2资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。Williamson反应。制备环氧乙烷、环氧丙烷及高环醚类化合物。若反应的卤代醇为液体,直接加碱加热反应即可。如 ③碱和溶剂 醇的氧烃化——氢氧化钠、氢氧化钾、钠等强碱 极性非质子性溶剂、醇 酚的氧烃化——氢氧化钠、碳酸钠(钾) 水、醇类、丙酮、DMF、DMSO、苯或二甲苯等⑵酯类为烃化剂——芳磺酸酯(ArSO2OR)、硫酸酯(ROSO2OR) 活性比卤代烃大,强烃化剂,反应条件较卤代烃温和。①芳磺酸酯烃化剂——由芳磺酰氯与相应的醇在低温下反应制得。②硫酸酯烃化剂——硫酸二甲(乙)酯,作甲基化及乙基化试剂。 制备:甲醇、乙醇与硫酸作用。 操作技术:将硫酸二酯滴加到含被烃化物的碱性水溶液中;或在无水条 件下直接加热进行烃化。(水中溶解度小,高温时或碱性水溶液中易水解)⑶环氧乙烷类为烃化剂——小环(三元环)的张力大,易开环。羟乙基化反应:环氧乙烷在酸或碱的作用下,使被烃化的原子上引入羟乙基。环氧乙烷属易爆物品,操作见”4安全技术”2．氮原子上的烃化——氨及伯、仲胺的氮原子上引入烃基得伯、仲、叔胺(亲核取代)活性规律:①比羟基更容易烃化。(氨及胺都具有碱性,亲核能力较强)。②有多个活泼氢,可多取代,甚至成铵盐,比羟基的烃化情况复杂。卤代烃烃化试剂硫酸酯环氧烷其它⑴卤代烃为烃化剂—氨、胺→伯、仲、叔胺(多个活泼氢得混合物)操作技术——根据结构的差异,选择不同烃化剂、原料配比、反应溶剂、添加剂等分别制备伯、仲、叔胺。①伯胺的制备NH3+卤代烃(不常见)邻苯二甲酰亚胺+卤代烃环六亚甲基四胺+卤代烃aNH3+卤代烃:ⅰ大大过量NH3抑制生成的伯胺进一步烃化。ⅱ可加氯化铵、硝酸铵、醋酸铵等铵盐增加铵离子浓度利于反应。工艺缺点:原料利用率低、产品难分离、纯度差,不常见。b邻苯二甲酰亚胺+卤代烃——将氨先制成邻苯二甲酰亚胺,再进行N-烃化。毒性大,碳酸二甲酯替代反应条件温和,速度快
3资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。氮原子上氢的酸性,先使其与氢氧化钾或碳酸钠作用生成钾或钠盐,然后再与卤代烃作用,得N-烃基邻苯二甲酰亚胺,之后,进行肼解或酸水解可得纯伯胺。此反应称为Gabriel合成,其过程如下:操作技术:氮原子上氢酸性,与氢氧化钾或碳酸钠作用生成钾或钠盐,与卤代烃作用,得N-烃基邻苯二甲酰亚胺,进行肼解或酸水解得纯伯胺。酸性水解——需剧烈条件(如盐酸封管加热180℃)收率低,操作不便水合肼水解——反应迅速,不需加压,操作方便,收率高c环六亚甲基四胺+卤代烃——Delepine反应操作技术:ⅰ将卤代烃加到环六亚甲基四胺的氯仿、氯苯或四氯化碳溶液中,生成不溶的季胺盐,过滤分离;ⅱ将季胺盐溶于乙醇,室温下盐酸分解,除去溶剂和生成的甲醛缩乙二醇即得伯胺盐酸盐。控制体系的水分和pH:水和酸存在能使环六亚甲基四胺分解成甲醛,氯苯必须除水,溴代苯乙酮必须除净残留的HBr。采用乙醇为溶剂:则生成季胺盐溶于乙醇,可不经分离直接进行酸水解得伯胺盐酸盐。D其它新方法——N-苄基三氟甲磺酰胺+卤代烃②仲胺的制备——伯胺+卤代烃,但(R1R2NH)仍含活泼氢,会使产物复杂反应物的活性控制技术立体位阻溶剂H原子保护a利用反应物的活性及位阻——利用位阻或活性差异,控制得单一产物(仲胺)。制备胺类的主要方法氨中两个氢原子已被酰基取代,只能进行单烃化
4资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。b利用阻断基—ⅰ三氟甲磺酸酐酰化伯胺,烃化,还原得仲胺。ⅱ亚磷酸二酯与伯胺反应,使其只剩一个活泼氢,然后烃化、水解也可得仲胺。③.叔胺的制备——简单,由卤代烃与仲胺反应即可得叔胺。⑵酯类为烃化剂硫酸酯为烃化剂芳磺酸酯①硫酸酯为烃化剂—容易(氨基N原子亲核性大,硫酸二酯烃化活性高)操作技术:对甲苯胺与硫酸二甲酯于50～66℃时,在碳酸钠、硫酸钠和少量水存在下,发生甲基化反应生成N,N-二甲苯胺,收率可达95%。当分子中含有多个N原子时,可根据N原子的碱性不同进行选择性烃化。(略)②芳磺酸酯及其它酯类烃化剂——烃化容易,常见于引入大的烃基,或较难反应。⑶环氧乙烷类烃化剂—难易程度取决于氮原子的碱性强弱,碱性愈强,反应愈容易。⑷醛、酮为烃化剂——醛或酮在还原剂存在下,与氨及伯、仲胺反应,在氮原子上引入烃基,称为还原烃化反应。其过程如下:①还原剂:催化氢化(常见RaneyNi催化剂);金属钠(或钠汞齐)加乙醇、锌粉、金属负氢化物、甲酸等。②产物控制:a制备伯胺—五碳以上的脂肪醛与过量的氨,在RaneyNi催化剂存在下氢化还原苯甲醛与等摩尔氨在此条件下主要得苄胺。b制备仲胺:芳香醛与NH3的摩尔比为2:1时,以RaneyN催化加氢。c制备叔胺仲胺的位阻常常较大,用活性大、位阻小的甲醛制得叔胺收率才高③反应溶剂及其它——此反应常见醇类作溶剂,反应条件温和。优点:没有季铵盐生成;缺点:使用氢气,易燃、易爆,且需加压,需加强安全操作。3．碳原子上的烃化反应——是构建分子骨架的重要途径。⑴芳烃的C-烃化:——制备烃基取代的苯、萘、酚、胺、芳香杂环类化合物Friedel-Crafts反应——在三氯化铝催化下由卤代烃及酰卤与芳香族化合物反应,在芳环上引入烃基及酰基的反应。原料价廉易得,操作简便、条件温和、收率高,应用广泛
5资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。①F-C烃化基本规律a烃化试剂——常见卤代烃(RX),活性取决于R,X的性质。相同X:活性强的烃化试剂,只需少量活性较差的催化剂(如ZnCl2)即可和苯反应,活性差的(氯甲烷)须用相当量的AlCl3进行催化并加热,才能和芳环反应。R相同:RF>RCl>RBr>RI。其它烃化试剂:醇、烯、环氧乙烷、醛和酮也可用作烃化试剂。环氧乙烷为烃化剂,生成β-芳基乙醇,构建分子骨架、官能团的转化。b芳香族化合物的结构——亲电取代。当芳环上含有给电子基时,反应容易。(烃基为给电子基——且易得多烃化产物)当芳环上含有吸电子基时,反应必须在强烈的条件下才能进行。c催化剂ⅰ种类:F-C烃化反应的催化剂为Lewis酸和质子酸。ⅱ活性:Lewis酸活性顺序:质子酸的活性顺序:ⅲ催化剂的用量:为烃化试剂用量的1/10(摩尔比)。醇除外。ⅳLewis酸和质子酸的缺陷——腐蚀性强,加入腐蚀性更大的盐酸作助剂,并在反应后使用大量的氢氧化钠中和废酸,因而生产过程产生大量的废酸、废渣、废水和废气,环境污染十分严重。ⅴ新型催化剂——分子筛催化剂。无毒、无腐蚀性、并可完全再生。d溶剂——芳烃(为液体时)本身作溶剂;苯过量使用,既作反应物又作溶剂;二硫化碳、石油醚、四氯化碳作溶剂(当芳烃为固体时);醋酸、石油醚、硝基苯以及苯作溶剂(酚类化合物)。②操作技术a原料及反应装置充分干燥,并防止湿气进入。b将烃化剂滴加到芳香族化合物、催化剂和溶剂的混合物中(放热反应,);c当反应激烈放热时,宜用冰冷却反应物(设备);d烃化试剂全部加完后,将反应物加热15~30分钟,(保温,衡算)e反应完毕,应立即进行分解,因长时间放置会导致三氯化铝与反应物发生副反应。⑵芳烃的氯甲基化:Blanc反应芳烃+甲醛、氯化氢+无水ZnCl2(AlCl3、SnCl4、质子酸)→芳环上氯甲基(—CH2Cl),称为Blanc反应。甲醛是常见的N-甲基化试剂亲电取代
6资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。芳烃结构的影响a环上有给电子基——反应容易进行。b环上有吸电子基——氯甲基化反应难进行。氯甲基化试剂——甲醛、多聚甲醛、氯甲醚、二氯甲醚等,与氯化氢合用。⑶羰基化合物的α位C-烃化活性:吸电子取代基数量愈多,吸电子性愈强,活性愈高。顺序为:在饱和C上含有两个或一个强的吸电子基时,称为活性亚甲基化合物。(β-二酮、β-羰基酸酯)主要影响因素①催化剂——化合物的pKa值大于溶剂和碱的共轭酸的pKa值②溶剂操作技术:ⅰ若用醇钠作催化剂,则用相应的醇作溶剂;ⅱ苯、甲苯、二甲苯或石油醚,用氢化钠或金属钠催化,(醇中难于烃化的活性亚甲基化合物)3石油醚中加入甲醇钠/甲醇溶液,使之与活性亚甲基反应,待生成碳负离子后,再蒸馏分离出甲醇(避免可逆反应,不使用氢化钠或金属钠)。ⅳ极性非质子性溶剂DMF、DMSO能明显增加烃化反应速度,但也增加了副反应O-烃化发生的程度。③烃化试剂及被烃化物的结构——两个活泼氢烃化时,单烃化或双烃化其它烃化剂——硫酸酯、芳基磺酸酯及环氧乙烷类操作技术:对甲苯磺酸酯——制备较相应的卤化物容易,某些情况下更有利于烃化;环氧乙烷——β-羟乙基,可继续反应。如:⑷炔烃的碳烃化4．相转移催化技术均相——容易质子溶剂——副反应化学反应兼容的溶剂非均相——难极性非质子溶剂——贵相转移催化剂相转移催化的工业意义:①节省非质子溶剂②NaOH代替醇盐、NaNH2、Na③反应条件温和,后处理容易④提高反应的选择性,抑制副反应。⑴相转移催化的原理(PTC)无水三氯化铝活性高、价格低而最常见副反应碱性条件下,叔、仲卤烷—消除反应
7资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。催化剂把反应物(以离子正确形式)从一相转移到另一相,使处于两相的反应物频繁碰撞而发生反应。体系中相转移催化剂:季胺、季磷的卤化物或硫酸氢盐。阳离子——亲油性(既溶于水相又溶于油相)。水相:阴离子交换注意:有机相中所生成的离子对(Q+X—)不一定非要和一开始作为PTC而加入的离子对一样,只要在溶液中存在亲油性阳离子(Q+),而X—只要是能与CN—进行交换的阴离子就能够了。⑵相转移催化剂的要求:①具备形成离子对或与阳离子形成复合物的条件。②必须有足够的碳原子,离子对亲有机溶剂。③R的结构位阻应尽可能小(直链居多)。④反应条件下稳定,并便于回收。⑶常见的相转移催化剂①翁盐:季铵(磷、砷、锑、铋)盐等—用于液-液(固)体系,价廉、毒性小。应用广泛②冠醚:——明显的选择性、昂贵③非环多醚——常见于液-液,液-固体系,选择性不大,毒性小。④其它PTC——叔胺类。转变成季铵盐,具有催化效果。⑤PTC+固体载体上——”三相催化”优点:a反应后易除去,好回收b操作简单。c产物不会被催化剂污染,易分离纯化。⑷影响相转移催化反应的主要因素①反应溶剂的选择——非质子极性或极性很小的溶剂②催化剂的选择——季铵盐应用多③其它因素a搅拌b加水量c烃化试剂操作技术:在相转移烃化反应中,碘代烷效果不好:①碘代烷价格高;②碘离子在非极性溶剂中与季铵盐阳离子选择性地形成离子对,妨碍生成铵的醇盐,使反应变慢或停止,即催化剂中毒。硫酸酯沸点高,适合于高温下的反应
8资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。三、工艺案例1.咳必清中间体α-环戊基苯乙腈生产工艺,原来是苯乙腈与1,4-二溴丁烷以固体氢氧化钠为催化剂,在无水条件下进行反应。反应工艺:极易发生冲料和固罐事故PTC:a不需无水操作,环合物可省去减压分馏;b反应平稳,消除了冲料、固罐等事故;c环合水解收率由66%提高到90%,以氯代溴成本也大大下降。2黄连素生产中,甲基化一步采用相转移催化法后,避免了Cannizaro副反应,使收率提高了25%,单耗降低了37%,三废排放减少三分之一。四安全技术环氧乙烷为常见烃化剂(易制备:氯醇法Williamson或氧化法)广泛用于氧、氮、碳原子的烃化。环氧乙烷的沸点很低,在空气中的可燃极限浓度为3～98%(体积),爆炸极限为3～80%(体积)。防爆措施——在工业生产中,为防止爆炸,在向反应器通入环氧乙烷之前,必须用氮气将反应器中的空气置换掉;反应完毕,也要用氮气将反应器中残余的环氧乙烷吹掉。作业:1．Williamson合成?2．O-烃化常见烃化剂的种类,特点?3．羟乙基化4．F-C烃化,工艺操作要点5．Blanc反应及意义
9资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。6．羰基α-c烃化怎样选碱催化剂7．氧原子烃化的产物,比较卤代烃、酯类、环氧乙烷为烃化剂的特点。8．简述Williamson合成,试查阅醇钠作催化剂的工艺技术。9．查阅DMC使用的工艺实例。10．相转移催化剂的作用原理,有哪些优点,试举一例说明。11．使用相转移催化剂应考虑哪些工艺条件。
