药物合成反应(第三版-闻韧)第一章卤化反应ppt课件.ppt

Organic Reactions for Drug Synthesis 第一章第一章 卤化反应卤化反应 Halogenation ReactionOrganic Reactions for Drug Synthesis卤化反应：卤化反应： 在有机化合物分子中建立在有机化合物分子中建立 C-X ，得到含卤化合物，得到含卤化合物的反应的反应工业应用：工业应用：20世纪世纪20年代以后年代以后1923年：甲烷气相氯化的工业装置建成年：甲烷气相氯化的工业装置建成1931年：工业生产氟氯甲烷年：工业生产氟氯甲烷1958年：氧化氯化法合成卤代烷年：氧化氯化法合成卤代烷现在：广泛用于有机合成，制备各种重要的原料、中间现在：广泛用于有机合成，制备各种重要的原料、中间体和工业溶剂体和工业溶剂Organic Reactions for Drug Synthesis 1.制备含卤素的有机药物制备含卤素的有机药物 2.卤化物是官能团转化中一类重要的中间体。药物中间体卤化物是官能团转化中一类重要的中间体。药物中间体 糖糖皮质激素醋酸可的松皮质激素醋酸可的松 3.将卤素原子作为保护基、阻断基，用于提高反应的选择性。将卤素原子作为保护基、阻断基，用于提高反应的选择性。 卤化反应在有机合成中的用途：卤化反应在有机合成中的用途：OCH3COOHOCH2ICOOHOCH2OCCH3COOHI2/CaOCH3OH/CaCl2OCH3COOKDMFH2NCCCH2OHHOHHNHCOCHCl2氯 霉 素诺 氟 沙 星COOHFC2H5NHNOOrganic Reactions for Drug Synthesis 卤卤 化化 反反 应应 的的 类类 型型 不饱和烃的卤加成不饱和烃的卤加成 饱和烷烃、芳香环上的卤取代饱和烷烃、芳香环上的卤取代 烯丙位、苄位上的卤置换烯丙位、苄位上的卤置换 醛酮羰基醛酮羰基-位的卤置换位的卤置换 羧酸羟基的卤置换：形成酰卤、卤代烃羧酸羟基的卤置换：形成酰卤、卤代烃+Cl2Cl+HClFeCCHCX2XCCHCX2=Cl2 , Br2H+CH2CCCHHX2+X2=Cl2 , Br2OCCCHXOOrganic Reactions for Drug Synthesis反应类型亲电加成亲电取代亲核取代自由基反应Organic Reactions for Drug Synthesis常用的卤化剂常用的卤化剂卤素（卤素（X2）：）：Cl2、Br2次卤酸（次卤酸（HOX）：）：HOCl、HOBrN-卤代酰胺：卤代酰胺： 如如 N-溴（氯）代乙酰胺（溴（氯）代乙酰胺（ NBA，NCA） N-溴（氯）代丁二酰亚胺（溴（氯）代丁二酰亚胺（NBS，NCS）卤化氢（卤化氢（HX）：）：HCl、HBrOrganic Reactions for Drug Synthesis第一节第一节 不饱和烃的卤加成反应不饱和烃的卤加成反应学习内容：学习内容： 卤素、次卤酸（酯）、卤素、次卤酸（酯）、N-N-卤代酰胺、卤化氢卤代酰胺、卤化氢 对不饱和键的加成反应对不饱和键的加成反应基本要求：基本要求： 掌握以上卤化剂对不饱和键的加成反应的机掌握以上卤化剂对不饱和键的加成反应的机理、反应条件与产物之间的关系以及应用实例。理、反应条件与产物之间的关系以及应用实例。Organic Reactions for Drug Synthesis一、一、 卤素卤素对烯烃的加成反应对烯烃的加成反应 概概 述述 烯烃和卤素加成，得到烯烃和卤素加成，得到1，2-二卤代物。二卤代物。X2C CC CXXv氟氟与烯烃的加成在有机合成上无实用意义。与烯烃的加成在有机合成上无实用意义。v碘碘与烯烃的反应不容易发生，应用亦很少。与烯烃的反应不容易发生，应用亦很少。v氯、溴氯、溴与烯烃的加成是精细化工领域普遍应用与烯烃的加成是精细化工领域普遍应用的单元反应技术之一，我们将重点介绍。的单元反应技术之一，我们将重点介绍。Organic Reactions for Drug Synthesis F F2 2是卤素中最活泼的元素，与烯烃的反应非常剧烈，是卤素中最活泼的元素，与烯烃的反应非常剧烈，放出大量的热，易发生爆炸。常伴随取代、聚合等副放出大量的热，易发生爆炸。常伴随取代、聚合等副反应，难以得到单纯的加成产物。因此，在合成上，反应，难以得到单纯的加成产物。因此，在合成上，烯烃的氟加成应用价值很小。烯烃的氟加成应用价值很小。 而且，由于而且，由于C-FC-F键比键比C-HC-H键还稳定，氟化物不宜作键还稳定，氟化物不宜作为有机合成的中间体。为有机合成的中间体。含氟药物：引入氟原子的方法：卤素含氟药物：引入氟原子的方法：卤素- -卤素置换反应卤素置换反应F2Organic Reactions for Drug Synthesis光引发下的自由基反应光引发下的自由基反应 碘与烯烃的反应不容易发生。（原因：碘与烯烃的反应不容易发生。（原因：C-IC-I键不稳定，键不稳定，碘加成反应是一个可逆过程。碘加成反应是一个可逆过程。C CCH3HH3CHC CHCH3HH3CIII2, hhr.t.C CCH3HH3CH(100 %)(90 %)热稳定性、光稳定性都很差热稳定性、光稳定性都很差I2Organic Reactions for Drug Synthesis1. 卤素与烯烃的卤素与烯烃的亲电加成亲电加成反应反应（1 1）反应历程：）反应历程： 第一步：卤正离子向第一步：卤正离子向 键进攻，形成键进攻，形成三员环卤正离子三员环卤正离子 或或开放式碳正离子开放式碳正离子的过渡态的过渡态。 R1R3R2R4XX+-C CR1R3R4XR2C CR1R3R4R2X(1)(2)Organic Reactions for Drug Synthesis第二步：第二步： 对于过渡态（对于过渡态（1）：）： 卤负离子从环状卤正离子的背面向碳原子做亲核进攻，卤负离子从环状卤正离子的背面向碳原子做亲核进攻，得到一对外消旋体的得到一对外消旋体的对向（对向（anti）加成产物加成产物（反式加成）（反式加成）。X-C CR4R2XXR3R1C CR4R2R3R1XXC CR1R3R4XR2(1)注：注：卤负离子究竟从三员环背面进攻哪一个碳原子，卤负离子究竟从三员环背面进攻哪一个碳原子，取决于形成碳正离子的稳定性。取决于形成碳正离子的稳定性。 碳正离子的稳定性：叔碳正离子的稳定性：叔 仲仲 伯伯 连有烷基、烷氧基、苯基等给电子基团的烯键连有烷基、烷氧基、苯基等给电子基团的烯键碳原子是卤负离子优先进攻的位置。碳原子是卤负离子优先进攻的位置。Organic Reactions for Drug Synthesis例例1.1.C CC6H5HHCOOC2H5Br2 / CCl4C CC6H5HHCOOC2H5BrC CHHBrC6H5COOC2H5BrC CHHBrC6H5COOC2H5Br主要产物主要产物Organic Reactions for Drug Synthesis对于过渡态（对于过渡态（2 2）：）： 卤负离子进攻开放式的碳正离子，得到相当量的卤负离子进攻开放式的碳正离子，得到相当量的同同向（向（synsyn/ /顺式）顺式）加成产物。加成产物。X-C CR4R1XXR3R2C CR1R3R4R2X(2)Organic Reactions for Drug Synthesis（2 2）影响反应的因素：）影响反应的因素： a. a. 烯键邻近基团烯键邻近基团 与烯键碳原子相连的取代基性质不仅影响着烯键与烯键碳原子相连的取代基性质不仅影响着烯键极化方向，而且直接影响着亲电加成反应的难易程度。极化方向，而且直接影响着亲电加成反应的难易程度。 烯键碳原子上连有推电子基，有利于烯烃卤加成烯键碳原子上连有推电子基，有利于烯烃卤加成反应的进行。反之，若烯键碳原子上连有吸电子基团，反应的进行。反之，若烯键碳原子上连有吸电子基团，则不利于反应进行。则不利于反应进行。推电子基：推电子基：如 HO RO CH3CONH C6H5 R吸电子基：吸电子基：如 NO2 CN COOH COOR SO3H XOrganic Reactions for Drug Synthesisb. 卤素活泼性卤素活泼性 Cl正离子的亲电性比正离子的亲电性比Br正离子强，所以，氯与烯烃正离子强，所以，氯与烯烃的加成反应的速度比溴快，但选择性比溴差。的加成反应的速度比溴快，但选择性比溴差。c. 溶剂溶剂 常用溶剂有常用溶剂有CCl4、CHCl3、CH2Cl2、CS2、Et2O、CH3COOC2H5等惰性溶剂。等惰性溶剂。d. 温度温度 反应温度一般不宜太高，如烯烃与氯的反应，需控反应温度一般不宜太高，如烯烃与氯的反应，需控制在较低的反应温度下进行，以避免取代等副反应发生。制在较低的反应温度下进行，以避免取代等副反应发生。Organic Reactions for Drug Synthesis立体化学问题立体化学问题CH3HCH3H+Br2BrCH3HCH3H+ Br(a)(b)(a)(b)CH3HCH3HBrBrCH3HCH3HBrBrCH3HBrBrHCH3CH3BrHHBrCH3顺式Organic Reactions for Drug Synthesis 环卤鎓离子也可以形成在氯或碘的加成中，环卤鎓离子也可以形成在氯或碘的加成中，但是氯的电负性较大，原子半径小，极化性小，但是氯的电负性较大，原子半径小，极化性小，因此同向（因此同向（synsyn）加成比例比溴高。加成比例比溴高。PhHPhHBr2-CCl4Cl2-CCl483%17%32%68%anti-addition productsyn-addition productOrganic Reactions for Drug SynthesisI2/AcOAg/Et2OOAcIHH OHCH3-CH=CH2 CH3-CH-CH2II2/KIO393%H2SO4/H2OCCCH3HH3CHAcOH/Cl2LiClCCCH3HH3CH+ClClCCCH3HH3CHClOAcOrganic Reactions for Drug Synthesis2. 2. 卤素与烯烃的卤素与烯烃的自由基加成自由基加成需要光或自由基引发剂催化。需要光或自由基引发剂催化。光卤加成反应特别适用于双键上具有吸电子的烯烃、芳环。光卤加成反应特别适用于双键上具有吸电子的烯烃、芳环。例例2 2： hv, 0, 1hBr2 / CCl4BrHBrHhv,10Cl2/CCl4H2C CHCNClH2C CHClCNOrganic Reactions for Drug Synthesis3. 3. 卤素与炔烃的卤素与炔烃的加成加成得反式二卤烯烃得反式二卤烯烃CCH3CBr2LiBrPhPhBrBrCH3I2CCH2OHHChvIHCH2OHIOrganic Reactions for Drug SynthesisCOOH+X2OOCH2XOrganic Reactions for Drug Synthesis三、三、次卤酸及其酯次卤酸及其酯对烯烃的加成对烯烃的加成1.1. 次卤酸与烯烃加成，按照马氏规则，卤素加成在双次卤酸与烯烃加成，按照马氏规则，卤素加成在双键的取代较少的一端，生成键的取代较少的一端，生成 - -卤醇。卤醇。HOClH3CHC CH2H3C CHCH2OHCl2.2.反应机理选择性与卤素加成相同。反应机理选择性与卤素加成相同。X OH+-C CXOHXOHOrganic Reactions for Drug Synthesis3. 次卤酸很不稳定，极易分解，需现制现用。次卤酸很不稳定，极易分解，需现制现用。 次氯酸或次溴酸可用氯气或溴素与次氯酸或次溴酸可用氯气或溴素与中性或含汞盐的中性或含汞盐的碱性碱性水溶液反应而得到。水溶液反应而得到。OHCl1520HgCl2/Cl2/NaOH/H2OOrganic Reactions for Drug Synthesis4.4.次氯酸酯次氯酸酯与烯烃的反应与烯烃的反应机理机理: :与次氯酸与烯烃的反应相同。与次氯酸与烯烃的反应相同。最常用的次氯酸酯为最常用的次氯酸酯为次氯酸叔丁酯次氯酸叔丁酯，可在中性或弱酸可在中性或弱酸性条件下与烯烃反应。根据溶剂亲核基团的不同，可性条件下与烯烃反应。根据溶剂亲核基团的不同，可生成相应的生成相应的 - -卤醇的衍生物。卤醇的衍生物。HCCH2t-BuOCl / HOAc / H2OCH(OH)CH2ClOEtOt-BuOCl/ROHOEtOClROHOEtOClOROrganic Reactions for Drug Synthesis四、四、N-N-卤代酰胺卤代酰胺与烯烃的加成与烯烃的加成1.1. 是制备是制备 - -卤醇的又一重要方法。卤醇的又一重要方法。 反应历程与次卤酸（酯）与烯烃的亲电加成类似。反应历程与次卤酸（酯）与烯烃的亲电加成类似。2. 2. 特点：特点： 卤正离子由质子化的卤正离子由质子化的N-卤代酰胺提供，卤代酰胺提供， OH等负离子来自反应溶剂（等负离子来自反应溶剂（H2O、ROH、DMSO、DMF)。3. 3. 四种常用的四种常用的N-N-卤代酰胺：卤代酰胺： N-N-溴（氯）代乙酰胺溴（氯）代乙酰胺 N-N-溴（氯）代丁二酰亚胺溴（氯）代丁二酰亚胺H3C CONHBrH3C CONHCl(NBA)(NCA)NOOBrNOOCl(NBS)(NCS)Organic Reactions for Drug Synthesis4. 4. 定位：遵循马氏规则定位：遵循马氏规则C CH2HPhNBS / H2OC CH2HPhOHBrOrganic Reactions for Drug SynthesisR1R2HHNBS/ DMSOC CR2HHR1BrO SCH3CH3C CHR1O SCH3CH3Br R2HH2ODalton反应C CHR1OHBr R2H（在干燥的DMSO中） -消除反应C CHR1BrOR2注：一个从烯烃制备注：一个从烯烃制备-溴酮的很好方法！溴酮的很好方法！（- - 溴醇）溴醇）（-溴酮）溴酮）Organic Reactions for Drug Synthesis例：例：C CNBS / DMSO / H2OPhHCH3HC CHHCH3PhOHBrNBS / 干燥的DMSOC CHCH3OBrPhOrganic Reactions for Drug Synthesis五、五、卤化氢卤化氢与烯烃的加成与烯烃的加成卤化氢对烯烃加成，得到卤素取代的饱和烃。卤化氢对烯烃加成，得到卤素取代的饱和烃。1.1.卤化氢与烯烃的离子型亲电加成卤化氢与烯烃的离子型亲电加成（1 1）反应历程：）反应历程：以上机理以上机理( (离子对机理离子对机理) )可以很好地说明顺式加成产物的生成。可以很好地说明顺式加成产物的生成。Organic Reactions for Drug Synthesis有些反应可得到反式加成产物，有些反应可得到反式加成产物，可用以下三分子协同反应机理解释。可用以下三分子协同反应机理解释。 Organic Reactions for Drug Synthesis卤化氢对某些烯烃加成的立体选择性。卤化氢对某些烯烃加成的立体选择性。 能生成稳定碳正离子的底物易发生顺式加成能生成稳定碳正离子的底物易发生顺式加成( (这些底物这些底物更倾向于离子对机理）。更倾向于离子对机理）。 Organic Reactions for Drug Synthesis（2）影响反应定位方向的主要因素）影响反应定位方向的主要因素 a.活性中间体碳正离子的稳定性活性中间体碳正离子的稳定性 氢原子加到能形成最稳定的碳正离子的那个双键碳原氢原子加到能形成最稳定的碳正离子的那个双键碳原子上。子上。 叔碳正离子叔碳正离子 仲碳正离子仲碳正离子 伯碳正离子伯碳正离子 即：即： R3C+ R2HC+ RH2C+ C CH2gas HBrPhH2CHC CH3PhH2CHBrAcOH/ 0Organic Reactions for Drug Synthesisb.b.烯键上取代基的电子效应烯键上取代基的电子效应卤化氢与烯烃的离子型亲电加成是反应的第一步，烯卤化氢与烯烃的离子型亲电加成是反应的第一步，烯键的质子化发生在电子云密度较大的烯键碳原子上。键的质子化发生在电子云密度较大的烯键碳原子上。当烯键碳原子上连有推电子取代基时，加成方向符合当烯键碳原子上连有推电子取代基时，加成方向符合马氏规则；连有吸电子基时，加成方向反马氏规则。马氏规则；连有吸电子基时，加成方向反马氏规则。C CH3CH3CC CH2CH3ClHCH3HCl(H3C)2H2C CHClHCHOH2C CH2CHOClOrganic Reactions for Drug Synthesis碳正离子重排碳正离子重排CCH3H3CHCH CH2HClCl-CCH3H3CHCH CH3+Cl-CCH3H3CHCHClCH2CCH3H3CCHHCH2Cl-+1,2-H迁移CCH3H3CCH CH2HClOrganic Reactions for Drug Synthesis2. 2. 溴化氢溴化氢对烯烃的自由基加成历程对烯烃的自由基加成历程反应的定位：反马氏规则反应的定位：反马氏规则 碳自由基的稳定性顺序：叔碳自由基的稳定性顺序：叔R R3 3C C 仲仲R R2 2HCHC 伯伯RHRH2 2C C 碳自由基可与苯环、烯键、烃基发生共轭或超共轭效应碳自由基可与苯环、烯键、烃基发生共轭或超共轭效应而得到稳定，故溴倾向于加在含氢较多的烯烃碳原子上。而得到稳定，故溴倾向于加在含氢较多的烯烃碳原子上。HBrhv 或其它自由基引发剂HBrC CRHHHBrC CRHBrHHBrC CRHHBrHHBrHOrganic Reactions for Drug Synthesis注：只有注：只有溴化氢溴化氢才能和烯烃发生自由基型亲才能和烯烃发生自由基型亲电加成反应！电加成反应！ 在过氧化物存在或光照的条件下，烯烃在过氧化物存在或光照的条件下，烯烃和溴化氢发生自由基型加成反应并得到反马和溴化氢发生自由基型加成反应并得到反马氏规则的产物氏规则的产物，这一研究无论是在理论还是这一研究无论是在理论还是在工业上都有非常广泛的应用。在工业上都有非常广泛的应用。 利用烯烃加溴化氢的离子型亲电加成途利用烯烃加溴化氢的离子型亲电加成途径和自由基型加成途径，我们可以有选择性径和自由基型加成途径，我们可以有选择性的制备的制备两种类型结构的溴代物两种类型结构的溴代物。Organic Reactions for Drug Synthesis3. 3. 卤化氢卤化氢对炔烃的加成对炔烃的加成*六、不饱和烃的六、不饱和烃的硼氢化硼氢化-卤解反应卤解反应CH2-CCHHClH3CCCH2Cl CH3(CH2)5CHCH2BH3THFBH20 oCCH3(CH2)5CHHCH22(94%)Br2BrMeONaMeOH0 oCCH2CH3(CH2)5CH反反Markovnikov规则的卤化物规则的卤化物 Organic Reactions for Drug SynthesisC6H13C CHOBHO70,2hCCC6H13HHOBO25,2hCCC6H13HHB(OH)2CCC6H13HHI90%I2/NaOH/H2OEt2O/0H2O反马氏加成反马氏加成 炔烃的硼氢化卤解反应来说，反应产物的立体化学常随炔烃的硼氢化卤解反应来说，反应产物的立体化学常随卤化剂和反应条件不同而异。如卤化剂和反应条件不同而异。如1 1辛炔经过硼氢化，用碘辛炔经过硼氢化，用碘和氢氧化钠水溶液作用生成和氢氧化钠水溶液作用生成E E碘代烯烃。碘代烯烃。 Organic Reactions for Drug Synthesis第二节第二节 烃类的卤取代反应烃类的卤取代反应学习内容：学习内容： 卤素、卤素、N-N-卤代酰胺及其它的卤化剂对卤代酰胺及其它的卤化剂对烯烯丙位、苄位和芳环上的氢丙位、苄位和芳环上的氢的取代反应。的取代反应。基本要求：基本要求： 掌握各类反应的反应机理、反应条件、掌握各类反应的反应机理、反应条件、影响反应的主要因素以及在精细化工中的应用。影响反应的主要因素以及在精细化工中的应用。Organic Reactions for Drug Synthesis 一、一、脂肪烃脂肪烃的卤取代反应的卤取代反应1. 烯丙位碳原子烯丙位碳原子上的卤取代反应上的卤取代反应 2. 苄位碳原子苄位碳原子上的卤取代反应上的卤取代反应 二、二、芳烃芳烃的卤取代反应的卤取代反应Organic Reactions for Drug Synthesis一、脂肪烃的卤取代反应一、脂肪烃的卤取代反应 1.1.饱和脂肪烃上的卤取代反应饱和脂肪烃上的卤取代反应饱和脂肪烃上的氢原子活性比较小，需在饱和脂肪烃上的氢原子活性比较小，需在高温高温、光照或自由基引发剂光照或自由基引发剂的存在下，才能发生卤取代反应。经历自由基历程。的存在下，才能发生卤取代反应。经历自由基历程。烷烃中氢原子的活泼性顺序是：烷烃中氢原子的活泼性顺序是：叔氢仲氢伯氢！叔氢仲氢伯氢！自由基的稳定性自由基的稳定性顺序：顺序：3 3 2 2 1 1 CHCH3 3不同卤素与烷烃进行卤化反应的活性顺序为：不同卤素与烷烃进行卤化反应的活性顺序为：FClFClBrIBrI烷烃卤化时，卤原子的选择性是烷烃卤化时，卤原子的选择性是I I Br Br ClCl F F /过氧化物高温/hR XX2R HOrganic Reactions for Drug Synthesis 2. 2. 烯丙位和苄位碳原子上的卤取代反应烯丙位和苄位碳原子上的卤取代反应 烯丙位和苄位氢原子比较活泼，在烯丙位和苄位氢原子比较活泼，在高温高温、光照或光照或自由基引发剂自由基引发剂的存在下，容易发生卤取代反应。的存在下，容易发生卤取代反应。 CH3CH2BrNBSNCSCH2ClCH2CH2CH3CHCH2CH3NBSBrC C CHC C C X卤化剂X2(Cl2, Br2)ROXNCSNBSOrganic Reactions for Drug Synthesis反应机理：自由基反应反应机理：自由基反应CH2CH2COOHCHCH2COOHBrNBSC C CHC C CXX22XXC C CHXC C CX2Xhv或其它引发剂NCH3NCH2ClNCH2BrNCS / NBSOrganic Reactions for Drug Synthesis影响反应的因素影响反应的因素（1 1）取代基）取代基 a. a. 苄位及其邻、对位，或烯丙位上若接有给苄位及其邻、对位，或烯丙位上若接有给电子基团，活性中间体碳自由基的稳定性加强，电子基团，活性中间体碳自由基的稳定性加强，反应增快；反之，接有吸电子基团，反应受阻。反应增快；反之，接有吸电子基团，反应受阻。 如：苄位二卤代物的制造比一卤代物困难的多，如：苄位二卤代物的制造比一卤代物困难的多，原因正是如此。原因正是如此。CH3CH32 mol Br2hv, 123 , 2 hCH2BrCH2BrCH3H3C4 mol Br2hv, 140-160 , 6 hCHBr2Br2HCOrganic Reactions for Drug Synthesisb.b.反应物分子中若存在多种烯丙位反应物分子中若存在多种烯丙位C-HC-H键，同样，键，同样，因碳自由基稳定性的关系，它们反应活性顺序为：因碳自由基稳定性的关系，它们反应活性顺序为： 叔碳自由基叔碳自由基 仲碳自由基仲碳自由基 伯碳自由基伯碳自由基C3H7CH2CH CHCH3NBS / CCl4BPOC3H7CHCHCHBrCH3（2 2）卤化试剂）卤化试剂 常用的卤化试剂有卤素、次氯酸叔丁酯、常用的卤化试剂有卤素、次氯酸叔丁酯、N-N-溴（氯）代丁二酰亚胺等。其中，溴（氯）代丁二酰亚胺等。其中， NBSNBS、NCSNCS有选择有选择性高、副反应少等优点。性高、副反应少等优点。（3 3）温度）温度 烯丙位卤代一般在高温下进行，低温有利于烯丙位卤代一般在高温下进行，低温有利于烯键与卤素的加成。苄位氢原子的卤代同样如此。烯键与卤素的加成。苄位氢原子的卤代同样如此。Organic Reactions for Drug Synthesis（4 4）溶剂）溶剂 反应大多采用无水非极性惰性溶剂，如四氯化反应大多采用无水非极性惰性溶剂，如四氯化碳、苯、石油醚等。反应若是液体，也可不用溶剂。碳、苯、石油醚等。反应若是液体，也可不用溶剂。Ar-CH3Ar-CBr3Ar-COOH3Br2水 解CH3CH3CHBr2CHBr2CHOCHO4Br2/光水解合 成 芳 醛合成芳香族羧酸Organic Reactions for Drug Synthesis二、芳烃的卤取代反应二、芳烃的卤取代反应1. 1. 反应机理：离子型亲电取代反应反应机理：离子型亲电取代反应首先由极化了的卤素分子或卤正离子向芳环做亲电进攻，形成首先由极化了的卤素分子或卤正离子向芳环做亲电进攻，形成-络合络合物以及物以及 - -络合物，然后很快失去一个质子而得卤代芳烃。络合物，然后很快失去一个质子而得卤代芳烃。XX+-XHX-H+2. 2. 亲电试剂的主要形式亲电试剂的主要形式a.a.在反应中被极化的卤素分子在反应中被极化的卤素分子b.b.在催化剂（如路易丝酸等）作用下发生极化的卤素分子在催化剂（如路易丝酸等）作用下发生极化的卤素分子c.c.由卤化剂提供的卤素正离子如由卤化剂提供的卤素正离子如NBSNBS、HOXHOX、酰基次卤酸酐等、酰基次卤酸酐等d.d.其他形式的亲电试剂分子（如卤代酰胺等）其他形式的亲电试剂分子（如卤代酰胺等）Organic Reactions for Drug Synthesis3. 3. 影响反应的因素：影响反应的因素：（1 1）芳烃取代基：）芳烃取代基： 芳环上取代基的电子效应对芳烃卤代的难易及卤芳环上取代基的电子效应对芳烃卤代的难易及卤代的位置均有很大的影响。代的位置均有很大的影响。 芳环上连有给电子基，卤代容易进行，且常发生芳环上连有给电子基，卤代容易进行，且常发生多卤代现象。但适当的选择和控制反应条件，可使反应多卤代现象。但适当的选择和控制反应条件，可使反应停止在单、双卤代阶段。停止在单、双卤代阶段。1molBr2/CS2OHOHBrOHBrBrBrH2O3Br22Br2/OHBrBrOHOH0t-Bu-NH2/-70TolOrganic Reactions for Drug Synthesis 芳环上若连有吸电子基团，反应较困难。一般芳环上若连有吸电子基团，反应较困难。一般需用需用LewisLewis酸催化，并在较高的温度下进行卤代，或采酸催化，并在较高的温度下进行卤代，或采用活性较大的卤化试剂。用活性较大的卤化试剂。NH2NH2BrNBS/DMFO2NCl2O / (CF3SO2)2OPOCl30 O2N97%ClOrganic Reactions for Drug Synthesis（2 2）芳）芳杂环杂环： 富富电子的芳杂环（如吡咯、呋喃、噻吩），卤代反电子的芳杂环（如吡咯、呋喃、噻吩），卤代反应比苯容易进行。反之，缺应比苯容易进行。反之，缺 电子的芳杂环（如吡电子的芳杂环（如吡啶），卤代反应比苯难。啶），卤代反应比苯难。NNHSO注：具有推电子基的吡啶络合物的卤取代反应比注：具有推电子基的吡啶络合物的卤取代反应比较容易，可在较温和的条件下进行。较容易，可在较温和的条件下进行。Organic Reactions for Drug Synthesis（3 3）卤化试剂：）卤化试剂：F F2 2直接用直接用F F2 2与芳烃作用制取氟代芳烃，反应非常剧烈，需在与芳烃作用制取氟代芳烃，反应非常剧烈，需在氮气或氩气稀释下于氮气或氩气稀释下于-78 -78 下进行，故无实用意义。下进行，故无实用意义。I I2 2 单独使用单独使用I I2 2对芳烃进行碘代反应效果不好，由于反对芳烃进行碘代反应效果不好，由于反应生成的碘化氢具有还原性，可使碘代产物可逆转化又成应生成的碘化氢具有还原性，可使碘代产物可逆转化又成为原料芳烃。为原料芳烃。（1 1）去除）去除HIHI： a.a.加入氧化剂加入氧化剂 b.b.加入碱性缓冲物质加入碱性缓冲物质 c.c.加入金属氧化物加入金属氧化物（2 2）采用强碘化剂，如）采用强碘化剂，如IClICl( (一氯化碘）等来提高碘正离一氯化碘）等来提高碘正离子浓度。子浓度。Organic Reactions for Drug SynthesisNOHI2, 25% H2O2EtOHNOHIINO2ICl / AcOH100 , 2hNO2NH2NH2IIOrganic Reactions for Drug Synthesis二、羧酸的二、羧酸的-卤取代反应卤取代反应一、醛、酮的一、醛、酮的-卤取代反应卤取代反应第三节第三节 羰基化合物的卤取代反应羰基化合物的卤取代反应学习内容：学习内容： 卤化剂对羰基卤化剂对羰基位氢的卤取代反应。位氢的卤取代反应。 Organic Reactions for Drug Synthesis一、醛、酮的一、醛、酮的-卤取代反应卤取代反应R CHHCOHR1CHHCOC R2HHR CXHCOHR1CXHCOC R2HH 羰基的羰基的-H -H 比较活泼，在酸或碱的催化比较活泼，在酸或碱的催化下，可被卤原子取代，生成下，可被卤原子取代，生成-卤代羰基化合物。卤代羰基化合物。Organic Reactions for Drug Synthesis1. 1. 酮的酮的- - 卤取代反应卤取代反应反应历程反应历程: : 离子型亲电取代反应离子型亲电取代反应 注注: : 反应历程与催化剂的性质有关。反应历程与催化剂的性质有关。 一般来说，羰基化合物在酸（包括一般来说，羰基化合物在酸（包括LewisLewis酸）酸）或碱（无机或有机碱）催化下，转化为烯醇形式，才或碱（无机或有机碱）催化下，转化为烯醇形式，才能和亲电的卤化剂反应。能和亲电的卤化剂反应。Organic Reactions for Drug SynthesisOrganic Reactions for Drug Synthesis（1 1）酸催化的）酸催化的-卤取代，需要适量的碱的参与，卤取代，需要适量的碱的参与，以帮助以帮助-H-H的脱去。的脱去。 例：苯乙酮的溴化例：苯乙酮的溴化COCH3C=OAlCl3CH3COCH2BrCOCH3BrBr2, cat. AlCl3 / Et2O0 Br2, 2.5mol AlCl385 Organic Reactions for Drug Synthesis （2 2）在）在酸催化酸催化下不对称酮的下不对称酮的-卤代主要卤代主要发生在与发生在与推电子基推电子基相连的相连的-碳原子上碳原子上 ，因为推电，因为推电子基有利于酸催化下烯醇的稳定。子基有利于酸催化下烯醇的稳定。 OCH3Br2OCH3SO2Cl2 / CCl4OCH3BrOCH3Cl 注：在注：在位上具卤素等吸电子基时，位上具卤素等吸电子基时，卤代反应受到抑制，故同一个卤代反应受到抑制，故同一个-碳原子上引碳原子上引入第二个卤原子相对困难。入第二个卤原子相对困难。Organic Reactions for Drug Synthesis （3 3）而）而碱催化碱催化反应，反应， -卤代容易在与卤代容易在与吸电子吸电子基基相连的相连的-碳原子上进行，反应进行到碳原子上进行，反应进行到位彻底卤代位彻底卤代为止。为止。(CH3)3CCOCH3Br2 NaOH / H2O(CH3)3CCOCBr3(CH3)3CCOOH甲基酮化合物降解生成少一个碳原子的羧酸甲基酮化合物降解生成少一个碳原子的羧酸的有效方法！的有效方法！Organic Reactions for Drug SynthesisC CH2CH2CH3BrH2COC CH2CH2CH3H2COHBrBrHBr-Br2C CH2CH2CH3H2COHC CHCH2CH3H2COHC CH2CH2CH3BrH2COC CHCH2CH3H3COBr+(1.5%)(58%)HBrHBr既有加快烯醇化速度的作用，又有还原既有加快烯醇化速度的作用，又有还原性，可消除溴代酮中溴原子。性，可消除溴代酮中溴原子。Organic Reactions for Drug SynthesisC CH2COOEtH3COC CHCOOEtH3COSO2Cl2或 CF3SO2ClClC CH2CCH3H3COOC CHCCH3H3COOClCF3SO2Cl取代在活泼亚甲基上。取代在活泼亚甲基上。Organic Reactions for Drug SynthesisO-羰基自由基取代OCCORHRR+Br2+CCORBrRR光Br22Br光O+HBrOHBrOrganic Reactions for Drug Synthesis 四溴环己二烯酮（不发生双键加成反应）四溴环己二烯酮（不发生双键加成反应）OOBrBrBr2副反应,不饱和酮的不饱和酮的卤取代反应卤取代反应 OOBrBrBrBr+OBr+(选择性溴化试剂)BrOHBrBr选择性溴化剂Organic Reactions for Drug Synthesis选择性溴化剂OOOOBrBrCH3CH35,5-二溴代-2,2-二甲基-4,6二羰基-1,3-二f烷NHNHOOBrBrO5,5-二溴代丙二酰脲NNNOOOClClCl三氯氰尿酸OBrCH3OCH-ArOCH-ArBrOCH3Organic Reactions for Drug Synthesis2. 2. 醛的醛的-卤取代反应卤取代反应R CHHCOH 在酸或碱的催化下，在酸或碱的催化下，醛基碳原子上的醛基碳原子上的氢和氢和-碳原子上的氢碳原子上的氢都可以被卤素取代，而都可以被卤素取代，而且，还可能有其它聚合等副反应发生。且，还可能有其它聚合等副反应发生。Organic Reactions for Drug Synthesis为了得到预期的为了得到预期的-卤代醛，一般可将醛卤代醛，一般可将醛转化成烯醇酯，然后再与卤素反应。转化成烯醇酯，然后再与卤素反应。 C4H9CHOAc2OC3H7-CH=CH-OAc+C3H7-CCHOC3H7CHCHOMeOMe1.Br2BrBrH+2.MeOHOrganic Reactions for Drug Synthesis对于无对于无-氢原子的芳香醛，可利用这一性质，用卤素氢原子的芳香醛，可利用这一性质，用卤素直接取代醛基碳原子上的氢原子，生成相应酰卤。直接取代醛基碳原子上的氢原子，生成相应酰卤。ClOHCCl2140-160ClClOCOrganic Reactions for Drug SynthesisOOOOBrBrCHOCHOBr5,5-5,5-二溴代二溴代-2,2-2,2-二甲基二甲基-4,6-4,6二羰基二羰基-1,3-1,3-二噁烷二噁烷(CH3)2CHCHOCuCl2(CH3)2CClCHOCH3COCH3 / H2O卤代铜与醛反应，可以较高收率得到卤代铜与醛反应，可以较高收率得到-卤代醛卤代醛Organic Reactions for Drug Synthesis二、二、烯醇和烯胺衍生物的卤化反应烯醇和烯胺衍生物的卤化反应OAcNBSOBrAcOOAcH2CAcOOBrH2CNBSOrganic Reactions for Drug Synthesis 烷基硅氧基的供电子能力较酰氧基强，故烯醇式的烷基硅氧基的供电子能力较酰氧基强，故烯醇式的烷基硅氧醚容易卤化。使用硅氧醚的另一个优点是可以烷基硅氧醚容易卤化。使用硅氧醚的另一个优点是可以通过控制反应条件来控制烯醇双键形成的位置，进而控通过控制反应条件来控制烯醇双键形成的位置，进而控制卤化的区域选择性。制卤