羟基化反应课件.ppt

1、 羟基化反应羟基化反应一概述：一概述：1.定义定义 羟基化反应：向分子中引入羟基化反应：向分子中引入OH的反应的反应2.用途：用于制备醇、酚等用途：用于制备醇、酚等（1 1）加成）加成亲电加成亲电加成 CH2=CH2 +H2SO4 CH3CH2OSO3H CH2=CH2 +H2O CH3CH2OH+RMgXH2OCHCH3OHCO3.引入引入-OH的方法的方法亲核加成（2）RX水解 R-Cl+NaOHROH+NaCl(3)取代 芳磺基的水解或碱熔SO3H+H2OOH+H2SO4SO3 N aNa O H325ON aH+OH（4）还原还原（5）氧化）氧化RCOORNa+C2H5OHRCH2OH

2、+ROHRCHOHRCH2OH+KMnO4(稀)+OH-OHHOHH本章重点本章重点：通过亲核取代反应合成醇、酚的方法：通过亲核取代反应合成醇、酚的方法包括：氯化物的水解包括：氯化物的水解 芳磺基的羟基置换芳磺基的羟基置换 芳伯胺经重氮盐所发生的水解芳伯胺经重氮盐所发生的水解 芳环上的直接引入芳环上的直接引入-OH二卤化物的水解羟基化 1、氯化物的水解 历程：亲核取代 例如：RX+NaOHROH+NaCl C5H11Cl+NaClC5H11OH+NaClRX结构不同，水解速度不同结构不同，水解速度不同水解反应中氯化物的活性：水解反应中氯化物的活性：常用的水解试剂常用的水解试剂：NaOH、Ca(

3、OH)2、Na2CO3与与水解竞争副反应：水解竞争副反应：消除反应消除反应2、氯化物水解过程与反应选择性的控制（1）脂肪族RX水解反应历程：SN1、SN2 竞争反应：消除反应，历程：E1、E2主要讨论主要讨论SN2，即双分子亲核取代即双分子亲核取代/消除历程消除历程RX+OH-HOCRXHOCH2R+X-决速步骤决速步骤SN2历程历程E2历程历程决速步骤决速步骤SN2、E2何者为主，是控制或提高反应选择性须解何者为主，是控制或提高反应选择性须解决的问题决的问题l 影响影响SN2选择性因素：选择性因素：底物的结构底物的结构 介质的性质（溶剂）介质的性质（溶剂）水解剂的碱性水解剂的碱性提高SN2反

4、应选择性，需满足：A.底物结构为1RX（直链）B.低极性溶剂 C.水解试剂碱性相对较弱，亲核性强 D.温度高 底物卤代烃结构对底物卤代烃结构对SN2、E2反应选择性的影响：反应选择性的影响：RX水解反应中微量醚生成的原因:丙烯的次卤取代制环氧丙烷丙烯的次卤取代制环氧丙烷-HCl石灰乳CH3CHCH2OCH3CH=CH2+HOClCH3CHCH2ClOH举例举例 由环氧氯丙烷制甘油由环氧氯丙烷制甘油Cl+2NaOH(10%水溶液)ONa35037020MPa,Cu催化剂（2）芳香族卤代烃的水解）芳香族卤代烃的水解一般一般难发生。但难发生。但当芳环上连有强吸电子基团时当芳环上连有强吸电子基团时，反

5、，反应易应易发生发生 反应中，邻硝基氯苯与反应中，邻硝基氯苯与NaOH的量比为的量比为1:2.5，反，反应时间为应时间为8h，反应完成后酸化至，反应完成后酸化至pH=4.5注意：注意：卤代烃的水解卤代烃的水解反应为两相反应，加强反应为两相反应，加强机械搅机械搅拌有利于反应拌有利于反应进行。进行。ClNO2O2NONaNO2O2NNO2NO2OHNO2O2NNO2Na2CO3353.应用实例应用实例由环氧氯丙烷制甘油由环氧氯丙烷制甘油由硝基苯制硝基苯酚由硝基苯制硝基苯酚ClNO2OHNO210%NaOH1MPa,145150三芳磺酸盐的碱熔三芳磺酸盐的碱熔1、定义：芳磺酸盐在高温下与苛性碱作用，

6、从而使SO3H被-OH置换的反应。反应特点：l 需高温（溶解态苛性钠/钾)，T300l 大量使用强酸、强碱 H2SO4、NaOH(s)l废酸多，不适用于芳环上含-NO2、-Cl等基团的芳 磺酸的碱熔l用途：酚类生产，如H-酸、J-酸、-酸等1、反应历程和动力学反应历程和动力学 亲核置换历程亲核置换历程反应历程分两步反应历程分两步:（1）OH-负离子加成到与磺酸盐负离子相连的C原子上，产生带有两个负电荷的中间络合物（2）此中间络合物再同）此中间络合物再同OH-反应得到酚反应得到酚盐负离子盐负离子决速步骤决速步骤其中，（其中，（1）是决速步骤）是决速步骤，反应，反应表现为二级反应表现为二级反应若若

7、中间体络离子中间体络离子转化转化成酚成酚盐负离子为盐负离子为决速步骤，则决速步骤，则反应为三级反应反应为三级反应l 苯磺酸碱熔接近于三级苯磺酸碱熔接近于三级l 1 1萘磺酸碱熔，则处于萘磺酸碱熔，则处于2-3级级之间之间 SO3HSO3HSO3H二级反应二级反应例如例如3.影响因素（1）芳磺酸的结构 芳磺酸碱熔反应：亲核置换反应。l芳环上有吸电子基，易于碱熔；l但硝基芳磺酸（高温下NO2的氧化作用会使反应复杂化），氯代芳磺酸（Cl比SO3H更易被OH-取代）不适合碱熔l芳环上有供电子基，如OH、NH2能使磺酸钝化，不利于碱熔。l因此，间氨基苯磺酸的碱熔需用活泼性较强的苛性钾-苛性钠混合物作碱熔

8、剂。l芳磺酸碱盐反应体系均会含有Na2SO4、NaCl等无机盐。这些无机盐在熔融苛性碱中几乎不溶解，所以若无机盐含量太少，反应体系就会变得很稠，物料的流动性变差甚至局部过热甚至导致反应物焦化或燃烧。l因此，碱熔时，磺酸盐中无机盐含量一般控制在10。（2）无机盐的影响（3）碱熔时间和温度 碱熔的温度主要决定于磺酸的结构。l不活泼磺酸，用熔融碱在300340进行常压碱熔。一般在熔融碱中加完磺酸盐后数10分钟即到终点。l 温度过高或时间过长，都会增加副反应，但温度太低会产生凝锅事故。l比较活泼的磺酸，可选用70%80%的苛性钠溶解，在180270之间进行碱熔。l更活泼的萘系多磺酸，则可在20%30%

9、稀碱溶液中进行加压碱熔，反应时间：10-20h.(4)碱碱的浓度和用量：的浓度和用量：l 高温碱熔时，一般使用90%以上的熔融碱。l 芳磺酸/碱的量比(mol)，理论上1：2，实际上1：2.5。l中温碱熔，一般使用70%-80%浓碱液，且碱过量较多，有时可达1:6-84.应用应用实例实例（1）2萘酸酚的制备萘酸酚的制备 SO3Na+NaOH（熔融）285320ONa量比 1 ：2.390%95%30minOHH+,H2O6080（2）H酸的制备酸的制备新合成路线（日本）新合成路线（日本）四芳伯胺和重氮盐的羟基化四芳伯胺和重氮盐的羟基化1、-OH置换-NH2 芳伯胺酸性水解法l在稀硫酸、磷酸和盐

10、酸中进行，用于萘胺及衍生物的水解 碱性水解，在碱性熔融条件下将-NH2转化成-OH变色酸变色酸 NaHSO3水解即某些芳伯胺在NaHSO3水溶液中，常压沸腾回流100104然后再加碱处理，即可完成-NH2被-OH的置换反应适用于适用于易互变异构为亚胺式、容易和亚硫酸氢钠形成加和物的萘系胺类衍生物萘系胺类衍生物2、-OH置换重置换重氮基（一般氮基（一般用重氮用重氮硫酸盐进行）硫酸盐进行）用重氮化盐酸盐水解，须先将重氮盐与氟硼酸作用生成氟硼酸重氮盐，然后用冰HAc处理，得乙酸芳酸，再水解即成酚 +H2OOH+N2+H2SO4-N2.HSO4重氮盐水解：单分子亲核取代重氮盐水解：单分子亲核取代历程历

11、程所以，水解速度仅与重氮盐的浓度成正比所以，水解速度仅与重氮盐的浓度成正比应注意之处：应注意之处：需需将重氮苯硫酸盐加入到热的或将重氮苯硫酸盐加入到热的或沸腾稀硫酸中，并沸腾稀硫酸中，并保持保持重氮苯硫酸盐在反应液中重氮苯硫酸盐在反应液中的浓度很低的浓度很低用途：可用于制备下列酚用途：可用于制备下列酚重氮盐水解时，若有硝酸存在，则可以制取重氮盐水解时，若有硝酸存在，则可以制取相应的硝基酚相应的硝基酚（3 3）由硝基氯苯制硝基苯酚）由硝基氯苯制硝基苯酚（4 4）苯基氯（代）甲烷的水解（如氯化苄）苯基氯（代）甲烷的水解（如氯化苄）间歇法：温度间歇法：温度 8090，收率，收率70%72%连续法：用

12、连续法：用10%Na2CO3,温度温度180275，压压 力力16.8MPa 塔式反应器，塔式反应器，10%Na2CO3,145,1.8MPa,收率收率98(5)(5)苯基二氯甲烷的水解苯基二氯甲烷的水解五芳环上直接羟基化五芳环上直接羟基化 1 1、亲电取代（苯液相直接羟基化亲电取代（苯液相直接羟基化）历程：历程：2.自由基取代自由基取代代表性反应：代表性反应：FeSO4H2O2水溶液与苯环的作用水溶液与苯环的作用第一步是反应速度的控制阶段。与其他自由基反应一第一步是反应速度的控制阶段。与其他自由基反应一样，样，OH自由基的寿命及其进攻芳环的几率是自由基的寿命及其进攻芳环的几率是是发生羟基化反

13、应的决定性因素。是发生羟基化反应的决定性因素。2.2.金属金属氧络合物氧络合物 历程很复杂尚无定论历程很复杂尚无定论六（芳）烃类氧化法制酚六（芳）烃类氧化法制酚1.异丙苯氧化法异丙苯氧化法优点：以苯和丙烯为原料，每生产1吨苯酚可联产0.6吨丙酮，三废少，可连续操作，生产能力大，成本低。包括以下三步：包括以下三步：历程：历程：2.间甲酚生产间甲酚生产七由芳羧酸合成羟基化合物七由芳羧酸合成羟基化合物用途：苯甲酸氧化脱羧制苯酚；催化剂：铜-镁催化剂苯甲酸铜的热分解苯甲酸亚铜再生成苯甲酸铜苯甲酸亚铜再生成苯甲酸铜苯甲酰基水杨酸生成水杨酸苯甲酰基水杨酸生成水杨酸水杨酸脱羧生成苯酚水杨酸脱羧生成苯酚八氰基的水解八氰基的水解(1)CN水解生成羧基（水解生成羧基（CN的完全水解）的完全水解）CH2CN+H2O70%H2SO4100CH2COOH目前方法：一氯共羰基化合法+H2OCH2COOH+COCH2Cl CH2CNClH+125CH2COOHCl收率：84.8%催化剂：85%HOAC+H2SO4（2 2）CN(的部分的部分)水解生成酰胺水解生成酰胺+H2OH2SO4CH2CHCNH2OCH2CHCN目前方法目前方法+H2OCH2CHCNH2OCH2CHCNCu-Cr或Cu-Al701200.82.4MPa(3)(3)其他例子其他例子