烃烃(如如呋呋喃、喃、噻噻吩、吩、吲哚吲哚等等)3F-C烃烃化反化反应应是碳正离子是碳正离子对对芳芳环环的的亲电进亲电进攻。攻。碳碳正正离离子子来来自自卤卤代代烃烃与与Lewis酸酸的的络络合合物物、质质子子化化的醇及的醇及质质子化的子

3、化的烯烯等。等。1.反应机理反应机理4（1）烃烃化化剂结剂结构的影响构的影响uR的的结结构构如如有有利利于于碳碳正正离离子子的的生生成成，烃烃化化反反应应易易进进行行。R为为叔叔烃烃基基或或苄苄基基时时，最最易易反反应应；R为为仲仲烃烃基基时时次次之之；伯伯烃烃基最慢，基最慢，应应采用更采用更强强的催化的催化剂剂或反或反应应条件。条件。烃烃基基结结构的影响构的影响2.影响因素影响因素5卤原子的影响卤原子的影响u卤卤代代烃烃的活性也决定于的活性也决定于卤卤原子。原子。AlCl3催化催化卤卤代正丁代正丁烷烷与苯反与苯反应时应时，活性，活性顺顺序序为为F Cl Br I。6（2）芳）芳环结环结构的影

4、响构的影响u 芳芳环环上有上有给电给电子子基基团团(Electron-Donating Group)时时，有利于反，有利于反应应的的进进行如行如Me、OMe等等。u 如如 果果 环环 上上 含含 有有 吸吸 电电 子子 基基 团团 (Electron-Withdrawing Group)，如如NO2、SO3H、CN、和和与与环环直直接接相相连连的的羰羰基基(包包括括醛醛、酮酮、羧羧酸酸和和酯酯)的的芳芳环环底底物物、使使芳芳环环活活性性降降低低，Friedel-Crafts烷烷化化反反应应不易不易发发生。生。7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（Friedel-Cr

5、afts）烷烷基化反应的活性顺序是（基化反应的活性顺序是（）。）。A.1234；B.2314；C.2134；D.4132随堂随堂练习题练习题8u为为什什么么Lewis酸酸如如AlCl3、BF3等等催催化化烷烷氧氧基基化化合合物物或或芳胺类化合物时催化剂常常活性很低或失去活性？芳胺类化合物时催化剂常常活性很低或失去活性？注意注意：910（3）催化）催化剂剂的影响的影响Lewis酸的活性酸的活性顺顺序：序：Brnsted 酸（酸（质质子酸）的活性子酸）的活性顺顺序：序：AlBr3 AlCl3 SbCl5 FeCl3 TeCl2 SnCl4 TiCl4 TeCl4 BiCl3 ZnCl2HF H2S

6、O4 P2O5 H3PO4Lewis酸中无水酸中无水AlCl3为为最常用，因其最常用，因其催化活性催化活性强强！价格便宜！价格便宜！11（1）烃烃基的异构化：制基的异构化：制备稳备稳定的定的烷烷基芳基芳烃烃氯氯代正丙代正丙烷烷在在AlCl3存在下，生成丙基正离子，存在下，生成丙基正离子，该该正离正离子可子可转变转变成更成更稳稳定的异丙基碳正离子，然后定的异丙基碳正离子，然后进进攻苯攻苯环环得异丙苯。得异丙苯。3.应应用特点用特点1213（2）烃烃基的定位：基的定位：烷烷基芳基芳烃烃的位置的位置选择选择性性一般符合定位一般符合定位规规律，律，高温高温下易得不正常的下易得不正常的间间位位产产物物1

7、4（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，芳存在下，芳烃烃与与甲甲醛醛及及氯氯化化氢氢作用作用，芳芳环环上的上的氢氢原子被原子被氯氯甲基甲基(-CH2Cl)取代取代，称，称氯氯甲基化甲基化反反应应(chloromethylation reaction)(Blanc反反应应)。Blanc反反应应的的应应用很广，因用很广，因为为 CH2Cl可以可以转变转变成：成：CH2CN、CH2OH、CHO、CH2COOH、CH2NMe2、CH315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催化下催化下烃化。烃化。（4

8、）其它烃化剂的应用其它烃化剂的应用16地芬地芬诺酯诺酯中中间间体的合成体的合成地芬地芬诺酯诺酯，用于急慢性功能性腹泻及慢性，用于急慢性功能性腹泻及慢性肠肠炎炎17哌哌克克昔昔林林，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。哌哌克昔林中克昔林中间间体的合成体的合成18普尼拉明中普尼拉明中间间体的合成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。19延胡索乙素中延胡索乙素中间间体的合成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

9、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。20Friedel-Crafts 烷烷基反基反应应的特点：的特点：反反应应引入的引入的烷烷基基为为活化基，因此活化基，因此单烷单烷化化产产物将更物将更易于易于发发生生烷烷化化，产产物常物常为为二或多二或多烷烷化混合物。化混合物。选选择择适当的溶适当的溶剂剂或高温等条件可得或高温等条件可得单烷单烷化化产产物。物。反反应应是可逆的是可逆的。Friedel-Crafts烷烷化反化反应应只有在只有在动动力学控制条件下才遵守通常的定位力学控制条件下才遵守通常的定位规规律。若温度律。若温度较较高，反高，反应时间较长

10、应时间较长，反，反应应受受热热力学控制，力学控制，则则常常得到更得到更为稳为稳定的定的间间位位产产物。物。21多于多于3个碳的个碳的卤卤代代烃烃、醇、醇、烯烃烷烯烃烷化化时时常常发发生异生异构化。构化。含含强强吸吸电电子基的芳子基的芳环环(或称或称钝钝化的芳化的芳烃烃)，不，不发发生生Friedel-Crafts反反应应。强强吸吸电电子基子基团团如如NO2、SO3H、CN、NH(R)3+或与或与环环直接相直接相连连的的羰羰基基(包括包括醛醛、酮酮、酯羧酯羧酸等酸等)化合物。化合物。具有具有NHR、NR2、NH2(有有时时OR基基)等等活化基的芳活化基的芳环环，由于催化，由于催化剂剂(Lewis

11、酸，酸，AlCl3等等)常与常与这这些基些基团发团发生生络络合，使催化合，使催化剂剂失去活性失去活性，故上述基故上述基团团不不仅仅不能促不能促进进Friedel-Crafts反反应进应进行，反而使行，反而使 Friedel-Crafts反反应应更更难进难进行。行。22二、炔二、炔烃烃的的C-烃烃化化(C-alkylation of alkyne)（了解）（了解）u乙炔及其它末端炔（乙炔及其它末端炔（RCCH）由于它）由于它们们分子中有分子中有两个或一个两个或一个氢氢原子和碳碳三原子和碳碳三键键相相连连，因而具有酸性，因而具有酸性，在液氨中与在液氨中与强强碱如氨基碱如氨基钠钠作用可得炔化作用可得

12、炔化钠钠，炔化，炔化钠钠作作为亲为亲核核试剂试剂与与卤卤代代烃烃及及羰羰基化合物反基化合物反应应生成炔生成炔烃烃衍生物。衍生物。23KenkichiSonogashira（1931.10-）Sonogashira偶偶联联反反应应(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

13、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24三、格氏三、格氏试剂试剂的的C-烃烃化化(C-alkylation of Grignard reagent)（熟悉）（熟悉）1901年年，法法国国化化学学家家维维克克多多格格林林尼尼亚亚（Victor Grignard）发发现现，有有机机卤卤素素化化合合物物（卤卤代代烷烷、活活泼泼卤卤代代芳芳烃烃）与与金金属属镁镁在在绝绝对对无无水水乙乙醚醚中中反反应应形形成成有有机机镁镁试试剂剂，称称为为“格格林林尼尼亚亚试试剂剂”，简简称称“格格氏试剂氏试剂”(Grignard reagent)。Victor

14、Grignard（1871.05-1935.12）Nobel prize in chemistry in 191225格氏格氏试剂试剂与与卤卤代代烃烃或或羰羰基化合物的反基化合物的反应应26抗抑郁抗抑郁药药-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27四、四、羰羰基化合物基化合物位的位的C-烃烃化（化（-alkylation of carbonyl compounds）1.活活泼亚泼亚甲基化合物的甲基化合物的C-烃烃化化（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亚甲基上连有吸电子基团，使亚甲基上氢原子的活性

15、增大，成为性增大，成为活性亚甲基活性亚甲基。-二二酮酮、-羰羰基酸基酸酯酯、丙二酸、丙二酸酯酯、丙二、丙二腈腈、腈腈基乙基乙酸酸酯酯、芳基乙芳基乙腈腈等活性等活性亚亚甲基在醇甲基在醇盐盐作用下与作用下与卤卤代代烃烃反反应应，发发生生C-烃烃化化产产物。物。28反应机理反应机理29影响因素影响因素吸吸电电子基子基团团的的强强弱弱顺顺序：序：-NO2 -COR -SO2R -CN -COOR -SOR -PhA.被被烃烃化物的化物的结结构的影响构的影响亚亚甲基旁的活性基甲基旁的活性基团团吸吸电电子能力越子能力越强强，越易于形，越易于形成碳成碳负负离子，离子，烃烃化反化反应应越易于越易于发发生。生。

16、30B.碱的影响碱的影响u 碱性越碱性越强强，CH2 上的上的氢氢原子越容易失去，原子越容易失去，烃烃化反化反应应易易进进行；行；u 根据活性根据活性CH2上上氢氢原子的活性，可原子的活性，可选择选择不同的碱，醇不同的碱，醇钠钠最常用。最常用。t-BuONa i-PrONa EtONa MeONa31C.副反副反应应的影响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。下会发生消除反应，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、乙醇溶液中当丙二酸酯

17、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，长时间加热时，可发生脱羧副反应。可发生脱羧副反应。32应应用用实实例例1-异戊巴比妥异戊巴比妥中中间间体的合成体的合成催眠催眠镇镇静静药药 异戊巴比妥异戊巴比妥烷烷基的引入基的引入规则规则：先体先体积积大基大基团团后体后体积积小基小基团团33应应用用实实例例2-咳必清咳必清中中间间体的合成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。常用于上呼吸道感染引起的无痰干咳和百日咳等。34应应用用实实例例3-哌哌替替啶啶中中间间体的合成体的合成哌哌替替啶啶，又名杜冷丁，为人工合成的阿片受体激动剂，属于苯

18、基哌啶衍生物，是一种临床应用的合成镇痛药。35应应用用实实例例4-维维拉帕米拉帕米中中间间体的合成体的合成维维拉帕米拉帕米，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。36自学内容自学内容2.醛醛、酮酮、羧羧酸衍生物的酸衍生物的位位C-烃烃化化（自学）（自学）3.烯烯胺的胺的C-烃烃化化（自学）（自学）4.相相转转移催化反移催化反应应（自学）（自学）37小结小结u 芳芳烃烃的的Friedel-Crafts烷烷基化反基化反应应（重点）（重点）u 炔炔烃烃的的C-烃烃化反化反应应u 格氏格氏试剂试剂的的C-烃烃化反化反应应u 活活泼亚泼亚甲基的甲基

19、的C-烃烃化反化反应应（重点）（重点）38本本章章小小结结39下一次课程预习内容下一次课程预习内容第三章第三章 酰酰化反化反应应（Acylation Reaction）40作作业业 P84一、根据指定原料、一、根据指定原料、试剂试剂和反和反应应条件，写出主要条件，写出主要产产物。物。3,4,7二、在指定原料和二、在指定原料和产产物的反物的反应应式中分式中分别别填入必填入必须须的化的化 学学试剂试剂（或反（或反应应物）和反物）和反应应条件。条件。4,5,8 此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢