精细有机合成化学.ppt

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1、复 习,芳环上的取代卤化 羰基-氢的取代卤化 芳环侧链-氢的取代卤化 饱和烃的取代卤化 烯键-氢的取代卤化 卤素对双键的加成卤化 卤化氢对双键的加成卤化 置换卤化,卤 代 反 应,卤化反应类型：取代、加成、置换 常用的卤化剂：卤素单质、卤化氢氧化剂、卤 化氢或盐、其它。,典型反应： T-1 对羟基苯甲酸为原料制备2,6-二氯苯酚,T-2 苯氧乙酸制备 2-碘苯氧乙酸,T-3 工业上生产三氯乙醛是用氯与乙醇作用：,CH3CH2OH+4Cl2CCl3CHO+5HCl,T-4 H2C=CHCH3 + HCl + 0.5O2 H2C=CCH2Cl + H2O,T-5 HCHO + CO + H2O H

2、OCH2COOH,羰基合成,磺化和硫酸化,芳环上的取代磺化 -烯烃用三氧化硫的取代磺化 高碳脂肪酸甲酯用三氧化硫的取代磺化 链烷烃用二氧化硫的磺氧化和磺氯化 烯烃与亚硫酸盐的加成磺化 亚硫酸盐的置换磺化 烯烃和醇的硫酸化,磺化反应的机理、催化剂、反应条件、磺化剂、活性质点、异构化现象,反应质点： SO3H2SO4中：SO3 浓H2SO4中：H2S2O7（SO3H2SO4） 8085的H2SO4中：H3SO4+（SO3H3+O） 亲电质点活性顺序：SO3 H2S2O7 H3SO4+,磺化剂： 浓硫酸、三氧化硫、发烟硫酸（SO3H2SO4）、 氯磺酸（ ClSO3H ）、氨基磺酸（NH2SO3H）

3、、 亚硫酸盐（Na2SO3）,ArH + H2SO4 ArSO3H + H2O,磺化 水解,磺化反应的主要影响因素： 被磺化物的结构、硫酸的浓度和用量、 磺化的温度和时间、加入辅助剂、搅拌的影响,典型反应,T-1 CLT酸的制备,T-2 1-氨基萘-6-磺酸 1-氨基萘-7-磺酸的制备,T-3 牛磺酸的制备（三种方法乙醇胺雾化发、酯化法）,硝化和亚硝化,内容： 硝化反应历程、混酸硝化、硫酸介质中的硝化、 有机溶剂-混酸硝化、在乙酐或乙酸中的硝化、 稀硝酸硝化、置换硝化法、亚硝化。,C-硝化-硝基化合物； N-硝化 -硝胺；O-硝化-硝酸酯,硝化反应的特点、硝化的方法、 硝化的活性中心（活泼质点

4、）、硝化剂的应用,浓硝酸：NO2+ 稀硝酸： NO+ 混酸（H2SO4-HNO3-H2O）：NO2+ 硝酸钾（钠）+硫酸 硝酸+醋酸酐,混酸硝化的影响因素： 被硝化物的性质、硝酸比、混酸组成、温度等。,例题 T-1 3-硝基-4-乙酰氨基苯甲醚的制备,T-2 邻硝基对甲苯胺制备,还原,内容： 铁粉还原、锌粉还原、硫化碱还原、 亚硫酸盐还原、金属复氢化合物还原、催化氢化,铁粉还原：硝基氨基； 环羰基还原成环羟基； 醛基还原成醇羟基； 芳磺酰氯还原成硫酚； 二硫化物还原成硫醇、硫酚； 还原脱溴。,锌粉还原：芳磺酰氯还原成芳亚磺酸； 芳磺酰氯还原成硫酚； 碳硫双键还原-脱硫成亚甲基； 羰基还原成羟基

5、； 羰基还原成亚甲基； 硝基化合物还原成氧化偶氮、 偶氮和氢化偶氮化合物。,硫化碱还原： 主要用于： 1）芳环上的硝基还原成氨基； 2）芳环上含多硝基时，可选择性的 部分还原； 3）将硝基偶氮化合物还原成氨基偶氮化合物； 4）将偶氮化合物还原成两个氨基化合物。 硫化碱种类的选择： 1） 硫化物、硫氢化物、多硫化物 Na2S、NaHS、(NH4)2S 、 Na2Sx 2）亚硫酸盐、亚硫酸氢盐等含氧硫化物 Na2SO3 、NaHSO3,选择：（Na2Sx） 1)Na2S 还原时，生成游离NaOH，使介质的 pH值升高，容易引起硝基化合物的双分子还 原生成偶氮化合物； 2)Na2S2还原时，不生成游

6、离NaOH； 3)Na2S 3还原时，析出元素硫； 4)NaHS还原时，还原能力温和，介质碱性低。 5)多硝基化合物的部分还原-Na2S2，NaHS; 6)硝基化合物的完全还原-Na2S，Na2S2; 7)对硝基甲苯的还原-氧化制对氨基苯甲醛- Na2Sx; 8)亚硫酸盐还原- NaHSO3; 9)芳磺酰氯还原成芳亚磺酸- NaHSO3。,金属复氢化合物还原 主要使用的: LiAlH4 、 NaBH4 主要应用： -COOH -CH2OH； -C=O -C-OH,催化氢化 主要应用： -CH2=CH2-、 -CC-； -CN; -COOH -CHO； -C=O -COH;,例题 T-1,4Ar

7、NO2 + 9Fe +4H2O 4 ArNH2 + 3Fe3O4,FeCl2,T-2,T-3,C6H13 CHO C6H13 CH2OH,Fe/过量稀盐酸 105110 ,T-4,T-5,Zn/稀H2SO4,870 收率约90%,T-6,100105, 12h,T-7,T-8,T-9,T-10,T-11,T-12,T-13,T-14 HCCH + 2HCOH HOCH2CCCH2OH,CuC2-Bi2O3/SiO2 水介质 90110, 1.52MPa,T-15,T-16,氧化,氧化剂、氧化方法、氧化特点、反应历程 氧化方法：空气催化氧化、化学氧化、电解氧化 氧化剂：气态氧：空气、纯氧 化学氧

8、化剂： KMnO4，K2Cr2O7， HNO3, NaClO3,NaClO，MnO2，CrO3，H2O2， 专用氧化剂。 氧化特点：氧化剂、强放热反应 反应历程：自由基链反应,例题,T-1,CH2=CH-CH3 CH2= CH-CHO + H2O,O2 CuO/SiO2,T-2,T-3,T-4,T-5,T-6,T-7,T-8,T-9,重氮化和重氮盐的反应,重氮化和重氮盐的反应的历程、特点、 反应条件、重氮化方法、催化剂、重氮化反应的应用。,通式：,不同介质中的重氮化活泼质点 ：,在稀盐酸中， ONCl 当加入少量的溴化钠时，ONBr 在稀硫酸中， ONNO2 在浓硫酸中， ON+,重氮化活泼质

9、点的活泼性次序：,ON+ ONBr ONCl ONNO2 ONOH,反应条件： 反应温度： 010 无机酸的用量和浓度：理论量：(HX):n(ArNH2)=2:1 实际比: n(HX):n(ArNH2)=2.54 : 1 重氮盐的稳定次序： ArN2+BF4- ArN2+SO4H - ArN2+Cl-,重氮化方法 ： 1)碱性较强的芳伯胺的重氮化：生产铵盐 2)碱性较弱的芳伯胺的重氮化：加热溶解，快速生 产铵盐 3)碱性很弱的芳伯胺的重氮化：以浓H2SO4或CH3COOH为介质；亚硝基硫酸法（NO+HSO4-)。 4)氨基芳磺酸和氨基芳羧酸的重氮化:碱溶酸析; 5)氨基酚类的重氮化: 在中性到

10、弱酸性介质中进行； 需加入少量硫酸铜 6)二胺类的重氮化:乙酸介质中的亚硝酰硫酸法,重氮的反应类型：保留氮的重氮基转化反应 放出氮的重氮基转化反应,例题,T-1,T-2,T-3,T-4,T-5,氨基化,氨基化反应的特点、类型、氨基化试剂、作用,氨基化试剂： 液氨、氨水、氨气、铵盐、有机胺。,液氨：,液氨，有机溶剂,120150,氨水：适用面广，多用于低温反应,氨解：,1）羟基的氨解：,ROH + NH3 RNH2 +H2O,反应条件： 催化剂（Al2O3）；加热；加压。,应用范围： 醇烃基的氨解是制备C1C8低碳脂肪胺的主要方法。,气-固相接触催化脱水氨解 气-固相临氢接触催化胺化氢化 液相氨

11、解,2）环氧烷类的加成胺化,3）脂肪族卤素衍生物的氨解,氨解剂的选择： 低碳卤烷-氨水； 高碳卤烷-醇溶液或液氨 特殊情况-过量的氨水,4）芳环上卤基的氨解,芳环上卤基的邻、对位无强吸电子基时，用很强的氨解条件，并用铜盐或亚铜盐作催化剂； 若芳环上卤基的邻、对位有强吸电子基时，不用催化剂，但仍需要在高温、高压下氨解。 一般用过量很多的氨水。,催化剂： CuCl活性高反应温度低，但价格贵，高温易氧化；CuCl2正好相反。,例题,T-1,T-2,T-3,T-4,T-5,烃化,三类烃基化（C-烃化、O-烃化、N-烃化）的反应历程、影响因素、催化剂、烃化剂种类及烃基化方法.,烃化剂：卤烷、酯类、醇类和

12、醚类、环氧化合物、 不饱和烃、醛类和酮类,烃化剂的活性次序：,硫酸的中性酯 醇、醚 环氧化合物 烯烃衍生物 醛、酮类,N-烃化： 通式 NH3 + R-ZRNH2 +HZ Z: -OH, -X, -OS3H,应用：1）用醇类的N-烷化,2）用卤烷的N-烷化 3) 用酯类的N-烷化 4) 用环氧化合物的N-烷化 5) 用烯烃的N-烷化 6) 用醛或酮的N-烷化 7) N-芳基化（芳氨基化）,Ar-NH2 + Alk-OH Ar-NH-Alk +H2O Ar-NHAlk + Alk-OH Ar-N(Alk)2 +H2O,例题,T-1,T-2,T-3,T-5,T-4,O-烃化： 产物： O-烷基化：

13、烷氧基化 O-芳基化：芳氧基化,应用：1）用醇类O-烷化,2）用卤烷的O-烷化 3) 用酯类的O-烷化 4) 用环氧化合物的O-烷化 5) 用醛类的O-烷化 6）用烯烃和炔烃的O-烷化 7) O-芳基化（烷氧或芳氧基化）,T-1,T-2,T-3,T-4,T-5,C-烃化：引入烷基的-傅氏烷基化反应； 引入酰基的-傅氏酰基化反应,应用：1）烯烃对芳烃的C-烷化 2) 烯烃对芳胺的C-烷化 3) 烯烃对酚类的C-烷化 4) 卤烷对芳环的C-烷化 5) 醇对芳环的C-烷化 6) 醛对芳环的C-烷化 7) 酮对芳环的C-烷化,例题,T-1,T-2,T-3,T-3,T-5,T-6,T-4,T-7,酰化,

14、C-酰化、O-酰化、N-酰化的影响因素、催化剂及酰化方法。,酰化剂：羧酸、酸酐、酰氯、酰胺、羧酸酯、 其他（双乙烯酮、二硫化碳）,酰化剂的反应活性顺序： 酰氯 酸酐 羧酸,胺类结构的影响：,伯胺仲胺；脂胺芳胺；无位阻胺有位阻胺,N-酰化：1）用羧酸的N-酰化 2)用酸酐的N-酰化 3)用酰氯的N-酰化 4)用酰胺的N-酰化 5)用羧酸酯的N-酰化 6)用双乙烯酮的N-酰化,例题,T-1,T-2,T-3,异氰酸酯,T-5,T-4,O-酰化：1）用羧酸的酯化 羧酸和醇的酯化 羧酸和不饱和烃的加成酯化 羧酸与环氧烷的酯化 羧酸盐与卤代烷的酯化 2)用酸酐的酯化 3)酯交换,C-酰化：制备：C-酰化制芳酮 C-甲酰化制芳醛 C-酰化制芳酸,酰化剂：羧酰氯、酸酐或羧酸 催化剂：酸性催化剂AlCl3 反应历程：亲电取代反应（傅氏酰基化反应） 亲电质点： -C+=O,被酰化物结构的影响被酰化物结构的影响: 芳环上有供电子取代基，反应容易进行，可使用无水氯化锌、多聚磷酸等温和催化剂； 芳环上有吸电子取代基，反应难以进行，需用无水三氯化铝催化. 杂环化合物，富电子的杂环容易发生C-酰化反应，酰基一般进入杂原子的位，则进入位.,催化剂的活性顺序： 路易斯酸： AlBr3AlCl3FeCl3BF3ZnCl2SnCl4SbCl5CuCl2 质子酸： HFH2SO4(P2O5)2H2PO4,