第八章-酰化反应课件.ppt

1、主要学习内容主要学习内容n概述nN-酰化nC-酰化学习要求学习要求n了解酰化的目的，掌握常用酰化试剂的特点及实际应用、掌握酰化反应机理、影响因素等。8.1.1 8.1.1 定义定义 有机化合物分子中的碳原子、氮原子、氧原有机化合物分子中的碳原子、氮原子、氧原子或硫等原子上引入脂肪族或芳香族酰基的反子或硫等原子上引入脂肪族或芳香族酰基的反应叫做应叫做酰化酰化反应。反应。常见的常见的酰基酰基？8.1 8.1 概述概述 酰基酰基指的是从指的是从含氧含氧的无机酸和有机酸的的无机酸和有机酸的分子中除去一个或几个分子中除去一个或几个羟基羟基后剩余的基团。后剩余的基团。HO-S-OH HO-S-S-HO-C

2、-OH HO-C-C-OOOOOOOOO H-C-OH H-C-CH3-C-OH CH3-C-COSO OOOO硫酸硫酸硫酰基硫酰基砜基砜基羰基羰基碳酰基碳酰基（羧基）（羧基）碳酸碳酸甲酰基（醛基）甲酰基（醛基）甲酸甲酸乙酰基乙酰基乙酸乙酸苯亚磺酰基苯亚磺酰基苯甲酰基苯甲酰基8.1 8.1 概述概述8.1.2 8.1.2 酰化试剂及反应的活泼性酰化试剂及反应的活泼性n常用酰化剂（1 1）羧酸）羧酸 RCOOH,HCOOH,CH3COOH,HOOCCOOH 2H2OOCH3CCH3COO（2 2）酸酐）酸酐：CCOOOCO2(碳酸酐碳酸酐)CO(甲酸酐甲酸酐)8.1 8.1 概述概述（3 3）酰

3、氯）酰氯C NH2H2NOC NHOCH3CH3，CH2=CH-CH2OC=O，CS2CH3-C-ClC-ClH3CSO2ClCl-C-ClNNNClClClOOO,（4 4）羧酸酯）羧酸酯 ClCH2COOC2H5,CH3COCH2COOC2H5（5 5）酰胺）酰胺（6 6）其他：如双乙烯酮、二硫化碳）其他：如双乙烯酮、二硫化碳8.1 8.1 概述概述（NCS)提供乙酰乙酰基提供乙酰乙酰基n通过导通过导 入不同分子量的脂肪族或芳香族酰基入不同分子量的脂肪族或芳香族酰基,所得产所得产物的溶解度可大大改善物的溶解度可大大改善。8.1 8.1 概述概述n如唬珀酰基（丁二酰基）壳聚糖可溶于水、稀酸及

4、稀碱中；n己酰、葵酰、十四酰壳聚糖能溶于苯、间甲酚、二氯乙酸；n己酰甲壳素还能溶于丁醇、乙酸乙酯、甲酸、乙酸中；n苯甲酰甲壳素能溶于苯甲醇、甲酸和二氯乙酸中。n应用：1、例如可制成多孔微粒用作色谱填料,分离不同分子量的葡聚糖和氨基酸；2、也可用作固定化酶的载体,尤其己酰、N一辛酰基壳聚糖是血液相容性材料；3、甲酰基、乙酰基、丙酰基、丁酰基壳聚糖还具有抗凝血性,这些材料可作为生物医用材料广泛用于生物医学工程领域。8.1 8.1 概述概述8.2 8.2 N-酰化酰化nN-酰化的目的nN-酰化反应历程n用不同酰化试剂的N-酰化反应8.2.1 8.2.1 N-酰化的目的酰化的目的n永久性酰化（永久性酰

5、化（赋予染料或有机物新的性能赋予染料或有机物新的性能）n氨基保护（过渡性酰化）氨基保护（过渡性酰化）NH2NHCOCH3NHCOCH3NO2NH2NO2酰化乙酐硝化混酸 水解-CH3COOH8.2 8.2 N-酰化酰化过渡性过渡性N-N-酰化要考虑：酰化要考虑：（1 1）酰氨基对下一步反应具有良好的效果；）酰氨基对下一步反应具有良好的效果；（2 2）酰化剂价格低廉；）酰化剂价格低廉；（3 3）酰化反应容易进行，收率高，质量好；）酰化反应容易进行，收率高，质量好；（4 4）酰氨基易水解。）酰氨基易水解。8.2.2 8.2.2 反应历程反应历程R COZ+RNHHR COZRNHH-HZ过渡络合物

6、R CORNHZ=-OH,-OAc ,-Cl ,-ORnN-酰化的难易，与胺类及酰化剂的活性及空间效应有关。P254+8.2 8.2 N-酰化酰化n胺类活性比较（伯仲；脂肪芳香；空间阻碍）芳香胺类化合物中有给电子基团活性大于有吸 电子基团的n不同类型酰化试剂的活性R-COHR-CO-C-RR-CClOOOO1+2+3+1+2+3+8.2 8.2 N-酰化酰化n脂肪族酰化试剂随着烷基链的增长而减弱，芳香族酰氯的 反应活性低于脂肪族酰氯的活性8.2.3 8.2.3 用不同酰化试剂的用不同酰化试剂的N-N-酰化反应酰化反应n羧酸：如乙酸 通式：（1）酰化能力弱（用于碱性强的芳胺）；（2）反应可逆 （

7、3）加催化剂,加速反应：强酸，但要控制pH;实例：P256-257.解热镇痛、冰染染料等NHCOCH3R增加酸用量增加酸用量脱去反应生成水脱去反应生成水高温熔融脱水酰化（胺类为挥发）化学脱水（P2O5)溶剂共沸蒸馏脱水法（苯或甲苯）8.2 8.2 N-酰化酰化RNH2+RCOOHRNHCOR+H2On冰染染料 色酚钠盐溶液和色基重氮盐溶液在纤维上偶合而生成的不溶性偶氮染料。染色时，将纤维先在色酚的钠盐溶液中浸渍（俗称打底）再与色基的重氮盐溶液或色盐溶液在低温下偶合，在纤维上生成染料而显色。色基重氮化时常用冰冷却故名。OHCOOH+NH2OHCONH2,3-酸-H2O8.2.3 8.2.3 用不

8、同酰化试剂的用不同酰化试剂的N-N-酰化反应酰化反应色酚AS（1）酰化活性较高，一般可不加催化剂；（2）反应温度较低（2090）；（3）酰化剂过量较少（510）；（4）反应不可逆。（5）活性低的芳香胺，或者空间阻碍大的芳香胺加少量强酸做催化剂。伯胺用酸酐用量多时，可能生成二酰化产物。NH2COOHNHCOCH3COOH(CH3CO)2On 酸酐酸酐：如乙酐，邻苯二甲酸酐：如乙酐，邻苯二甲酸酐8.2 8.2 N-酰化酰化(RCO)2O+RNH2RNHCOR+ROOHNH2NH2NH2NH2.HClNHCOCH3NH2.HClNHCOCH3NH2HCl 乙酐水介质中和40oCOH NH2SO3HH

9、O3S+(CH3CO)2OCO +HN(CH3)2HCON(CH3)2甲醇钠得到酰化的得到酰化的H酸酸酰化其中一个氨基酰化其中一个氨基8.2 8.2 N-酰化酰化（1）酰化能力强；（2）反应不可逆；（3）温度低（0或更低）；（4）酰化剂用量少；（5）反应需加缚酸剂（碱性物质）。n 酰氯酰氯（脂肪羧酸酰氯、芳羧酸及芳磺酰氯等）8.2 8.2 N-酰化酰化RCOCl+RNH2RNHCOR+HCl（1 1）用脂肪羧酸酰氯酰化）用脂肪羧酸酰氯酰化活性：活性：随着C原子数的增加活性降低，长烷基链的酰氯仍有 比较高的。活性长链脂肪酰氯亲水性差，易水解，用 非水溶剂。低碳链的脂肪酰氯活性高，可用水做溶剂，同

10、时滴加碱性物质溶液，控制pH=7-8ClClNH2+C8H17COCl吡吡啶啶ClClNHCOC8H17HO3SSO3HNH2OH+RCOCl吡吡啶啶HO3SSO3HNHCOROHR=C-C188.2 8.2 N-酰化酰化氯代乙酰氯氯代乙酰氯 活性更高的酰化剂活性更高的酰化剂HO3SNH2OH+ClCH2COClH2O,NaOH0 oC-5oCHO3SNHCOCH2ClOH+HClH3CCH3NH2+ClCH2COCl乙酸，乙酸钠小于10oCH3CCH3NHCOCH2Cl+HCl空间阻碍大的胺类空间阻碍大的胺类8.2 8.2 N-酰化酰化（2 2）用芳酸酰氯及芳磺酰氯酰化）用芳酸酰氯及芳磺酰氯

11、酰化常用的酰氯常用的酰氯 活性低一些，不易水解，直接在强碱性水介质反应活性低一些，不易水解，直接在强碱性水介质反应COClCOClNO2SO2ClSO2ClSO2ClCH3NO28.2 8.2 N-酰化酰化COCl+NH2CH2COOHH2O,NaOHCONHCH2COOH+HClNH2CH3+SO2ClH2O,Na2CO397 oCNHSO2马尿酸马尿酸8.2 8.2 N-酰化酰化 光气（碳酰氯）光气（碳酰氯）（1 1）酰化活性很高；气体）酰化活性很高；气体 （2 2）有剧毒。（）有剧毒。（3 3）脲衍生物及异氰酸酯）脲衍生物及异氰酸酯RNH2 +Cl-C-ClR-NH-C-ClROHR-N

12、H-C-OROOO氨基甲酰氯氨基甲酰氯氨基甲酸酯氨基甲酸酯C H3N H2N H2C H3N C ON C O+2 C O C l2+4 H C l甲苯二异氰酸酯甲苯二异氰酸酯NaO3SOHNH-C-NHSO3NaOHO脲类化合物脲类化合物 猩红酸盐偶氮染料偶合组分8.2 8.2 N-酰化酰化实例：甲苯二异氰酸酯C H3N H2N H2C H3N C ON C O+2 C O C l2+4 H C l步骤：先把熔融的二氨基甲苯溶于氯苯中，t=35oC-40 oC通入光气反应，然后在130 oC高温反应。结束后用N2吹出HCl和光气，蒸馏氯苯，得到甲苯二异氰酸酯。合成泡沫、橡胶、涂料等的重要中间

13、体。n三聚氯氰(三聚氰酰氯）P265NNNClClClNNNClClNHN=NH3CSO3HSO3Na8.2 8.2 N-酰化酰化活性艳红活性艳红三聚氰胺：2,4,6-三氨基-1,3,5-三嗪 面粉增白剂：BPO（过氧化二苯甲酰）荧光增白剂荧光增白剂（1）酰化活性高；（2）酰化剂成本低廉；（3）酰化收率高（95%），产品质量好；（4）双乙烯酮生产工艺复杂，设备投资高。CH3COCH2CONHROCOn 双乙烯酮（双乙烯酮（合成乙酰乙酰芳胺的最好方法）8.2 8.2 N-酰化酰化8.2.4 N-酰化反应终点的控制芳胺酰化，渗圈实验8.2.5 酰基的水解RNHCOR+H2ORNH2+RCOOHCO

14、CH3COHCO简单酰基的水解稳定性8.3 C-8.3 C-酰化酰化 C-酰化反应主要用于制备芳酮，芳醛和芳羧酸n 傅氏酰基化反应制芳酮傅氏酰基化反应制芳酮nC-C-甲酰化制芳醛维尔斯迈尔（甲酰化制芳醛维尔斯迈尔（VilsmeierVilsmeier）、）、瑞瑞穆尔穆尔-蒂曼蒂曼(Reimer-Tiemann)(Reimer-Tiemann)反应反应8.3.1 8.3.1 傅氏酰基化反应制芳酮傅氏酰基化反应制芳酮酰化剂：酸酐或酰氯催化剂：酸性催化剂AlCl3反应历程：亲电取代反应Freedel-Crafts 反应，亲电质点：OC8.3 C-8.3 C-酰化酰化8.3.1.1 8.3.1.1 以

15、酰氯为酰化剂以酰氯为酰化剂OCRCl+AlCl3OCOCOCRCl AlCl3RClAlCl3+AlCl4-Rabc亲电质点b：OCRClAlCl3+-HClCH CORClAlCl3RO AlCl3.c：OCR+AlCl4-+AlCl4-CRO AlCl3-HClH COR.每每molmol酰氯理论上要消耗酰氯理论上要消耗1molAlCl1molAlCl3 3，实际上过量，实际上过量10105050。8.3 C-8.3 C-酰化酰化8.3.1 8.3.1 傅氏酰基化反应制芳酮傅氏酰基化反应制芳酮8.3.1.2 8.3.1.2 以酸酐作酰化剂以酸酐作酰化剂RCRCOOORCRCOOO+AlCl

16、3AlCl3CRClOCROAlCl2O+R CR COOO+2AlCl3 +CRO AlCl3+HClCROAlCl2O+CRO Al C l2OA A l l C C l l3 3CRC lO+Al C lO总反应方程式：总反应方程式：8.3 C-8.3 C-酰化酰化8.3.1 8.3.1 傅氏酰基化反应制芳酮傅氏酰基化反应制芳酮影响因素影响因素n被酰化物结构（电子因素）；甲苯和苯（收率70%、15%）。苯胺中氨基影响，保护。卤苯，更强的催化剂和反应条件 引入酰基的影响。酰基两个邻位有给电子基团 硝基、磺基。不能进行酰化反应。杂环：呋喃、噻吩和吡啶、嘧啶。n酰化剂结构：酰卤（不同酰卤）；酸

17、酐；羧酸；n催化剂：Lewis、质子酸（活性顺序）；n溶剂：如硝基苯等。8.3 C-8.3 C-酰化酰化8.3.1 8.3.1 傅氏酰基化反应制芳酮傅氏酰基化反应制芳酮8.3.2 8.3.2 用酰氯的用酰氯的C-C-酰化酰化8.3 C-8.3 C-酰化酰化+2COClAlCl3OCCOOCH3H3CO+COClAlCl3OCH3H3COOH2SO4水解OHH3COOUV-98.3.3 8.3.3 用酸酐的用酸酐的C-C-酰化酰化n 邻苯二甲酸酐邻苯二甲酸酐 见见P275P275n邻苯二甲酸酐进行苯环的邻苯二甲酸酐进行苯环的C-C-酰化是一类重要反应，酰化是一类重要反应，产物脱水闭环合成蒽醌类化

18、合物产物脱水闭环合成蒽醌类化合物8.3 C-8.3 C-酰化酰化8.3.4 8.3.4 用其它酰化剂的用其它酰化剂的C-C-酰化酰化8.3 C-8.3 C-酰化酰化OHOH+CH3COOHZnCl2115 oC-120 oCOHOHCOCH3活泼的芳香化合物（羟基，甲氧基，二烷氨基酰胺基），避免副反应活泼的芳香化合物（羟基，甲氧基，二烷氨基酰胺基），避免副反应8.3 C-8.3 C-酰化酰化8.3.5 C-8.3.5 C-甲酰化制芳醛甲酰化制芳醛 维尔斯迈尔反应维尔斯迈尔反应 定义：定义：被酰化物为活泼的芳环或芳杂被酰化物为活泼的芳环或芳杂环，环，N-取代的甲酰胺为酰化剂，三氯氧磷为催化剂，取

19、代的甲酰胺为酰化剂，三氯氧磷为催化剂，在芳环上引入甲酰基制取芳醛的反应在芳环上引入甲酰基制取芳醛的反应ArH+RNROHPOCl3ArOH+NHR2瑞穆尔瑞穆尔-蒂曼蒂曼Reimer-Tiemann（R-T）反应）反应8.3 C-8.3 C-酰化酰化8.3.5 C-8.3.5 C-甲酰化制芳醛甲酰化制芳醛习题：1.甲苯乙酰化，下列酰化试剂中（）酰化能力最强。A.乙酸乙酯 B 乙酸酐 C 乙酰氯 D 冰醋酸2.金属氯化物是酰化的催化剂，催化作用最强的是（）A FeCl3 B AlCl3 C CuCl2 D ZnCl23.间苯二酚以无水ZnCl2为催化剂，宜选用酰化剂（）进行酰化。A 所酸酯 B 羧酸酐 C 酰氯 D 羧酸精品课件精品课件！精品课件精品课件！4.用酸酐酰化，若两个酰基参加反应，理论上1mol酸酐需要（）mol氯化铝。A 3 B 2 C 2.5 D 1.55.维斯迈尔反应中应用的C-甲酰化试剂是（）A 甲酰氯 B 甲醛 C 甲酸 D N，N-二甲基甲酰胺6。用酰氯酰化副产物HCl对反应有何影响？如何控制？7.用长链脂肪酰氯N-酰化为什么用非水溶剂？8.在酰氯的N-酰化过程中，为什么加入碱性物质？