烷基化反应

（3）催化剂的影响 作用：将烷化试剂转化为R+ 种类：质子酸、Lewis酸、酸性氧化物、烷基铝
AlCl3>FeCl3≥SbCl5>SnCl4>TiCl4>ZnCl2 HF>H2SO4>P2O5>H3PO4
（4）溶剂的影响
当芳烃为液体时，可过量作为溶剂；还可实用非极性溶剂（CS2,CCl4）； 中等极性溶剂（二氯乙烷，四氯乙烷）和强极性溶剂（硝基苯，硝基甲烷）
R-X O -C C
(3)影响因素
R
碱 : 三 苯 甲 基 钠 (锂 )Ph3CNa, 丁 基 锂 NaH、 NaNH2
二 异 丙 基 氨 基 锂 (i-Pr)2NLi
环己基异丙基氨基锂
NLi(i-Pr)2
a RX
b 羰基化合物
i 醛的α-C烃化少见，易发生Aldol缩合反应， 但可采用烯胺法
O H3C
O R2CHC CH R'
R '' B
O
+ H3C
动力学控制:
28%
72%
热 力 学 控 制 (酮 略 过 量 ): 94%
6%
烯胺的烃化
O
N H
1)CH2=CHCH2Br O
N
CH2CH=CH2
2)H2O
O
CH3 +
N H
N
+
CH3
90%
N CH3
10%
2.2 N-烃化
氨基上的氢原子被烃基取代的反应叫做N烃化反应。
（2）使用强酸性催化剂以提供质子；
（3）连串反应；
（4）受空间效应的影响，以高碳醇对芳胺进
行N-烷化时，只得到一烷苯胺
（5）可逆反应。
Ar-NH2 + ROH
K1
ArNHR + H2O
Ar-NHR + ROH K2 ArNR2 + H2O
NH2 + CH3OH
200oC K1
NHCH3
CH3OH
K2
2.1.3 用醇作烷化剂的C-烷化反应
反应历程
R-OH + H+ 质子化 R+-OH2 解离
R+ + H2O
实例 （1）芳胺的C-烷化
NH2
+C4H9OH, -H2O
Zn Cl2 210oC, 0 .8MPa
NHC4H9
异构化 ZnCl2 240oC, 2.2MPa
NH2 C4H9
（2）酚类的C-烷化
有机化合物分子中碳原子上的氢被烃 基所取代的反应叫做C-烃化反应。
F-C烷基化反应：
R
烃化剂：烯烃；
R
卤烷； 醇、醛、酮。
HO
H2N
R
R
反应历程：酸催化的亲电取代反应。
2.1.1 用卤烷作烷化剂的C-烷化反应
反应历程
R-Cl + AlCl3
R Cl[AlCl3]
分子配合物
R+ AlCl4-
离子对
质子化
H C-OH
R H
Ar-H + C-OH R
-H2O 脱水缩合
R H
Ar-Cwenku.baidu.com
R
H Ar-H Ar-C-Ar
-H+
R
生产实例
（1）DDT滴滴涕(1,1,1-三氯-2,2’-双(对氯苯基)乙烷)
O Cl3C-C-H + 2
三氯乙醛
Cl
浓H 2SO4 15-30oC
Cl
H
C
Cl
CCl3
（2）双酚A（2,2’-双(4-羟基苯基)丙烷）
+ C12H24
AlCl3,HF
C12H25
（4）酚类的C-烷化
OH
+ H2C=C(CH3)2
苯酚铝催化剂 ~200oC,~2MPa
OH C(CH3)3
（5）2,6-二乙基苯胺
NH2 + 2CH2=CH2
(C2H5)2AlCl
H5C2
300oC,6.5-7.0MPa,115min
NH2 C2H5
y=97.9%
K2/K1=1000
N(CH3)2
NH2 + C2H5OH
200oC K1
NHC2H5
C2H5OH
K2
N(C2H5)2
K2/K1=1/4
重要品种
（1）N,N-二甲基苯
胺 NH2
+ 2CH3OH
高压液相烷化法 H2SO4
摩尔比 ： 1
3.2
0.11
温度：205-215oC
压力：3.0-3.2MPa
（1）卤烷：CH3Cl, CH3I, C2H5Cl, C2H5Br, ClCH2COOH,
Ph-CH2Cl;
（2）酯类：(RO)2SO2, PhSO2OR, CH3-Ph-SO2OR,
(RO)3PO;
（3）醇类和醚类：CH3OH, C2H5OH, n-C4H9OH,
C12H25OH, CH3OCH3, C2H5OC2H5;
HC
C OOEt
O
R-X
O C OEt
R-HC
C OEt
O
影响因素：
（1）碱和溶剂的选择 a. 根据活泼亚甲基的化合物的酸性，常用醇钠、醇钾
b. 如醇钠为催化剂，则选醇为溶剂，对于在醇中难于烃化的 活性亚甲基化合物，可在苯、甲苯、二甲苯等油溶剂中加入 NaH或金属钠，生成烯醇盐再烃化
2）引入烃基的顺序 a 当R=R‘时,分步进行
+ CCl4
AlCl3 10 oC,3 h
C
Cl
+ 2HCl
二氯二苯甲烷
2.1.2 用烯烃作烷化剂的C-烷化反应
反应历程
CH2=CH + H+
CH2-CH3
+ CH2-CH3 慢
...
. .
.
.
H CH2-CH3
快
C2H5 +
H+
CH3 C=CH2
+ H+
CH3
CH3 C-CH3
CH3
重要品种介绍
+CH2CH2OH
亲电试剂
NH2 C2H5OH
NHC2H5 CH2 CH2 O
N
C2H5 CH2CH2OH
2.2.5 用烯烃作烷化剂的N-烷化反应
δ+
R-NH2 + CH2=CH Y
R-NHCH2CH2-Y
Y: -CN, -COOH, -C=O, -COOR
的条件，即强催化剂，较长时间，较高反应温度，生成不正常
的间位产物。
所以傅-克反应时间不宜过长，AlCl3用量不宜过大。
H3C
CH3Cl/AlCl3
CH3
0℃
CH3
△ 重排
CH3Cl/AlCl3
100℃
CH3
H3C
CH3
实例
Cl
CH2Cl +
ZnCl2 85-90oC
Cl
CH2
对氯二苯甲烷
Cl
2
OH OH + (CH3)3COH
叔丁醇
磷酸催化 二甲苯溶剂
回流
（3）萘的C-烷化
OH OH + H2O
C(CH3)3
浓H 2SO4 C4H9OH
C4H9
发烟硫酸 磺化
C4H9
NaOH 中和
C4H9 SO3Na
渗透剂BX(拉开粉)
2.1.4 用醛、酮作烷化剂的C-烷化反应
反应历程
H C=O + H+
反应的影响因素
（1）烷基化试剂的活性
CH2X
R1
R1
, CH2=CHCH2X > R2-C-X > R2-CHX > R-CH2-X > CH3X
R3
R-F > R-Cl > R-Br > R-I
（2）芳香族化合物的活性
OCH3 NO2
(CH3)2CHOH
HF
NO2
OCH3 NO2
CH(CH3)2
慢
ArH
H
快
Ar AlCl4
R
Ar-H 慢
R+ + AlCl4-
烷基正离子
Ar-R + AlCl3 + HCl
• 回顾
在Lewis酸催化作用下，芳烃及其衍生物与烯 烃、卤烷、酰卤、酸酐等活性组分反应形成新的 C-C键的反应，叫做傅氏反应。
引入烷基的反应叫做傅氏烷基化反应； 引入酰基的反应叫做傅氏酰基化反应。
2.2.4 用环氧乙烷作烷化剂的N-烷化反应
特点
（1）反应活性高，在N上引入CH2CH2OH； （2）连串反应；
CH2 CH2
CH2 CH2
RNH2
O K1
RNHCH2CH2OH
O K2
K1与K2相差不大
RN(CH2CH2OH)2
（3）酸催化反应。
CH2 CH2 + H+ O
CH2 CH2 开环 O H
时间：5h
N(CH3)2 NHCH3
(+
)
96% （含量0.5%）
（2）N-甲基苯胺
NHCH3
2.2.2 用卤烷作烷化剂的N-烷化反应
烷化剂
R-I > R-Br > R-Cl
NH2
BrCH2CF3 NaOH
NHCH2CF3
主要产品：N-乙基-N-苄基苯胺
NHC2H5 + ClCH2
<100oC 水介质
ii 酯的α-C烃化采用强碱，较弱的碱会发生 Claisen缩合副反应
不对称酮的α-烃化
O
B：
OLi
R2CHCCH2R' R2CHC CH R'
B： O
R2CH=CCH3 R'
R''X
O R2-CCCH2 R'
R' '
R''X
A
O
H3C
Ph3CLi/MeOCH2CH2OMe
r.t. 0.5h或 1h
CH(CH3)2 CH(CH3)2
CH(CH3)2
+ CH(CH3)2
AlCl3 转移烷基化
副产返回反应器
CH(CH3)2
2
脱烷基化和转移烷基化
烷化质点和芳环上的异构化
+ ClCH2CH2CH3
CH(CH3)2 CHCH2CH3 +
70%
30%
CH3-CH-CH2 H
伯碳正离子
异构化 氢转移重排
副反应
(1) 当烃基的碳原子数＞ 3时, 发生异构化反应, 温度升高, 异构 化比例增加
AlCl3 + CH3CH2CH2Cl
-6℃ 5h 35℃ 5h
CH2CH2CH3
+
3
:
2
:
CH2(CH3)2
2 3
(2) 间位产物生成: 当苯环上引入的烃基不止一个时, 除了正 常
的邻、对位产物，还常有相当比例的间位产物。通常，较强烈
烷基化反应
(Alkylation)
在有机化合物分子中的碳、硅、氮、磷、氧 或硫原子上引入烃基的反应，叫做烃化反应。 （引入烷基的反应叫烷基化反应）
烃基：烷基（-R） 烯基（-C=C-）、炔基（-C≡C-） 芳基（-Ar） 取代烃基(-CH2COOH,-CH2CH2OH,-CH2CH2CN)
烃化剂：
（4）环氧化合物： H2C ,CH2 H3C HC C；H2
O
O
（5）烯烃和炔烃：CH2=CH2, CH3CH=CH2, R-CH=CH2,
CH2=CHCN, CH2=CHCOOCH3, CH≡CH;
（6）羰基化合物：HCHO, CH3CHO, C3H7CHO, Ph-CHO,
CH3COCH3,
O
2.1 C-烃化
2.2.1 用醇类作烷化剂的N-烷化反应
反应历程
ROH + H+
Ar-NH2 + R+
伯胺
R+-OH2
H Ar-N+-R
H
R Ar-N-R + H+
叔胺
R+
R Ar-N+-R
R
季铵盐
R+ + H2O
Ar-N-R + H+ H 仲胺 R+ R
Ar-N+-R H
特点
（1）以R+为活性质点的亲电取代反应；
（1）异丙苯
+ CH2=CH-CH3
CH3 CH
CH3
AlCl3： 6～7 H3PO4(固）
1 95～100 ℃，0.2～0.3MPa 170-190 ℃，2～4MPa
（2）间异丙基甲苯
CH3
+ CH2=CH-CH3
AlCl3 100oC
CH3
CH3 CH
CH3
氧化酸解
CH3
氨解
OH
CH3 NH2
（3）十二烷基苯
b 当R≠R‘时， 当R、R‘ 为伯卤代烷，先大再小 当R、R‘ 为仲卤代烷，先伯后仲 当R、R＇ 为仲卤代烷，收率低，一般选用活性
高的亚甲基化合物
（3） 副反应 a 脱卤化氢的副反应
Br
HC COOEt +
COOEt
COOEt
HC
+
COOEt
b 脱烷氧羰基的副反应 当换成苯基时，反应更易发生
Ph2C
C2H5 N CH2
+ HCl
2.2.3 用酯作烷化剂的N-烷化反应
O R-O-S-O-R
O
硫酸二烷基酯
O Ar-S-OR
O
芳磺酸酯
O HO-P-OR
OH
磷酸单酯
用硫酸酯的N-烷化 （1）可在-NH2的N上烷基化而不影响-OH； （2）有多个氨基时，可根据N原子的碱性，选
择性地对一个N烷基化； （3）缺点：毒性大。 用芳磺酸酯的N-烷化
COOEt O
C
OEt
c 生成醚的副反应 OEt
O
Ph2CCOOEt+ EtOCOEt
RONa + R'X ROR' + NaX
所以反应不易使用过量的R’X
醛酮以及羧酸衍生物α-C烃化
(1)反应式
O
-C CHR
O
X
活 性 小 于 -C C
活泼亚甲基化合物
Y
(2)机理
O
-C CH
B： O -C C
O CH3-C-CH3 + 2
OH
酸性催化剂 脱水缩合
HO
过量
CH3
C
OH
CH3
双酚A
2.1.5 C-烷化反应的特点
连串反应
可逆反应
R + H+ H+ AlCl4-
RH
... . . ..
(+AlCl4-)
+ R+ (+AlCl4-)
+ CH2=CH-CH2 AlCl3
CH(CH3)2 +
CH3-CH-CH3
仲碳正离子
2.1.6 活泼亚甲基化合物的C－烷基化
X H2C Y
X, Y为 吸 电 子 基 O
吸 电 子 能 力 ： -NO2 ＞ -CR＞ RSO2-＞ - CN＞ -COOR＞ Ph
反应机理：
O
COOEt B
CH2 COOEt
CH
C OEt C OEt
+ BH
O
O C OEt
烃化试剂：醇、卤代烷、酯、烯烃、醛和酮、 环氧乙烷等。
用途：（1）引入-CH2CH2OH、-CH2CH2CN极性、 非水溶性基团；
（2）制备季铵盐型阳离子化合物； （3）其它助剂、医药中间体。
用途： （1）引入-CH2CH2OH、-CH2CH2CN 极性、非水
溶性基团； （2）制备季铵盐型阳离子化合物； （3）其它助剂、医药中间体。