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1、概述N-烃化O-烃化芳环上的C-烃化烃基:烷基(-R)烯基(-C=C-)、炔基(-C≡C-)芳基(-Ar)取代烃基(-CH2COOH,-CH2CH2OH,-CH2CH2CN)在有机分子中的碳、硅、氮、磷、氧或硫原子上引入烃基的反应,叫做烃化反应。10.1概述(1)卤烷:CH3Cl,CH3I,C2H5Cl,C2H5Br,ClCH2COOH,Ph-CH2Cl;(2)酯类:(RO)2SO2,PhSO2OR,CH3-Ph-SO2OR,(RO)3PO;(3)醇类和醚类:CH3OH,C2H5OH,n-C4H
2、9OH,C12H25OH,CH3OCH3,C2H5OC2H5;(4)环氧化合物:,;(5)不饱和烃:CH2=CH2,CH3CH=CH2,R-CH=CH2,CH2=CHCN,CH2=CHCOOCH3,CH≡CH;(6)醛类和酮类:HCHO,CH3CHO,C3H7CHO,Ph-CHO,CH3COCH3,烃化剂:10.2N-烃化烃化试剂:醇、卤烷、酯、烯烃、醛和酮、环氧化合物等。氨基上的氢原子被烃基取代的反应叫做N-烃化反应。用途:(1)引入-CH2CH2OH、-CH2CH2CN极性、非水溶性基团;(
3、2)制备季铵盐型阳离子化合物;(3)其它助剂、医药中间体。10.2.1用醇类的N-烷化液相烷化法气-固相接触催化烷化法10.2.1.1液相烷化法强酸催化法1反应历程浓硫酸、浓盐酸、三氯化磷2 反应催化剂:凡是能促进碳正离子生成的物质,原则上都可以做为用醇进行N-烷基化反应的催化剂。一般经常使用的是:浓硫酸 三氯化磷 芳磺酸 碘等。3 反应手段(1)原料不容易汽化时,一般使用高压釜,200~300℃液相反应。(2)原料容易汽化时,采用气固相接触催化法。4 重要产品(1)芳香胺其中,N-甲基苯胺是用
4、气相法生产的.(2)脂肪胺C8~C18的脂肪胺,可以用甲醇或乙醇等进行烷基化,生成仲胺和叔胺。也可以用C8~C18脂肪醇和小分子的胺反应制得。反应特点以R+为活性质点的亲电取代反应;使用强酸性催化剂以提供质子;连串反应;受空间效应的影响,以高碳醇对芳胺进行N-烷化时,只得到一烷苯胺可逆反应。k2/k1=1000k2/k1=1/4(3)生产实例N,N-二甲基苯胺N-乙基苯胺N-乙基苯胺60%;N,N-二乙基苯胺21~25%;未反应苯胺15~19%(4)缺点有无机盐废液需要处理需用耐酸高压釜、间歇操
5、作设备投资大生产能力低可逆反应对单烷化的选择性差临氢烷化法(1)催化剂:骨架镍、钯/碳、锰/氧化铝等(2)反应历程:10.2.1.2气-固相接触催化烷化法催化剂:金属和金属氧化物优点:(1)不需临氢操作,可在接近常压下进行;(2)催化剂费用低;(3)连续化生产,生产能力大;(4)副产物少,收率高,产品纯度高,废水少;(5)生产成本低。10.2.2用卤烷的N-烷化用卤代烃作N-烷基化试剂是工业上获得仲胺或叔胺的常用方法之一.因为:(1)反应条件温和,一般不用高压设备,反应能在较低的温度下进行.(2
6、)卤代烃来源方便,有的卤代烃价格比相应的醇低.(3)适用范围广,几乎所有的胺都可以用这种方法制得(4)卤原子相同时,碳链越长,活性越低1卤代烃的反应活性RI>RBr>RCl>RFRI反应活性最高,价格也高,一般不常用.RF很不活泼,很少用作烷基化试剂.最常用的是RBr和RCl,如果反应活性不够的化,可以向反应混合物中加入少量的NaI或KI作催化剂.2主要影响因素烷化剂用量二烷基副反应的抑制:(1)使用不足量的卤烷(2)特殊抑制方法缚酸剂NaOH,Na2CO3,NaHCO3,Fe(OH)2,Ca(
7、OH)2,CaCO3,MgO温度和压力一般不超过100℃。低沸点卤烷需高压。相转移催化剂1,8-萘内酰亚胺钠盐的相转移催化法10.2.2.3重要实例N,N-二乙基间氨基苯磺酸钠N,N-二乙基-3-乙酰氨基苯胺N-乙基-N-苄基苯胺10.2.3用酯类的N-烷化以下酯可以用作N-烷基化试剂,活性和碘代烷相似。硫酸二甲酯 硫酸二乙酯碳酸二甲酯 碳酸二乙酯苯磺酸酯和对甲苯磺酸酯磷酸酯反应特点:(1)反应活性高,一般可以在室温下反应(2)沸点高比相应的卤代烷高,容易操作。(3)价格适中硫酸二甲酯 硫酸二乙
8、酯 碳酸二甲酯 碳酸二乙酯只适合于甲基化和乙基化,一分子的酯只能提供一个烷基,因为硫酸氢酯或碳酸氢酯的烷基化作用很弱。硫酸二甲酯的毒性,有逐渐被碳酸二甲酯取代的趋势。苯磺酸酯和对甲苯磺酸酯几乎适合于所有的烷基化,但价格较高。磷酸酯少用。用硫酸酯的N-甲基化(1)可在-NH2的N上烷基化而不影响-OH;(2)有多个氨基时,可根据N原子的碱性,选择性地对一个N烷基化;(3)缺点:毒性大。10.2.4用环氧化合物的N-烷化特点(1)反应活性高,环氧乙烷的N-烷基化和氨水与环氧乙烷的反应类似,反应很容易