【精选】01_4芳环的烃化和酰化反应.ppt

有机合成Organic Synthesis 2012－2013 学年 1.4 芳环的烃化和酰化反应 1.4.1 Friedel?Crafts 烷基化反应 除卤代烃外，烯烃、醇、环氧化合物和磺酸酯也可以做烃化剂。 当用不对称环氧乙烷进行反应时，芳环往往连在已取代的碳原子上。（为什么？） 催化剂可分为两类，一类是路易斯酸，主要是金属卤化物，其中AlCl3最为常用；另一类为质子酸(如HF、H2SO4、H3PO4等)，烯烃、醇、环氧化合物作为烃化剂时常用它们作催化剂。 除了用环丙烷作烃化剂可以导入正丙基外，通常不能用直接烃化的方法在芳环上导入3个以上（含3个）的直链烷基，而主要得到碳正离子重排的产物。 30% 70% 主要产物 35% 65% 想一想：碳正离子的稳定性顺序是怎样的？ 叔碳正离子 仲碳正离子 伯碳正离子 在卤代烷与芳环进行的 Friedel?Crafts 烷基化反应中，以叔卤代烷最活泼，伯卤代烷最不活泼。 若烷基相同，则氟代烷最活泼，碘代烷最不活泼。与卤代烷一般反应性能恰恰相反。 烷基是使芳环致活的基团，因此烷基化的苯比苯更容易起亲电取代反应。所以 Friedel?Crafts 烷基化反应很难停留在一取代阶段，往往得到多烷基化物。 尽管通过反应条件的控制、反应物比例的调节和加料顺序的改变等手段可以减少多元取代物的产生，但不可能完全避免。 Friedel?Crafts 烷基化反应是可逆反应，在强活性催化剂的作用下，烷基苯既可以发生失烷基化反应，也可以发生再烷基化反应。 芳环的氯甲基化反应 类似 Friedel?Crafts 烷基化反应 在无水氯化锌、四氯化锡或磷酸等催化下，活泼芳烃与甲醛(或聚甲醛)及氯化氢作用，芳环可以被氯甲基化。 生成的C6H5CH2Cl 很活泼，所以过量的苯会导致副产物C6H5CH2C6H5 的生成。 芳环上如有给电子基团则有利于氯甲基化；若是有吸电子基团则不利于氯甲基化。硝基苯很难发生氯甲基化反应。 酚和芳胺不能用此反应，因为副反应很多。但可以使用改进的方法。 氯甲醚 芳环上导入氯甲基后，由于苄氯上的氯十分活泼，可以很顺利地被其他原子或基团取代，所以此反应在合成上有着重要的作用。 C6H5CH2Cl NaOH KCN NH3 (C2H5)3N H2 Pd/C C6H5CH2OH C6H5CH2CN C6H5CH2NH2 C6H5CH2N(C2H5)3Cl - + C6H5CH3 氯甲基化反应中，当用溴化氢代替氯化氢时，即为溴甲基化反应。 溴甲基化反应 当然，也可以用碘化氢代替氯化氢。 1.4.2 Friedel?Crafts 酰化反应 芳环上导入一个酰基后芳环被钝化，因而 Friedel?Crafts 酰化反应的产物一般为一酰化产物，产率较高。同时酰化反应中酰化剂的碳链不会发生重排。 Friedel?Crafts 酰化反应是不可逆反应。 芳环上连有强吸电子基团如硝基、酰基等则不能发生Friedel?Crafts 烷基化和酰化反应，如硝基苯。 强活性芳环如多取代苯、酚和芳香醚酰化反应时可以选用比较弱的催化剂如ZnCl2、PPA (多磷酸)等。 羧酸也可以做酰化剂，这时一般用PPA (多磷酸)、BF3 、H2SO4、HF等来催化。 酰化反应也是芳环烷基化的一个间接方法，因为生成的酮可以用 Clemmensen 还原法得到烷基化的芳烃（见后）。 1.4.3 芳环上的甲酰化反应 ① Gattermann?Koch 反应 等分子的CO和HCl在无水AlCl3和CuCl催化下，与芳香族化合物起亲电反应导入甲酰基。 CuCl的作用是与CO络合，使之活性增高而易于发生反应。 此反应常用于苯、苯甲醚和烷基苯的甲酰化。一元烷基苯反应时，几乎全部在对位发生。 酚、其它的酚醚由于易发生副反应，不宜用此法进行甲酰化。 含有强钝化基团的芳烃（如硝基苯）不发生此反应。 ② Gattermann 反应 Gattermann 反应是对Gattermann?Koch 反应改进，即用Zn(CN)2代替CO。 可用于酚、酚醚、吡咯、吲哚类化合物的甲酰化。