精细有机合成技术 教学课件 作者 薛叙明 主编 刘同卷 主审第七章.ppt

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1、第七章酰基化第一节概述一、酰基化反应及其重要性酰基化反应指的是有机化合物分子中与碳原子、氮原子、氧原子或硫原子相连的氢被酰基所取代的反应。碳原子上的氢被酰基所取代的反应叫作C-酰化，生成的产物是醛、酮或羧酸。氨基氮原子上的氢被酰基所取代的反应叫作N-酰化，生成的产物是酰胺。羟基氧原子上的氢被酰基取代的反应叫作O-酰化，生成的产物是酯，因此也叫作酯化。由于氨基或羟基等官能团与酰化剂作用可以转变为酰胺或酯，所以引入酰基后可以改变原化合物的性质和功能性。如染料分子中氨基或羟基酰化前后的色光、染色性能和牢度指标将有所改变。有些酚类用不同羧酸酯化后会产生不同的香气，医药分子中引入酰基可以改变药性

2、。第一节概述酰基化的另一作用是提高游离氨基的化学稳定性或反应中的定位性能，满足合成工艺的要求。如有的氨基物在反应条件下容易被氧化，酰化后可以增强其抗氧性；有些芳氨在进行硝化、氯磺化、氧化或部分烷基化之前常常要把氨基进行“暂时保护”性酰化，反应完成后再将酰基水解掉。如：第一节概述二、酰化剂常用的酰化剂主要有：（1）羧酸如甲酸、乙酸、草酸、2羟基-3-萘甲酸等。（2）酸酐如乙酸酐、顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐等（3）酰氯如乙酰氯、苯甲酰氯、对甲苯磺酰氯、光气、三氯化磷、三聚氯氰等。（4）酰胺如尿素、N,N/-二甲基甲酰胺等。（5）羧酸酯如氯乙酸乙酯、乙酰乙酸乙酯等。（6）其它如乙烯酮、双乙烯

3、酮、二硫化碳等。最常用的酰化剂是羧酸、酸酐和酰氯。第二节N-酰化反应一、N-酰化反应基本原理N-酰化是制备酰胺的重要方法。被酰化的物质可以是脂肪胺，也可以是芳胺。1.N-酰化反应历程用羧酸或其衍生物作酰化剂时，酰基取代伯氨基氮原子上的氢，生成羧酰胺的反应历程如下：第二节N-酰化反应首先是酰化剂的羰基中带部分正电荷的碳原子向伯胺氨基氮原子上的未共用电子对作亲电进攻，形成过渡络合物，然后脱去HX而形成羧酰胺。在酰化剂分子中，X是—OH时，酰化剂是羧酸；X是—OCOR时，酰化剂是酸酐；X是—Cl时，酰化剂是酰氯。第二节N-酰化反应2.N-酰化影响因素（1）酰化剂的活性的影响酰化剂的反应活性取

4、决于羰基碳上部分正电荷的大小，正电荷越大反应活性越强。对于R相同的羧酸衍生物，离去基团X的吸电子能力越强酰基上部分正电荷越大。所以其反应活性如下：酰氯＞酸酐＞羧酸。芳香族羧酸由于芳环的共轭效应使酰基碳上部分正电荷被减弱，当离去基团相同时，脂肪羧酸的反应活性大于芳香族羧酸，低碳羧酸的反应活性大于高碳羧酸。第二节N-酰化反应（2）胺类结构的影响胺类被酰化的反应活性是：伯胺＞仲胺，无位阻胺＞有位阻胺，脂肪胺＞芳胺。即氨基氮原子上电子云密度越高，碱性越强，空间位阻越小，胺被酰化的反应性越强。对于芳胺，环上有供电子基时，碱性增强，芳胺的反应活性增强。反之，环上有吸电子基时，碱性减弱，反应活性降低

5、。通常对于活泼的胺，可以采用弱酰化剂。对于不活泼的胺，则必须使用活泼的酰化剂。第二节N-酰化反应二、N-酰化方法1.用羧酸的N-酰化羧酸是最廉价的酰化剂，用羧酸酰化是可逆过程。为了使酰化反应尽可能完全，并使用过量不太多的羧酸，必须除去反应生成的水。如果反应物和生成物都是难挥发物，则可以不断地将反应生成的水蒸出；如果反应物能与水形成共沸混合物冷凝后又可与水分层，则可以采用共沸蒸馏，冷凝后使有机层返回反应器。也可以加苯或甲苯等能与水形成共沸混合物帮助脱水。少数情况可以加入化学脱水剂如五氧化二磷，三氯化磷等。第二节N-酰化反应乙酰化，不论是永久性还是暂时保护性目的，都是最常见的酰化反应过程。

6、由于反应是可逆的，一般要加入过量的乙酸，当反应达到平衡以后逐渐蒸出过量的乙酸，并将水分带出。如合成乙酰苯胺时将苯胺与过量10～50%的乙酸混合，在120℃（乙酸的沸点118℃）以下回流一段时间，使反应达到平衡，然后停止回流，逐渐蒸出过量的乙酸和生成水，即可使反应趋于完全。第二节N-酰化反应邻位或对位甲基苯胺，以及邻位或对位烷氧基苯胺，也可以用类似的方法酰化。甲酸在暂时保护性酰化时常常使用，用过量的甲酸与芳胺作用：反应是在保温一段时间以后，真空下在150℃把生成水全部蒸出，反应即可完成。合成苯甲酰苯胺时，由于反应物沸点都较高，可以采用高温加热除水的方法：第二节N-酰化反应2.用酸酐的N-

7、酰化酸酐是比酸活性高的酰化剂，但比酸贵，多用于活性较低的氨基或羟基的酰化。常用的酸酐是乙酐和邻苯二甲酸酐。用乙酐的N-酰化反应如下：式中R1可以是氢、烷基或芳基；R2可以是氢或烷基。由于反应不生成水，因此是不可逆的。乙酐比较活泼，酰化反应温度一般控制在20～90℃。乙酐的用量一般只需过量5～10%即可。第二节N-酰化反应胺类酰化时可以用硫酸或盐酸作催化剂，碱性较强的胺酰化时一般不需要加催化剂。伯胺和仲胺都能与乙酐反应，脂肪族伯胺与乙酐反应时，主