1、有機合成Organic Synthesis20122013 學年1.4 芳環的烴化和酰化反應芳環的烴化和酰化反應1.4.1 FriedelCrafts 烷基化反應烷基化反應除鹵代烴外，烯烴、醇、環氧化合物和磺酸酯也可除鹵代烴外，烯烴、醇、環氧化合物和磺酸酯也可以做烴化劑。以做烴化劑。+HF0 oC+OHBF360 oC有機合成Organic Synthesis20122013 學年ArH+OAlCl3ArCH2CH2OH當用不對稱環氧乙烷進行反應時，芳環往往連在已取當用不對稱環氧乙烷進行反應時，芳環往往連在已取代的碳原子上。（為什么？）代的碳原子上。（為什么？）OCH3CH2+SnCl4, C

2、S2-10 oCCH3CH2CHCH2OHOCH3H+AlCl3HOCH2CCH3HPh有機合成Organic Synthesis20122013 學年催化劑可分為兩類，一類是路易斯酸，主要是金屬鹵化物，催化劑可分為兩類，一類是路易斯酸，主要是金屬鹵化物，其中其中AlCl3最為常用；另一類為質子酸最為常用；另一類為質子酸(如如HF、H2SO4、H3PO4等等)，烯烴、醇、環氧化合物作為烴化劑時常用它，烯烴、醇、環氧化合物作為烴化劑時常用它們作催化劑。們作催化劑。+ClCH3CH2H2SO4ClCH3CH3CH3CH3CH3CH3+Cl(CH2)4ClAlCl3CH3CH3CH3CH3有機合成O

3、rganic Synthesis20122013 學年除了用環丙烷作烴化劑可以導入正丙基外，通常不能用除了用環丙烷作烴化劑可以導入正丙基外，通常不能用直接烴化的方法在芳環上導入直接烴化的方法在芳環上導入3個以上含個以上含3個的直鏈個的直鏈烷基，而主要得到碳正離子重排的產物。烷基，而主要得到碳正離子重排的產物。+CH3CH2CH2ClAlCl30 oCCH2CH2CH3+CH(CH3)230%70%+AlCl3CH2CH2CH3有機合成Organic Synthesis20122013 學年+CH3(CH2)3ClAlCl30 oCCHCH2CH3CH3+CH2CH2CH2CH3主要產物主要產物

4、35%65%想一想：碳正離子的穩定性順序是怎樣的？想一想：碳正離子的穩定性順序是怎樣的？叔碳正離子叔碳正離子 仲碳正離子仲碳正離子 伯碳正離子伯碳正離子+(CH3)2CHCH2ClAlCl3+C(CH3)3C(CH3)3(CH3)3C有機合成Organic Synthesis20122013 學年在鹵代烷與芳環進行的在鹵代烷與芳環進行的 FriedelCrafts 烷基化反應中，烷基化反應中，以叔鹵代烷最活潑，伯鹵代烷最不活潑。以叔鹵代烷最活潑，伯鹵代烷最不活潑。若烷基相同，則氟代烷最活潑，碘代烷最不活潑。與鹵若烷基相同，則氟代烷最活潑，碘代烷最不活潑。與鹵代烷一般反應性能恰恰相反。代烷一般反

5、應性能恰恰相反。+CH2BrCH2FBF3CH2CH2Br+AlBr3-10 oCFClCl有機合成Organic Synthesis20122013 學年烷基是使芳環致活的基團，因此烷基化的苯比苯更容易烷基是使芳環致活的基團，因此烷基化的苯比苯更容易起親電取代反應。所以起親電取代反應。所以 FriedelCrafts 烷基化反應很難烷基化反應很難停留在一取代階段，往往得到多烷基化物。停留在一取代階段，往往得到多烷基化物。+CH3XAlCl3+CH3CH3CH3+CH3CH3CH3+盡管通過反應條件的控制、反應物比例的調節和加料順盡管通過反應條件的控制、反應物比例的調節和加料順序的改變等手段可

6、以減少多元取代物的產生，但不可能序的改變等手段可以減少多元取代物的產生，但不可能完全避免。完全避免。有機合成Organic Synthesis20122013 學年FriedelCrafts 烷基化反應是可逆反應，在強活性催化烷基化反應是可逆反應，在強活性催化劑的作用下，烷基苯既可以發生失烷基化反應，也可以劑的作用下，烷基苯既可以發生失烷基化反應，也可以發生再烷基化反應。發生再烷基化反應。CH32AlCl3+CH3CH3CH3CH3CH3AlCl3CH3CH3CH3有機合成Organic Synthesis20122013 學年 芳環的氯甲基化反應芳環的氯甲基化反應 類似類似 FriedelC

7、rafts 烷基化反應烷基化反應在無水氯化鋅、四氯化錫或磷酸等催化下，活潑芳烴與在無水氯化鋅、四氯化錫或磷酸等催化下，活潑芳烴與甲醛甲醛(或聚甲醛或聚甲醛)及氯化氫作用，芳環可以被氯甲基化。及氯化氫作用，芳環可以被氯甲基化。+HCHO+HClZnCl260 oCCH2Cl+H2O生成的生成的C6H5CH2Cl 很活潑，所以過量的苯會導致副產很活潑，所以過量的苯會導致副產物物C6H5CH2C6H5 的生成。的生成。有機合成Organic Synthesis20122013 學年+(HCHO)n+HClH3PO4CH2ClOCH3CH3+(HCHO)nHClOCH3CH3CH2Cl+HCHO+HC

8、lZnCl260 oCCH3OCH3OCH3OCH3OCH2Cl有機合成Organic Synthesis20122013 學年芳環上如有給電子基團則有利于氯甲基化；若是有吸電子芳環上如有給電子基團則有利于氯甲基化；若是有吸電子基團則不利于氯甲基化。硝基苯很難發生氯甲基化反應。基團則不利于氯甲基化。硝基苯很難發生氯甲基化反應。酚和芳胺不能用此反應，因為副反應很多。但可以使用酚和芳胺不能用此反應，因為副反應很多。但可以使用改進的方法。改進的方法。OHNO2+CH2(OCH3)2+HClH2SO470 oCOHNO2CH2ClOHCHOO2N+ClCH2OCH3AlCl3OHCHOO2NCH2Cl

9、氯甲醚氯甲醚有機合成Organic Synthesis20122013 學年芳環上導入氯甲基后，由于芐氯上的氯十分活潑，可以很芳環上導入氯甲基后，由于芐氯上的氯十分活潑，可以很順利地被其他原子或基團取代，所以此反應在合成上有著順利地被其他原子或基團取代，所以此反應在合成上有著重要的作用。重要的作用。C6H5CH2ClNaOHKCNNH3(C2H5)3NH2Pd/CC6H5CH2OHC6H5CH2CNC6H5CH2NH2C6H5CH2N(C2H5)3Cl-+C6H5CH3有機合成Organic Synthesis20122013 學年氯甲基化反應中，當用溴化氫代替氯化氫時，即為溴氯甲基化反應中，

10、當用溴化氫代替氯化氫時，即為溴甲基化反應。甲基化反應。溴甲基化反應溴甲基化反應+HCHO+HBrCH2Br當然，也可以用碘化氫代替氯化氫。當然，也可以用碘化氫代替氯化氫。有機合成Organic Synthesis20122013 學年1.4.2 FriedelCrafts 酰化反應酰化反應芳環上導入一個酰基后芳環被鈍化，因而芳環上導入一個酰基后芳環被鈍化，因而 FriedelCrafts 酰化反應的產物一般為一酰化產物，產率較高。同時酰化酰化反應的產物一般為一酰化產物，產率較高。同時酰化反應中酰化劑的碳鏈不會發生重排。反應中酰化劑的碳鏈不會發生重排。+CH3CClOAlCl3COCH3+HCl

11、FriedelCrafts 酰化反應是不可逆反應。酰化反應是不可逆反應。芳環上連有強吸電子基團如硝基、酰基等則不能發生芳環上連有強吸電子基團如硝基、酰基等則不能發生FriedelCrafts 烷基化和酰化反應，如硝基苯。烷基化和酰化反應，如硝基苯。有機合成Organic Synthesis20122013 學年強活性芳環如多取代苯、酚和芳香醚酰化反應時可以選用強活性芳環如多取代苯、酚和芳香醚酰化反應時可以選用比較弱的催化劑如比較弱的催化劑如ZnCl2、PPA (多磷酸多磷酸)等。等。CH3CH3+COClZnCl2CH3CH3COOCH3+(CH3CO)2OPPA50 oCOCH3COCH3有

12、機合成Organic Synthesis20122013 學年羧酸也可以做酰化劑，這時一般用羧酸也可以做酰化劑，這時一般用PPA (多磷酸多磷酸)、BF3 、H2SO4、HF等來催化。等來催化。HOOCPPAOOH+CH3COOHBF3OHCOCH395%酰化反應也是芳環烷基化的一個間接方法，因為生成的酮酰化反應也是芳環烷基化的一個間接方法，因為生成的酮可以用可以用 Clemmensen 還原法得到烷基化的芳烴見后）。還原法得到烷基化的芳烴見后）。有機合成Organic Synthesis20122013 學年1.4.3 芳環上的甲酰化反應芳環上的甲酰化反應 GattermannKoch 反響

13、反響等分子的等分子的CO和和HCl在無水在無水AlCl3和和CuCl催化下，與芳香催化下，與芳香族化合物起親電反應導入甲酰基。族化合物起親電反應導入甲酰基。 CuCl的作用是與的作用是與CO絡合，使之活性增高而易于發生反應。絡合，使之活性增高而易于發生反應。+CO+HClAlCl3, CuClCHO90%有機合成Organic Synthesis20122013 學年此反應常用于苯、苯甲醚和烷基苯的甲酰化。一元烷此反應常用于苯、苯甲醚和烷基苯的甲酰化。一元烷基苯反應時，幾乎全部在對位發生。基苯反應時，幾乎全部在對位發生。+CO+HClCH3AlCl3, CuCl20 oCCH3CHO(51%)

14、酚、其它的酚醚由于易發生副反應，不宜用此法進行酚、其它的酚醚由于易發生副反應，不宜用此法進行甲酰化。甲酰化。含有強鈍化基團的芳烴如硝基苯不發生此反應。含有強鈍化基團的芳烴如硝基苯不發生此反應。有機合成Organic Synthesis20122013 學年 Gattermann 反響反響Gattermann 反應是對反應是對GattermannKoch 反應改進，反應改進，即用即用Zn(CN)2代替代替CO。可用于酚、酚醚、吡咯、吲哚類化合物的甲酰化。可用于酚、酚醚、吡咯、吲哚類化合物的甲酰化。OHOHZn(CN)2, HClOHOHCHNH.HClH2OOHOHCHO(95%)有機合成Org

15、anic Synthesis20122013 學年若芳環上連有不超過一個若芳環上連有不超過一個 OH 或或 OR 基，需用基，需用AlCl3作催化劑；若連有兩個或兩個以上的作催化劑；若連有兩個或兩個以上的OH 或或 OR 基，則基，則ZnCl2即可作催化劑，甚至不需要催化劑。即可作催化劑，甚至不需要催化劑。CH3CH3(1) Zn(CN)2, HCl, AlCl3(2) H2OCH3CH3CHO(71%)OHOCH3CH3OCH3O(1) Zn(CN)2, HCl(2) H2OOHOCH3CH3OCH3OCHO有機合成Organic Synthesis20122013 學年 Vilsmeier

16、 反響反響常用酰化劑為常用酰化劑為DMF 和和 N 甲基甲基 N 苯基甲酰胺等。苯基甲酰胺等。常用催化劑為常用催化劑為POCl3、ZnCl2等。等。此反應適用于酚、酚醚、此反應適用于酚、酚醚、 N, N 二取代芳胺、多環芳二取代芳胺、多環芳烴、吡咯、呋喃、吡喃、噻吩類化合物的甲酰化。烴、吡咯、呋喃、吡喃、噻吩類化合物的甲酰化。OH+HCN(CH3)2OPOCl3OHCHO(85%)DMF單環芳烴主要生成對位產物。單環芳烴主要生成對位產物。有機合成Organic Synthesis20122013 學年OCH3+HCN(CH3)2OPOCl3OCH3CHON(CH3)2+HCN(CH3)2OPO

17、Cl3N(CH3)2CHOCH3CH3CH3+HCNHC6H5OPOCl3CH3CH3CH3CHO84%75%有機合成Organic Synthesis20122013 學年稠環芳烴和雜環化合物優先在活性大的位置甲酰化。稠環芳烴和雜環化合物優先在活性大的位置甲酰化。+HCN(CH3)2OPOCl3CHOOC2H5+HCN(CH3)2OPOCl3OC2H5CHO85%80%NH+HCNOCH3PhPOCl3NHCHO99%有機合成Organic Synthesis20122013 學年 ReimerTiemann 反響反響氯仿在強堿作用下與芳環反應并水解得到甲酰化產物。氯仿在強堿作用下與芳環反應

18、并水解得到甲酰化產物。此反應適用于酚、此反應適用于酚、N, N 二取代芳胺、吡咯、吲哚等雜二取代芳胺、吡咯、吲哚等雜環化合物的甲酰化。環化合物的甲酰化。OH+CHCl3(1) NaOH, H2O(2) H3O+OHCHOOH+CHCl3(1) NaOH, H2O(2) H3O+OHCHO40%3848%此反應產率不高，但主要生成鄰位產物。此反應產率不高，但主要生成鄰位產物。有機合成Organic Synthesis20122013 學年酚羥基的鄰位或對位有取代基時，常有副產物酚羥基的鄰位或對位有取代基時，常有副產物 2,2 或或4,4 二取代的環己二烯酮產生。二取代的環己二烯酮產生。OHCH3CHCl3, NaOHH2O,OHCH3CHO+OHCH3OHC+OCH3CHCl2OHCH3CHCl3, NaOHH2O, 6070 oCOHCH3CHO+OCH3CHCl2有機合成Organic Synthesis20122013 學年1. 【總結】草酸酯、甲酸酯、碳酸酯的各種反應特點。【總結】草酸酯、甲酸酯、碳酸酯的各種反應特點。2.