第十章烷基化反应.ppt

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1、第十章第十章烷基化反应烷基化反应7.1 7.1 概述概述一、定义一、定义 有机物分子中的碳、氮、氧等原子上有机物分子中的碳、氮、氧等原子上引入烃基引入烃基的反应。的反应。广义上讲，包括广义上讲，包括引入烷基、烯基、炔基、芳基、引入烷基、烯基、炔基、芳基、羧甲基羧甲基(-CH(-CH2 2COOH)COOH)、羟甲基、羟甲基(-CH(-CH2 2OH)OH)、氯甲、氯甲基（基（-CH-CH2 2ClCl）等。）等。二、烃化剂二、烃化剂发生取代反应的：发生取代反应的：卤烷、醇类和酯类卤烷、醇类和酯类发生加成反应的：发生加成反应的：不饱和烃和环氧化合物不饱和烃和环氧化合物发生脱水缩合反应的：发生脱水

2、缩合反应的：醛类和酮类醛类和酮类烷基化反应在精细有机合成中的应用烷基化反应在精细有机合成中的应用冠状动脉扩张冠状动脉扩张药普尼拉明药普尼拉明抗组胺药抗组胺药镇痛药邻乙氧镇痛药邻乙氧基苯甲酰胺基苯甲酰胺 18771877年年法法国国化化学学家家FriedelFriedel和和美美国国化化学学家家CraftsCrafts将将苯苯和和氯氯甲甲烷烷中中加加入入三三氯氯化化铝铝发发生生强强烈烈反反应应，放放出出氯氯化化氢氢气气体体，从从反反应应混合物中分离出甲苯。混合物中分离出甲苯。芳芳烃烃的的选选择择性性烷烷基基化化及及其其后后续续转转化化反反应应是是需需要要重重点点研研究究的的问题。问题。7.2 7

3、.2 碳的烷基化反应碳的烷基化反应 （）烷基相同时，不同的卤素形成的卤代烷烃的反应活性（）烷基相同时，不同的卤素形成的卤代烷烃的反应活性顺序为顺序为RIRI RBrRBrRClRCl 。（）卤代烷烃中卤素相同时，不同的烷基则反应活性顺序（）卤代烷烃中卤素相同时，不同的烷基则反应活性顺序为为:（）不能用卤代芳烃如氯苯、溴苯代替卤代烷进行烷基化（）不能用卤代芳烃如氯苯、溴苯代替卤代烷进行烷基化反应，因为连接在芳环上的卤素反应活性较低，不能进行反应，因为连接在芳环上的卤素反应活性较低，不能进行烷基化反应。烷基化反应。卤代烃的烷基化反应卤代烃的烷基化反应抗过敏药中间体二苯甲烷（沸点抗过敏药中间体二苯甲

4、烷（沸点140/400Pa140/400Pa）苯海拉明中间体苯海拉明中间体4-4-氯二苯甲烷（沸点氯二苯甲烷（沸点256256），也用作），也用作香料取代香叶油，用于香皂和洗发用品。香料取代香叶油，用于香皂和洗发用品。（4 4）卤代烃作烷基化剂一般）卤代烃作烷基化剂一般ZnClZnCl2 2、AlClAlCl3 3作催化剂，也可用作催化剂，也可用BFBF3 3、HFHF。四四氯氯化化碳碳与与氟氟苯苯在在无无水水ZnClZnCl2 2催催化化下下，生生成成二二（4-4-氟氟苯苯基基）二二氯氯甲甲烷烷，经经水水解解得得到到4,44,4-二二氟氟二二苯苯甲甲酮酮（熔熔点点109109），用用作作医医

5、药药中中间间体体、光光记记录录、电电记记录录材材料料的的成成像像剂剂和和电电荷荷控控制剂、聚合反应的引发剂及共聚单体。制剂、聚合反应的引发剂及共聚单体。卤烷的卤烷的C C烷基化反应历程烷基化反应历程 理论上不消耗三氯化铝，所以用烯烃和卤代烃作烷基化剂时，三氯化理论上不消耗三氯化铝，所以用烯烃和卤代烃作烷基化剂时，三氯化铝的用量只需催化剂量。铝的用量只需催化剂量。催化剂一般不直接使用无水三氯化铝，直接使用铝锭或铝球。催化剂一般不直接使用无水三氯化铝，直接使用铝锭或铝球。分子络合物分子络合物离子对或离子络合物离子对或离子络合物当当R为叔烷基或仲烷基时，较容易生成为叔烷基或仲烷基时，较容易生成R+；

6、当；当R为伯烷基时，往往不为伯烷基时，往往不生成生成R+，而是以，而是以分子络合物分子络合物参与反应。参与反应。烯烃：乙烯、丙稀、异丁烯烯烃：乙烯、丙稀、异丁烯反应历程反应历程1 1、对芳烃、对芳烃C C的烷基化的烷基化催化剂：路易斯酸、质子酸催化剂：路易斯酸、质子酸（1 1）路易斯酸：）路易斯酸：三氯化铝三氯化铝A A、新新鲜鲜制制备备的的升升华华无无水水三三氯氯化化铝铝几几乎乎不不溶溶于于烃烃类类，并并且且对对用用烯烯烃烃的的C C烷烷基基化化反反应应没没有有活活性性，必必须须有有少少量量水水分分或或氯氯化化氢氢存存在在，才能显示催化活性。才能显示催化活性。B B、无无水水三三氯氯化化铝铝

7、吸吸水水性性很很强强，遇遇水水立立即即分分解解释释放放出出氯氯化化氢氢和和大大量量的的热热甚甚至至引引起起爆爆炸炸；接接触触空空气气会会吸吸潮潮结结块块，失失去去催催化化活活性性，因此应储存在隔绝空气的密闭容器中。因此应储存在隔绝空气的密闭容器中。C C、工工业业生生产产使使用用的的是是一一定定粒粒度度的的颗颗粒粒状状三三氯氯化化铝铝，既既不不易易吸吸潮，还可避免颗粒太小引起反应初期反应过于激烈。潮，还可避免颗粒太小引起反应初期反应过于激烈。D D、只有乙烯作烷基化剂时，生成乙苯，碳原子数、只有乙烯作烷基化剂时，生成乙苯，碳原子数3 3以上的烯以上的烯烃，生成支链芳烃（如异丙苯的制备）。烃，生

8、成支链芳烃（如异丙苯的制备）。（2 2）质子酸）质子酸：硫酸、氢氟酸和磷酸。：硫酸、氢氟酸和磷酸。活性次序是：活性次序是：HFH2SO4H3PO4 硫酸硫酸是以烯烃、醇、醛和酮为烷基化剂广泛使用的催化剂，是以烯烃、醇、醛和酮为烷基化剂广泛使用的催化剂，为了避免磺化、氧化、酯化、脱水等副反应，必须为了避免磺化、氧化、酯化、脱水等副反应，必须选择合适选择合适的浓度的浓度。例如，异丁烯，用例如，异丁烯，用85859090的硫酸催化制备烷基苯，除了的硫酸催化制备烷基苯，除了发生烷基化反应外，还发生酯化反应；使用发生烷基化反应外，还发生酯化反应；使用8080的硫酸则不的硫酸则不发生烷基化反应，而发生酯化

9、反应和烷基化产物的聚合反应。发生烷基化反应，而发生酯化反应和烷基化产物的聚合反应。氢氟酸氢氟酸：沸点：沸点19.519.5，凝固点，凝固点-83-83 主要优点主要优点：（1 1）对含氧、氮和硫的有机物溶解度较大，对烃类也有一定对含氧、氮和硫的有机物溶解度较大，对烃类也有一定溶解度，因此，溶解度，因此，液态时即是催化剂又是溶剂液态时即是催化剂又是溶剂；（2 2）不易引起副反应不易引起副反应，尤其是，尤其是AlClAlCl3 3或或H H2 2SOSO4 4作催化剂有副作催化剂有副反应时，采用氢氟酸较好；反应时，采用氢氟酸较好；（3 3）沸点低，反应后氢氟酸）沸点低，反应后氢氟酸容易蒸馏除去容易

10、蒸馏除去；（4 4）凝固点低，）凝固点低，容易在低温下反应容易在低温下反应。缺点：缺点：价格较贵，腐蚀性强。价格较贵，腐蚀性强。应用：应用：工业上用于制备工业上用于制备十二烷基苯十二烷基苯。磷磷酸酸或或多多磷磷酸酸：无无水水磷磷酸酸（H H3 3POPO4 4）凝凝固固点点42.4 42.4，是是烯烯烃烃烷烷基基化化的的良良好好催催化化剂剂。通通常常使使用用85858989的的含含水水磷磷酸酸。多多磷磷酸酸是是各各种种磷磷酸酸多多聚聚物物的的混混合合物物，对对许许多多类类型型的的有有机机物物是良好的溶剂。是良好的溶剂。优优点点：烷烷基基化化反反应应时时没没有有氧氧化化副副反反应应，也也不不会会

11、发发生生芳芳环环的的磺磺化化反反应应。尤尤其其是是芳芳环环上上含含有有敏敏感感性性基基团团（如如羟羟基基）时时，用磷酸效果比三氯化铝或硫酸都好。用磷酸效果比三氯化铝或硫酸都好。缺点：缺点：价格比三氯化铝、硫酸贵得多，限制了应用。价格比三氯化铝、硫酸贵得多，限制了应用。二甲苯溶二甲苯溶剂回流剂回流n十二烷基苯十二烷基苯n目前采用目前采用HF为催化剂为催化剂n十二烷基苯中苯在十二烷基苯中苯在5 5、6 6位异构体含量高，位异构体含量高，2 2位异构体含位异构体含量只有量只有15%15%。n实实验验发发现现：2-2-苯苯基基烷烷烃烃经经过过磺磺化化制制得得的的洗洗涤涤剂剂易易降降解解。UOP公公司司

12、开开发发的的氟氟改改性性硅硅铝铝分分子子筛筛为为催催化化剂剂，苯苯与与烯烯烃烃在在160、1.5MPa反应，反应，2-2-苯基烷烃含量超过苯基烷烃含量超过25%。5 5位位6 6位位2 2位位 利用丙烯烷基化利用丙烯烷基化-酸解技术生产酸解技术生产2 2萘酚和丙酮，此技术萘酚和丙酮，此技术比过去磺化、碱熔制比过去磺化、碱熔制2 2萘酚更先进。萘酚更先进。在以下反应中，所用的在以下反应中，所用的HF属于那种类型的试剂？属于那种类型的试剂？在苯和烯烃进行烷基化反应中氟化氢是亲电试剂，向在苯和烯烃进行烷基化反应中氟化氢是亲电试剂，向烯烃提供质子。烯烃提供质子。在三氯甲苯和氟化氢反应制备三氟甲苯反应中

13、，氟化氢在三氯甲苯和氟化氢反应制备三氟甲苯反应中，氟化氢是亲核试剂，参加反应的是负离子是亲核试剂，参加反应的是负离子F F-。思考题思考题2 2、烯烃对芳胺、烯烃对芳胺C C的烷基化的烷基化n若若用用质质子子酸酸、LewisLewis酸酸或或酸酸性性氧氧化化物物为为催催化化剂剂，烷烷基基优优先先进进入入氨氨基基的的对对位位；若若用用烷烷基基铝铝为为催催化化剂剂，则则优优先先进进入氨基的邻位。入氨基的邻位。橡胶防老剂橡胶防老剂ODODn除草剂拉索的中间体除草剂拉索的中间体2 2，6-6-二乙基苯胺，还广泛用于医二乙基苯胺，还广泛用于医药、染料等。高压釜中加入苯胺和催化剂，高温高压下药、染料等。高

14、压釜中加入苯胺和催化剂，高温高压下通入过量的乙烯，得到产品。通入过量的乙烯，得到产品。n 烷基铝作催化剂烷基铝作催化剂，使烷基有选择性地进入芳环氨基或羟基的邻位；遇，使烷基有选择性地进入芳环氨基或羟基的邻位；遇水或空气会分解燃烧，因此，水或空气会分解燃烧，因此，反应要求无水、隔绝空气反应要求无水、隔绝空气，具有良好的搅，具有良好的搅拌。拌。3 3、烯烃对酚类的、烯烃对酚类的C烷基化反应烷基化反应n若用质子酸、若用质子酸、LewisLewis酸、酸性氧化物等催化剂，烷基优先酸、酸性氧化物等催化剂，烷基优先进入羟基的对位；若用三苯酚铝，则优先进入邻位。进入羟基的对位；若用三苯酚铝，则优先进入邻位。

15、常用甲基叔丁基醚（沸点常用甲基叔丁基醚（沸点55.355.3）代替异丁烯（）代替异丁烯（-6.8-6.8）n醇类反应活性较弱，一般选用硫酸、氯化锌作催化剂。醇类反应活性较弱，一般选用硫酸、氯化锌作催化剂。n用醇的烷基化：在酸性催化剂的作用下，醇对芳胺进行用醇的烷基化：在酸性催化剂的作用下，醇对芳胺进行烷基化时，如果烷基化时，如果温度不高温度不高（200-250），首先），首先发生发生NN的的烷基化烷基化。如果。如果温度升高温度升高，烷基转移到芳环上烷基转移到芳环上，主要生成，主要生成对位烷基芳胺。对位烷基芳胺。醇类对芳环醇类对芳环C C的烷基化反应的烷基化反应渗透剂拉开粉渗透剂拉开粉BXBX的

16、合成的合成对对二二甲甲苯苯：目目前前主主要要采采用用甲甲苯苯歧歧化化反反应应生生成成苯苯和和混混合合二二甲甲苯苯的的方方法法制制备备对对二二甲甲苯苯。MobilMobil公公司司开开发发的的改改性性ZSM-5ZSM-5新新型型分分子子筛筛（烷烷基基铵铵型型分分子子筛筛），甲甲苯苯:甲甲醇醇(摩摩尔尔比比)=1:1)=1:1，400-400-600600，甲甲苯苯单单程程转转率率37%37%，二二甲甲苯苯理理论论收收率率100%100%（其其中中对二甲苯含量约对二甲苯含量约97%97%）。）。酮不如醛活泼，只能用于芳胺和酚的酮不如醛活泼，只能用于芳胺和酚的C C的烷基化。的烷基化。双酚双酚A A

17、的合成的合成 若按三氯乙醛：苯若按三氯乙醛：苯=1:9.45=1:9.45，在，在4040左右慢慢加入无水左右慢慢加入无水AlClAlCl3 3，则得到香，则得到香料中间体三氯甲基苄醇料中间体三氯甲基苄醇。三氯乙醛、苯和浓硫酸按三氯乙醛、苯和浓硫酸按1:3:11:3:1混合，在混合，在0-100-10滴入发烟硫酸，得到医滴入发烟硫酸，得到医药中间体二苯基三氯乙烷。药中间体二苯基三氯乙烷。醛、酮对芳环醛、酮对芳环C C的烷基化反应的烷基化反应（1 1）碳烷基化反应是连串反应碳烷基化反应是连串反应：由由于于烷烷基基是是给给电电子子基基团团，芳芳环环上上引引入入烷烷基基后后，烷烷基基化化速速度度更更

18、快快。如如苯分子结构中引入乙基后，进一步烷基化反应速度比苯快苯分子结构中引入乙基后，进一步烷基化反应速度比苯快1.51.53 3倍。倍。但但是是，随随着着烷烷基基叔叔目目的的增增多多，随随着着空空间间位位阻阻的的增增大大，反反应应速速度度反反而而下下降。降。高高产产率率制制备备单单烷烷基基化化产产物物：选选择择适适宜宜的的催催化化剂剂和和反反应应条条件件，其其中中最最重重要要的的是是控控制制原原料料苯苯和和烷烷基基化化剂剂的的用用量量比比，使使苯苯过过量量较较多多，反反应应后后回回收收利用。利用。C烷基化反应的特点烷基化反应的特点（2 2）碳碳烷烷基基化化反反应应是是可可逆逆反反应应：烷烷基基

19、苯苯在在强强酸酸催催化化剂剂存存在在下下能能发发生生烷烷基基的的歧歧化化和和转转移移，即即苯苯环环上上的的烷烷基基可可以以从从一一个个苯苯环环上上转转移移到另一个苯环上，或从一个位置转移到另一个位置上，如：到另一个苯环上，或从一个位置转移到另一个位置上，如：利用该原理制备利用该原理制备1，2，3三烷基苯、三烷基苯、4-叔丁基苯乙叔丁基苯乙酮等难于制备的化合物。酮等难于制备的化合物。（4 4）碳烷基化反应可能发生重排。因此，用伯卤代烷、伯）碳烷基化反应可能发生重排。因此，用伯卤代烷、伯醇、端烯作烷基化剂时，常发生重排，形成混合物。醇、端烯作烷基化剂时，常发生重排，形成混合物。（3 3）低温、低活

20、性催化剂利于形成邻对位异构体；高活性催）低温、低活性催化剂利于形成邻对位异构体；高活性催化剂如三氯化铝、高温利于形成间位异构体；使用化剂如三氯化铝、高温利于形成间位异构体；使用BFBF3 3、氯化、氯化锌等更温和的催化剂，利于克服间位异构体的生成。锌等更温和的催化剂，利于克服间位异构体的生成。7.3 N7.3 N烷基化反应烷基化反应 常用的烷基化剂常用的烷基化剂 醇和醚：甲醇、乙醇、甲醚、乙醚等醇和醚：甲醇、乙醇、甲醚、乙醚等 卤烷：氯甲烷、碘甲烷、溴乙烷、氯苄等卤烷：氯甲烷、碘甲烷、溴乙烷、氯苄等 酯类：硫酸二甲酯、硫酸二乙酯、磷酸三甲酯等酯类：硫酸二甲酯、硫酸二乙酯、磷酸三甲酯等 环氧化合

21、物：环氧乙烷、环氧氯丙烷环氧化合物：环氧乙烷、环氧氯丙烷 烯烃衍生物：丙稀腈、丙烯酸、丙烯酸甲酯烯烃衍生物：丙稀腈、丙烯酸、丙烯酸甲酯 醛酮：各种脂肪族和芳香族的醛酮醛酮：各种脂肪族和芳香族的醛酮 取代烷取代烷基化剂基化剂加成烷加成烷基化剂基化剂还原烷还原烷基化剂基化剂1 1、用醇的、用醇的NN烷化烷化（1 1）历程）历程 醇的烷基化活性较弱，需在较强烈的条件下才能进行。对醇的烷基化活性较弱，需在较强烈的条件下才能进行。对于活泼的胺类可用价格便宜的醇、醚烷基化。于活泼的胺类可用价格便宜的醇、醚烷基化。（2 2）反应规律）反应规律 n胺类用醇进行的烷基化反应为胺类用醇进行的烷基化反应为亲电取代反

22、应亲电取代反应，胺的碱性越胺的碱性越强，反应越容易进行强，反应越容易进行。n芳香族胺类，环上的芳香族胺类，环上的给电子基团使芳胺易烷基化给电子基团使芳胺易烷基化；环上的环上的吸电子基团使烷基化变困难吸电子基团使烷基化变困难。n胺类用醇的烷基化反应是胺类用醇的烷基化反应是连串反应和可逆反应连串反应和可逆反应 n存在烷基的转移，即烷基化程度不同的胺之间存在着平衡存在烷基的转移，即烷基化程度不同的胺之间存在着平衡。（3 3）实例）实例n液相烷基化液相烷基化：在强酸存在下，芳胺与醇类的反应要求在高：在强酸存在下，芳胺与醇类的反应要求在高压釜中进行。压釜中进行。n临氢烷基化临氢烷基化：在骨架镍、钯：在骨

23、架镍、钯/炭等催化剂存在时，碱性条件炭等催化剂存在时，碱性条件下，芳胺与醇类的反应制备单烷基胺。因为催化剂具有加下，芳胺与醇类的反应制备单烷基胺。因为催化剂具有加氢功能，可以硝基化合物为原料合成苯胺。氢功能，可以硝基化合物为原料合成苯胺。n气气-固相接触烷基化法固相接触烷基化法 N,N-N,N-二二甲甲基基苯苯胺胺是是制制备备染染料料、橡橡胶胶硫硫化化促促进进剂剂、炸炸药药和医药中间体。和医药中间体。催催化化剂剂：-Al2O3 、Cu-Zn/Al2O3、金金属属氧氧化化物物（N-N-单单烷烷基化选择性好基化选择性好)、正在开发中的改性分子筛择型催化剂、正在开发中的改性分子筛择型催化剂 优优点点

24、：不不需需要要临临氢氢操操作作，催催化化剂剂费费用用低低，可可在在接接近近常常压压操作。操作。2 2，用卤代烃作烷化剂，用卤代烃作烷化剂 卤代烷的活性较醇强。当需要引入长碳链的烷基时选用卤代烷的活性较醇强。当需要引入长碳链的烷基时选用卤代烃作烷基化剂。卤代烃作烷基化剂。（1 1 1 1）反应不可逆，为连串反应。）反应不可逆，为连串反应。）反应不可逆，为连串反应。）反应不可逆，为连串反应。ArNH2 RX ArNHR HXArNHR RX ArNR2 HX （2 2 2 2）反反反反应应应应中中中中有有有有HXHXHXHX产产产产生生生生，易易易易与与与与芳芳芳芳胺胺胺胺成成成成盐盐盐盐，阻阻阻

25、阻碍碍碍碍烷烷烷烷基基基基化化化化反反反反应应应应的的的的进进进进行行行行。常常用用缚缚酸酸剂剂如如：NaOHNaOH、NaNa2 2COCO3 3、MgOMgO、Ca(OH)Ca(OH)2 2等等中和生成的氯化氢。中和生成的氯化氢。（3 3）R-XR-X的沸点较低时，反应宜在压力下进行。的沸点较低时，反应宜在压力下进行。如：氯甲烷的沸点：如：氯甲烷的沸点：-23.7-23.7，氯乙烷的沸点，氯乙烷的沸点 1313。（4 4）相转移催化剂）相转移催化剂 酰胺、酰亚胺由于羰基的影响，酰胺、酰亚胺由于羰基的影响，NN原子上的原子上的H H具有一定的具有一定的酸性，很难酸性，很难N-N-烷基化，在非

26、质子极性溶剂中或含吡啶的碱烷基化，在非质子极性溶剂中或含吡啶的碱性溶液中，反应速率也很慢，收率低。性溶液中，反应速率也很慢，收率低。1,8-1,8-萘内酰亚胺容易与萘内酰亚胺容易与NaOHNaOH形成形成NaNa盐。加入盐。加入相转移催化相转移催化剂剂或或能使钠离子溶剂化的溶剂能使钠离子溶剂化的溶剂N-N-甲基吡咯烷酮，在温和条件甲基吡咯烷酮，在温和条件下与溴乙烷等反应。下与溴乙烷等反应。由由2-2-氯氯-5-5-硝基苯磺酸与对氨基乙酰苯胺反应，在水介质中，硝基苯磺酸与对氨基乙酰苯胺反应，在水介质中，约约120120和和0.2MPa0.2MPa条件下制备条件下制备4-4-乙酰氨基乙酰氨基-4-

27、4-硝基二苯胺硝基二苯胺-2 2-磺酸时，为何用氧化镁作缚酸剂而不用碳酸氢钠、碳酸磺酸时，为何用氧化镁作缚酸剂而不用碳酸氢钠、碳酸钠或氢氧化钠作缚酸剂？钠或氢氧化钠作缚酸剂？思考题思考题 因为在水介质中，约因为在水介质中，约120120和和0.2MPa0.2MPa条件下，如果用条件下，如果用碳酸钠和碳酸氢钠作缚酸剂，需要不断排除二氧化碳，操碳酸钠和碳酸氢钠作缚酸剂，需要不断排除二氧化碳，操作不方便；作不方便；如果用氢氧化钠作缚酸剂，介质碱性太强，会引起乙酰如果用氢氧化钠作缚酸剂，介质碱性太强，会引起乙酰氨基水解或氯的水解副反应；氨基水解或氯的水解副反应；而采用水不溶性的氧化镁作缚酸剂，可以使介

28、质的而采用水不溶性的氧化镁作缚酸剂，可以使介质的pHpH值值始终保持在中性至微酸性（生成氯化镁），不会引起上述始终保持在中性至微酸性（生成氯化镁），不会引起上述不良效果。不良效果。3 3，用酯类烷化，用酯类烷化 n硫酸酯、磷酸酯和芳磺酸酯是很强的烷基化剂，沸点硫酸酯、磷酸酯和芳磺酸酯是很强的烷基化剂，沸点较高，反应可在常压下进行。但价格较高。较高，反应可在常压下进行。但价格较高。n硫酸酯与胺类反应通式如下：硫酸酯与胺类反应通式如下：硫酸酯很容易释放出第一个烷基，释放第二个烷基很硫酸酯很容易释放出第一个烷基，释放第二个烷基很困难。需要碱中和生成的酸。困难。需要碱中和生成的酸。优点：只使优点：只使

29、NN烷基化，而不影响芳环中的羟基。烷基化，而不影响芳环中的羟基。医药中间体医药中间体4 4、加成、加成N-N-烷化烷化 n用环氧乙烷烷化用环氧乙烷烷化 环环氧氧乙乙烷烷是是一一种种活活性性较较强强的的烷烷基基化化剂剂，其其分分子子具具有有三三元元环环结结构构，容容易开环，发生加成反应，引入生成易开环，发生加成反应，引入生成羟乙基羟乙基化产物。化产物。环环氧氧乙乙烷烷沸沸点点10.710.7，其其蒸蒸汽汽与与空空气气形形成成爆爆炸炸性性混混合合物物，所所以以在在通通入入环氧乙烷前后，必须环氧乙烷前后，必须用氮气置换反应器用氮气置换反应器内的空气。内的空气。碱性或酸性催化剂都能加速这类加成反应碱性

30、或酸性催化剂都能加速这类加成反应。抗滴虫药塞克硝唑抗滴虫药塞克硝唑 芳胺与环氧乙烷反应，首先生成芳胺与环氧乙烷反应，首先生成N-N-羟乙基芳胺。如再羟乙基芳胺。如再与另一分子环氧乙烷作用，可进一步生成叔胺。反应式如下：与另一分子环氧乙烷作用，可进一步生成叔胺。反应式如下：两个反应速度常数两个反应速度常数k1和和k2相差不大，当只需引入一个羟乙基相差不大，当只需引入一个羟乙基时，环氧乙烷的用量为理论用量的时，环氧乙烷的用量为理论用量的30-50%，以免生成过多的，以免生成过多的叔胺。叔胺。n用烯烃及其衍生物的用烯烃及其衍生物的NN烷化烷化 脂脂肪肪族族或或芳芳香香族族胺胺类类都都能能与与烯烯烃烃

31、发发生生NN的的烷烷基基化化反反应应。常常用用烯烯烃烃为为丙丙烯烯腈腈和和丙丙烯烯酸酸酯酯，生生成成氰氰乙乙基基和和羧羧酸酸酯酯基基化化合合物物。其其产物均为生产染料、表面活性剂和医药的重要中间体。产物均为生产染料、表面活性剂和医药的重要中间体。（1 1）当双键的）当双键的位没有吸电子基团时，位没有吸电子基团时，很难很难NN烷基化。烷基化。如如 （2 2）烯烃衍生物易聚合，需要加入阻聚剂。）烯烃衍生物易聚合，需要加入阻聚剂。（3 3）烯烯烃烃衍衍生生物物的的烷烷基基化化能能力力较较弱弱，常常需需要要加加入入酸酸、碱碱为为催催化化剂剂。酸酸：醋醋酸酸、盐盐酸酸、硫硫酸酸、对对甲甲苯苯磺磺酸酸、三

32、三氯氯化化铁铁；碱碱：三三甲胺、三乙胺等。甲胺、三乙胺等。以丙稀腈为例的反应以丙稀腈为例的反应 芳芳伯伯胺胺的的单单氰氰乙乙基基化化比比二二氰氰乙乙基基化化反反应应速速率率常常数数大大得得多多，控控制适当的反应条件，可以得到高收率的单氰乙基化产物。制适当的反应条件，可以得到高收率的单氰乙基化产物。加入无水加入无水ZnClZnCl2 2、无水、无水AlClAlCl3 3可以缩短反应时间。可以缩短反应时间。5 5，缩合还原，缩合还原N-N-烷化烷化n氨或胺类化合物和许多醛、酮可以发生还原性氨或胺类化合物和许多醛、酮可以发生还原性烷基化。烷基化。n胺与醛酮首先缩合生成席夫碱，在还原剂的作胺与醛酮首先

33、缩合生成席夫碱，在还原剂的作用下加氢得到仲、叔胺。用下加氢得到仲、叔胺。n还原利用还原利用 ZnZn HCl/HCOOH/HHCl/HCOOH/H2 2+Cat Ni/+Cat Ni/Co+RhClCo+RhCl3 3等等 抗菌药培氟沙星抗菌药培氟沙星特点：特点：（1 1）不使用硫酸二甲酯等，操作简单；不使用硫酸二甲酯等，操作简单；（2 2）生成的亚胺可以加氢还原，也可以采用甲酸存在下的生成的亚胺可以加氢还原，也可以采用甲酸存在下的胺化还原。胺化还原。n芳伯胺与反应性芳香烃生成二芳基仲胺。芳伯胺与反应性芳香烃生成二芳基仲胺。n其中其中X X可以是吸电子基团可以是吸电子基团ClCl、BrBr、-

34、NO-NO2 2、-SO-SO3 3H H等，等，也可以是给电子基团也可以是给电子基团-OH-OH、-NH-NH2 2等。等。n当芳环上的卤素不够活泼时，加入催化剂如当芳环上的卤素不够活泼时，加入催化剂如CuSOCuSO4 4、CuClCuCl和和CuCu粉，可使反应在较温和条件下进行。粉，可使反应在较温和条件下进行。6 6，N-N-芳基化芳基化酸性蒽醌艳蓝酸性蒽醌艳蓝7.4 7.4 O-烷基化反应烷基化反应 O的烷基化可以制备脂肪族和芳香族醚类化合物。的烷基化可以制备脂肪族和芳香族醚类化合物。1、卤代烃、卤代烃：较容易进行，一般将酚类化合物溶解于稍过量较容易进行，一般将酚类化合物溶解于稍过量

35、的苛性钠水溶液，形成钠盐，然后加入卤代烷，可得到良好的的苛性钠水溶液，形成钠盐，然后加入卤代烷，可得到良好的产率。有时加入相转移催化剂效果更好。产率。有时加入相转移催化剂效果更好。2 2、用酯的烷基化、用酯的烷基化n硫硫酸酸酯酯、磺磺酸酸酯酯均均是是良良好好的的烷烷基基化化剂剂，硫硫酸酸酯酯与与酚酚、醇醇在在室室温温下下就就能能顺顺利利反反应应，以以良良好好的的产产率率生生成成醚醚。缺缺点是价格高。点是价格高。控制适当的反应条件，可以选择性烷基化。控制适当的反应条件，可以选择性烷基化。3 3、环氧乙烷的烷基化、环氧乙烷的烷基化 环氧乙烷容易与羟基发生开环反应，生成羟基醚。用酸、环氧乙烷容易与羟

36、基发生开环反应，生成羟基醚。用酸、碱催化生成不同的产品，其反应过程不同。碱催化生成不同的产品，其反应过程不同。用于生产重要的溶剂，如乙二醇单甲醚、单乙醚、单丁用于生产重要的溶剂，如乙二醇单甲醚、单乙醚、单丁醚等。还可用于生产表面活性剂、杀虫剂等。醚等。还可用于生产表面活性剂、杀虫剂等。酸催化的单分子亲电取代反应酸催化的单分子亲电取代反应碱催化的双分子亲电加成反应碱催化的双分子亲电加成反应4-4-羟基二苯醚羟基二苯醚蚊蝇醚蚊蝇醚以下反应中，环氧乙烷各属于哪种类型的试剂？以下反应中，环氧乙烷各属于哪种类型的试剂？（1）环环氧氧乙乙烷烷是是亲亲电电试试剂剂，因因为为碱碱使使环环氧氧乙乙烷烷分分子子极

37、极化化，使带部分正电荷一端的碳原子参加亲电加成使带部分正电荷一端的碳原子参加亲电加成O-烷基化反应。烷基化反应。（2）环环氧氧乙乙烷烷是是亲亲电电试试剂剂，因因为为BF3(和和C2H5OH)向向环环氧氧乙乙烷烷提提供供“质质子子”，并并开开环环形形成成+CH2CH2OH，后后者者参参加加亲电加成亲电加成O-烷基化反应。烷基化反应。思考题思考题4、用烯烃和炔烃的、用烯烃和炔烃的O烷基化烷基化甲基叔丁基醚甲基叔丁基醚胆结石直接溶解剂：乙基叔丁基醚胆结石直接溶解剂：乙基叔丁基醚 强酸性大孔离子交换树脂催化强酸性大孔离子交换树脂催化甲醇与异丁烯进行甲醇与异丁烯进行O-烷基化烷基化反应制备甲基叔丁基醚，为何是单分子亲电取代反应？反应制备甲基叔丁基醚，为何是单分子亲电取代反应？因为异丁烯在强酸性大孔离子交换树脂表面质子化形成叔因为异丁烯在强酸性大孔离子交换树脂表面质子化形成叔丁基碳正离子的速度慢，而叔丁基正碳离子对甲醇的丁基碳正离子的速度慢，而叔丁基正碳离子对甲醇的O-烷基烷基化反应速度快，所以质子化是速度控制步骤，反应速度只与化反应速度快，所以质子化是速度控制步骤，反应速度只与反应液中异丁烯的浓度成正比，是一级反应，所以表现为单反应液中异丁烯的浓度成正比，是一级反应，所以表现为单分子亲电取代反应。分子亲电取代反应。思考题思考题