精细有机合成单元反应_04烷基化反应分析.pptVIP

第四章 烃基化反应 4.1 概 述 4.2 N-烃化 4.3 O-烃化 4.4 苯环上的C-烷化 烃化指的是在有机分子中的碳、硅、氮、磷、氧或硫原子上引入烃基的反应的总称。引入的烃基可以是烷基、烯基、炔基或芳基，也可以是有取代基的烃基。 烃化剂的种类很多，常用的烃化剂主要有以下几种： (1)卤烷 如氯甲烷、碘甲烷等 (2)醇类 如甲醇、乙醇、十二碳醇等 (3)酯类 如硫酸二甲酯、硫酸二乙酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯等 (4)不饱和烃 如乙烯、丙烯、丙烯腈等 (5)环氧化合物 如环氧乙烷、和环氧丙烷等 (6)醛类和酮类 如甲醛、乙醛、苯甲醛等 卤烷、醇类和酯类是发生取代反应的烃化剂；不饱和烃和环氧化合物是发生加成反应的烃化剂；醛类和酮类是发生脱水缩合反应的烃化剂。 有机分子中氨基上的氢原子被烃基取代的反应称为N-烃化。 4.2.1 用醇类的N-烷化 醇类是弱烷化剂，一般只用于苯胺和各种甲苯胺用甲醇的N-甲基化和用乙醇的N-乙基化。在氮原子上引入多碳烷基时，因产量小，不如改用较活泼的氯代烷或溴化烷更为简便。 用甲醇和乙醇的N-烷化，可以采用液相酸催化高压烷化法，也可以采用气-固相接触催化烷化法。 1．液相烷化法 用甲醇或乙醇液相N-烷化，最常用的催化剂是硫酸。此外，也可以用盐酸、三氯化磷等。 2．气-固相接触催化烷化法 液相Ｎ-烷化法需要用到耐腐蚀高压釜，设备投资大，改用更先进的气-固相接触催化反，其优点是反应可在接近常压下进行，连续化生产，生产能力大，副产物少，收率高，产品纯度高，废水少。 4.2.2用卤烷的N-烷化 １．烷化剂 当卤烷比相应的醇更易获得时，当然用卤烷作烷化剂，如氯苄和氯乙酸等。 卤烷是比醇类活泼的烷化剂，对于某些难烷化的芳胺，常常需用卤烷作烷化剂。如间氨基苯磺酸的N,N-二乙基化，N-酰基芳胺的N-烷化等。 当烷基相同时，各种卤烷的活泼性次序是：R—I＞R—Br＞R—Cl 当烷基不同时，卤烷的活泼性随烷基碳链的增长而减弱。 2．主要影响因素 (1) 烷化剂用量 ；(2) 缚酸剂 ；(3) 温度和压力 ；(4) 相转移催化剂。 4.2.3 用酯类的N-烷化 硫酸二烷基酯、芳磺酸烷基酯和磷酸三烷基酯等的烷基酯都是活泼的N-烷化剂。这类烷化剂的沸点都很高，N-烷化可以在常压和不太高的温度下进行。但是酯的价格比相应的卤烷或醇贵得多，因此它们主要用于制备价格高、产量小的N-烷化产物。 在酯类中，可以代替卤烷，最有实用价值的是硫酸二甲酯。使用硫酸二甲酯的N-甲基化，一般是在水介质中在缚酸剂存在下进行，或者在无水有机溶剂中进行。反应温度不太高。 硫酸二甲酯的优点是它可以只让氨基烷化而不影响芳环中的羟基。当分子中有多个氮原子时，可以根据各氮原子的碱性不同，选择地只对一个氮原子进行N-甲基化。如： 4.2.4 用环氧化合物的N-烷化 最重要的环氧化合物是环氧乙烷（沸点10.73℃），其次是环氧丙烷（沸点33.9℃）。它们都容易与氨基氮原子发生亲电加成N-烷基化反应。 环氧乙烷与芳伯胺的反应式如下： 某些叔胺与环氧乙烷作用可以制得季胺盐，例如： 用环氧丙烷进行N-烷化的实例可以举出抗滴虫药“塞克哨唑”的制备： 4.2.5 用烯烃的N-烷化 当烯烃分子中烯双键的α位没有吸电子基时，氨基氮原子的N-烷化很难进行，而芳环上的C-烷化则较易进行。但当烯烃双键的α位有吸电子基，如氰基、羰基、羧基、羧酸酯基时，则较易发生N-烷化反应。最常用的烯烃类N-烷化剂是丙烯腈和丙烯酸甲酯。 丙烯腈（沸点77.3℃）是较弱的N-烷化剂，通常需要加入酸性催化剂或碱性催化剂。最常用的酸催化剂是乙酸、盐酸、硫酸、硫酸铜、氯化锌和三氯化铁等。最常用的碱催化剂是三甲胺或三乙胺。丙烯腈容易发生自身聚合副反应，有进需要加入对苯二酚等自由基聚合阻聚剂。 4.2.6 用醛或酮的N-烷化 醛或酮可与伯胺或仲胺发生胺化氢化反应，不过以胺为主体来考虑，通常把这类反应称作还原N-烷化。其反应通式可简单表示如下： 4.2.7 N-芳基化 芳伯胺ArNH2与含有反应性基团的芳香族化合物相作用，生成二芳基促胺的反应称为N-芳基仲胺的反应称为N-芳基化或芳氨基化。 1．卤素化合物的芳氨基化 卤素化合物的芳氨基化反应通式可表示如下： 一般地，在卤基的邻位或对位有硝基、磺酸基或羰基等吸电子基时，卤基较活泼，反应较易进行。常用的卤素化合物主要有： (1) 硝基氯苯的衍生物 ； (2) 苯系溴衍生物 ； (3) 四氯苯醌 ； (4) 蒽醌系和稠环系的氯衍生物和溴衍生物 2．芳伯胺的芳氨基化 反应通式如下： 反应通常在酸性催化剂存在下进行，常用的酸性催化剂有：盐酸、硫酸、磷酸、对氨基苯磺酸、三氯化铝、三氟化硼及其配合物、氟