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文檔簡介

(優選)精細有機合成與設計酰基化反應當前第1頁\共有25頁\編于星期三\12點硫酸硫酰基砜基羰基碳酰基(羧基)碳酸甲酰基(醛基)甲酸乙酰基乙酸苯磺酰基苯甲酰基酰基當前第2頁\共有25頁\編于星期三\12點酰化試劑常用酰化劑(1)羧酸

RCOOH,HCOOH,CH3COOH,HOOCCOOH·2H2O(2)酸酐:CO2(碳酸酐)CO(甲酸酐)(3)酰氯當前第3頁\共有25頁\編于星期三\12點δ1+δ2+δ3+δ1+<δ2+<δ3+酰化劑的反應活性當前第4頁\共有25頁\編于星期三\12點(4)弱酸酯

ClCH2COOC2H5,CH3COCH2COOC2H5(5)雙乙烯酮其他

當前第5頁\共有25頁\編于星期三\12點1.酰化的目的(1)永久性酰化

N原子上引入酰基后可改變原化合物性質和功能。如染料的染色性能和牢度指標有所改變,藥物分子中引入酰基可改變藥性

例:撲熱息痛的合成(一種解熱鎮痛藥),其制備經過乙酰基化反應OHNH2OHNHCCH3(CH3CO)2OO第一節N-酰化反應

N-酰化是制備酰胺的重要方法。當前第6頁\共有25頁\編于星期三\12點(2)過渡性酰化

如:苯胺的硝化直接硝化很容易被氧化,必須先將氨基保護起來才能用混酸硝化。

若不保護胺基,則:黑色染料——苯醌當前第7頁\共有25頁\編于星期三\12點一、N-酰化反應基本原理

二、N-酰化方法三、應用實例:對乙酰氨基酚(撲熱息痛)的合成本節內容當前第8頁\共有25頁\編于星期三\12點★一、N-酰化反應基本原理1.N-酰化反應歷程:

屬于親核取代反應

當前第9頁\共有25頁\編于星期三\12點2.N-酰化影響因素:(1)酰化劑的活性酰氯>酸酐>羧酸(2)胺類結構氨基氮原子上電子云密度越高,堿性越強,則胺被酰化的反應性越強。反應活性:脂肪胺>芳胺有供電子基芳胺>有吸電子基芳胺(3)空間位阻效應活性:無空間阻礙的胺>有空間阻礙的胺當前第10頁\共有25頁\編于星期三\12點★二、N-酰化方法1.用酰氯的N-酰化(1)例反應不可逆。酰氯是強酰化劑,與胺類的酰化反應是放熱且劇烈的,所以通常是在<0℃下進行,常在劇烈攪拌下需將酰氯緩慢滴入反應體系。

(2)需加入縛酸劑反應中生成的氯化氫與游離胺結合成鹽,降低了N-酰化反應的速度,因此在反應過程中一般要加入縛酸劑,使胺保持游離狀態,以提高反應速度和收率

常用的縛酸劑有:氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、醋酸鈉、吡啶、哌啶及三乙胺等有機叔胺。

當前第11頁\共有25頁\編于星期三\12點例:安果中間體的合成當前第12頁\共有25頁\編于星期三\12點光氣(碳酰氯)

(1)酰化活性很高(2)有劇毒。氨基甲酰氯氨基甲酸酯異氰酸酯脲類化合物粘合劑及塑料的重要原料當前第13頁\共有25頁\編于星期三\12點★二、N-酰化方法2.用酸酐的N-酰化反應不可逆。最常用乙酸酐,它的活性較高,在反應溫度較低(20℃~90℃)時反應即能順利完成,反應不可逆。二元胺類的單酰化(酰氯效果不好):先用等物質的量的鹽酸進行氨基保護,同時控制滴加順序,再進行酰化。

當前第14頁\共有25頁\編于星期三\12點★二、N-酰化方法3.用羧酸的N-酰化羧酸的活性較弱(用于堿性強的芳胺)反應屬于可逆反應。增加酸用量脫去反應生成水脫水劑:P2O5、POCl3等溶劑共沸蒸餾脫水法苯-水:Tb69.2含水8.8%甲苯-水:Tb85.0含水20%當前第15頁\共有25頁\編于星期三\12點★二、N-酰化方法4.酰基的水解酰胺基可以在酸或堿催化下水解。氨基去保護的最便利方法。如:合成實例:由對胺基甲苯合成對胺基苯甲酸當前第16頁\共有25頁\編于星期三\12點三、應用實例——

撲熱息痛的生產工藝1.反應原理:2.生產工藝過程:配料比:對氨基苯酚:冰醋酸:母液(含酸>50%)=1:1:1(質量)。操作方法:將物料投入酰化釜,用夾套蒸氣加熱至110℃左右,回流反應4h,控制蒸出稀酸速度為每小時蒸出總量的1/10,待內溫升至130℃以上,取樣檢驗對氨基苯酚殘留量<2.5%時,加入稀酸(含量>50%),轉入結晶釜結晶,離心,先用少量稀酸洗,再用大量水洗至濾液近無色,得撲熱息痛粗品。精制:攪拌下將撲熱息痛粗品、水及活性炭加熱至沸騰,調節pH5.0~5.5,保溫5min。將溫度升至100℃時,趨熱壓濾,除去活性炭。濾液冷卻結晶(加適量亞硫酸鈉),離心,濾餅用大量水洗至近無色,再用蒸餾水洗滌,離心脫水,干燥得撲熱息痛成品。濾液經濃縮、結晶,離心后再精制。當前第17頁\共有25頁\編于星期三\12點

第二節C-酰化C-酰化指的是碳原子上的氫被酰基所取代的反應,主要用于制備芳酮、芳醛以及羥基芳酸。

Friedel-Crafts酰化反應在三氯化鋁或其他酸的催化下,在芳環上引入酰基得到芳酮或芳醛的反應稱為一、C-酰化反應原理

二、C-酰化方法

三、生產實例

當前第18頁\共有25頁\編于星期三\12點一、C-酰化反應原理★1.C-酰化反應歷程首先酰氯與無水三氯化鋁作用生成各種正碳離子活性中間體(a)、(b)和(c)。

反應歷程屬親電取代反應。

當前第19頁\共有25頁\編于星期三\12點一、C-酰化反應原理★2.反應特點:

(1)1mol酰氯理論上需消耗1mol三氯化鋁,但催化劑的實際用量還需過量10%~50%。(2)用酸酐作為酰化劑時,酸酐中的一個酰基首先與三氯化鋁作用,轉化成酰氯然后酰氯再接上述歷程完成酰化反應:

所以用酸酐作為酰化劑時三氯化鋁的實際用量為:酸酐與三氯化鋁的摩爾比1:2,再過量10%~50%。

如1mol甲苯與1mol醋酐反應時需要2molAlCl3:

當前第20頁\共有25頁\編于星期三\12點一、C-酰化反應原理★3.C-酰化的影響因素

(1)被酰化物的結構:

芳環上有給電子基取代基時,酰化反應容易進行;芳環上有吸電子基時,反應就很難進行。因為酰化反應屬于親電取代反應。當芳環上有硝基或磺基取代后,就不能再進行酰化反應。因此,硝基苯可作為酰化反應的溶劑。

當芳環上引入一個酰基后,由于酰基屬吸電子基,芳環上很難再引入第二個酰基。

與C-烷基化反應進行對比:

芳環上含鄰、對位定位基時,由于位阻效應,引入的酰基的位置主要在該取代基的對位,如對位己被占據,則酰基進入鄰位。芳胺類化合物進行C-酰化反應時,必須先將氨基用酰鹵或酸酐轉變成乙酰胺基進行保護。因為氨基雖然是給電子基,但因其N原子和三氯化鋁能形成配位絡合物,使催化劑的活性下降。

不繼續反應當前第21頁\共有25頁\編于星期三\12點★3.C-酰化的影響因素(2)酰化劑:

與N-酰化反應類似,酰鹵和酸酐是最常用的酰化劑,其次是羧酸。

各種酰化劑的反應活性活性順序為:酰鹵>酸酐>羧酸(3)催化劑:

Cat作用:Cat種類:Lewis酸:質子酸:(4)C-酰化的溶劑:

反應組分是液態時,使用過量的的某一種液態反應組分作為溶劑;

反應組分不是液態的,則選用低沸點溶劑,如硝基苯、二硫化碳、四氯化碳、二氯甲烷、石油醚等。增強酰基碳原子上的正電荷,提高進攻試劑的反應能力。Lewis酸和質子酸兩種。Lewis酸的催化作用比質子酸強。三氯化鋁(最常用)、三氟化硼、四氯化錫、二氯化鋅;硫酸(最常用)、液體氟化氫及多聚磷酸。當前第22頁\共有25頁\編于星期三\12點二、C-酰化方法

1.用酰氯的C-酰化2.用羧酸酐的C-酰化

3.用其它酰化劑的C-酰化當前第23頁\共有25頁\編于星期三\12點★1.用酰氯的C-酰化如:萘在催化劑AlCl3作用下,用苯甲酰氯進行C-酰化,其反應式為:該反應過量的苯甲酰氯即作酰化劑又作溶劑。

C-酰化反應生成的芳酮與三氯化鋁的絡合

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