第六章 酰化

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精细有机单元反应
第六章
酰 化
一、Friedel-Crafts酰基化反应
用酰化剂在Lewis酸或质子酸催化下直接对芳 环进行亲电取代反应生成芳酮的反应。 FriedelCrafts酰化反应是亲电取代反应。
+
RCOZ
lewis酸 或质子酸
C-R O
+
HZ
1．反应历程 以酰氯作酰化剂、无水三氯化铝为催化剂的反 应历程
么可以用作
酰化反应的 溶剂?
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酰 化
2.C-酰化方法 （1）用酸酐的Friedel-Crafts酰基化 常用二元酸酐，如丁二酸酐、顺丁烯二酸酐、邻 苯二甲酸酐及其衍生物。 例如：邻苯甲酰基苯甲酸合成 反应时，将三氯化铝悬浮于苯中，55℃时加入溶 于苯中的邻苯二甲酸酐溶液，反应产物为邻苯甲酰基 苯甲酸与三氯化铝的络合物。将此络合物慢慢加到水 和稀硫酸中进行水解,用水蒸气蒸出过量的苯。冷却后 过滤、干燥。
O R C Cl + AlCl3 δ Cl : AlCl3 R C A O δ
+ _
_ δ O : AlCl3 δ+ R C Cl B
O
R C
+
+ AlCl4-
C
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B与芳环作用生成芳酮与三氯化铝的络合物。

R _ .. .. .. + . ... O : AlCl 3 + _ O AlCl 3 C R Cl H HCl O :AlCl 3 C R
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概
述
酰化定义：在有机化合物分子中的碳、氮、氧 等原子上引入酰基的反应，分别称为C-酰化、N-酰 化和O-酰化（酯化），统称为酰基化反应，简称为 酰化。 酰基是指从含氧的无机酸、有机羧酸或磺酸分 子中除去1个或n个羟基后所剩余的基团。 例如：
甲酸 → 甲酰基 酰化反应的产物有芳酮或芳醛、酰胺、酯类化合物。
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(2) 酰化剂结构的影响 酰化剂是亲电试剂，离去基团的吸电子能
力越强，酰基上的碳原上的部分正电荷越大，
酰化能力越强。 酰化活性次序为：酰卤＞酸酐＞羧酸。最
常用的酰化剂是酸酐和酰氯。
在引入长碳链的酰基时和芳羧酰基时要用活 泼的酰氯作酰化剂。
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OH HO OH + CH3C N
HCl ,ZnCl2 Et2O
OH C HO OH
NH2Cl
H2O
OH COCH3 HO
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CH3
OH
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三、Vilsmeier反应
以氮取代的甲酰胺为甲酰化试剂，在三氯氧
磷作用下，在芳环(或杂环)上引入甲酰基的反应
称为Vilsmeier反应。 Vilsmeier反应是在N,N－二烷基苯胺、酚类 、酚醚及多环芳烃的芳环上引入甲酰基的常用方 法。
N(CH3)2 + (CH ) NCHO 3 2
POCl3
N(CH3)2 HC O
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四、应用实例
1-萘乙酮的合成
COCH3
(CH3CO)2O AlCl3
生产流程：
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2,4-二羟基己苯的合成
OH + CH3(CH2)4COOH OH
COCl + NO2 NH2
ZnCl2 220~230℃
NH2 C O NO2
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酰基是吸电子基，芳环上引入一个酰基后，
芳环被钝化。但对于1,3,5-三甲苯和稠环的芳烃
（如萘）等活泼化合物，在一定条件下也可以引 入两个酰基。
O + 2 CCl
AlCl3
CO + 2 HCl CO
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酰化
1 3 2 3 3
知识目标和能力目标 概 第一节 第二节 述 C-酰化 N-酰化
4 3 5 3
第三节 O-酰化(酯化)
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酰 化
知识目标： ◆了解酰化反应的定义、分类和特点, N-酰化反 应的终点的控制 ◆ 理解C-酰化反应的影响因素、直接酯化反应 的影响因素和不同的反应装置及其特点 ◆掌握C-酰化反应、N-酰化反应、O-酰化反应的 方法特点及应用 能力目标： ◆ 能应用过渡性N-酰化反应合成中间体和化工 产品； ◆能应用酰化反应合成芳酮或芳醛、酰胺、酯及 其衍生物； ◆ 能解释各酰化反应实例所用的工艺条件；
O + 2 CCl
AlCl3
CO + 2 HCl CO
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(3) 用羧酸的Friedel-Crafts酰基化 例如:邻苯甲酰基苯甲酸在浓硫酸中130～140℃ 脱水闭环得蒽醌。
O C COOH
98%H2SO4 130~140℃
O
O
想一想：
若要制备 还原染料 的中间体 2-甲基蒽 醌、2-氯 蒽醌,应选 用什么原 料？
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二、N-酰化方法
1. 用羧酸的N-酰化
RCOOH+R'NH2
R'NHCOR+H2O
想一想：
除水的方法 有哪些？
羧酸：主要是甲酸或乙酸，用乙酸作酰化剂时 ，一般采用冰醋酸。羧酸较弱的酰化剂，一般适用 于碱性较强的胺类进行酰化。 反应可逆：为了使反应进行到底，必须使用过 量的反应物，通常是用过量的羧酸；并不断移去反 应生成的水。也可加入少量强酸（例如：硫酸、盐 酸、氢溴酸或氢碘酸）或三氯氧磷等为催化剂，以 加速反应。 反应器要求：铝制或搪玻璃反应器。
本章重点介绍： 原理、方法和实例。 C-酰化、N-酰化和O-酰化的
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常用的酰化剂 羧酸类，如甲酸、乙酸、草酸 酸酐类，如乙酐、丙酐、邻苯二甲酸酐、顺丁烯二 酸酐 酰氯类，如乙酰氯、苯甲酰氯、苯磺酰氯、对甲苯 磺酰氯、光气 羧酸酯类，如氯乙酸乙酯、乙酰乙酸乙酯 酰胺类，如尿素、N,Nˊ-二甲基甲酰胺乙烯酮等。 酰化剂的结构的影响 酰化活性：酰氯 > 酸酐 > 羧酸 > 羧酸酯 脂肪族酰化剂烃基碳链越长，活性越小
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当用酸酐作酰化剂与无水三氯化铝作用首先
生成酰氯，然后酰氯再按上述反应历程参加反应。
若只让酸酐的一个酰基参加酰化反应，每mol 酸 酐至少要消耗2mol三氯化铝。其总的反应式如下：
O R + 2AlCl3 + R C O C O R O : AlCl3 C + R O AlCl2 C + HCl
查一查：
酸酐作酰化 剂与无水三 氯化铝作用 生成酰氯的 反应历程。
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2.影响因素 （1）被酰化物结构的影响 Friedel-Crafts酰化反应是亲电取代反应。 a芳环上有给电子基时反应容易进行。
酰基主要进入芳环上已有取代基的对位。 如对位被占据，则进入邻位。
取代反应。
RCOZ+R'NH2
RCONHR'+HZ
胺类化合物可以是脂肪胺或芳香胺。 常用的酰化剂有羧酸、酸酐、酰氯以及羧酸
酯等。
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一、N-酰化目的
主要有两个目的：引入永久性酰基和引入暂时 性酰基。 将酰基一直保留在最终产物中，称为永久性酰 化。有机化合物氨基的氮上引入酰基后可以改变原 化合物的性质和功能，赋予产物某些新的性能。 另一种酰化称为过渡性或保护性酰化。是利用 酰胺基比氨基稳定，在氨基氮上暂时引人一个酰基， 达到保护氨基或封闭的目的，以利于进行某些化学 反应(例如硝化、卤化和氧化等)，在完成指定的反 应后再将酰胺基水解成氨基。
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(4) 溶剂的影响
常常使用过量的某一种液态反应组分作为 溶剂,使反应物具有良好的流动性。 如果不宜用过量的反应组分作溶剂时，就
需要另外加入溶剂。
想一想 ：
硝基苯为什
常用的有机溶剂有硝基苯、二硫化碳、二
氯乙烷、四氯乙烷、二氯甲烷、四氯化碳、石
油醚及氯代烃等。
NH2 回流 + (CH3CO)2O COOH NHCOCH3 + CH3COOH COOH
C Cl + B
芳酮与三氯化铝的络合物经水解可得到芳酮。
O :AlCl 3 C R O H2O C R + AlCl 3
从反应历程看，生成的芳酮总是与三氯化铝形 成1：1的络合物，而与芳酮结合的三氯化铝不再起 催化作用，因此1mol 酰氯在理论上要消耗1mol三氯 化铝，实际要过量10%～50%。
芳香族酰化剂活性小于脂肪族酰化剂
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第一节
醛的反应过程。 主要包括 ：
C-酰化
C-酰化是在芳环上引入酰基，制备芳酮或芳
①Friedel-Crafts酰基化反应
②通过某些具有碳正离子活性的中间体对
芳烃进行亲电取代反应，然后再分解转化为酰 基的间接酰化反应。
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O + O O + 2AlCl3
苯 55~60℃
COAlCl2 + HCl O AlCl3
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COAlCl2 + 3 H2SO4 O AlCl3 COOH C O
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(2) 用酰氯的Friedel-Crafts酰基化 例如: 1,5-二苯甲酰基萘的合成 萘在催化剂A1C13的作用下，用苯甲酰氯进行C-酰 化，可制得还原染料的中间体1,5-二苯甲酰基萘。反 应时，将无水A1C13溶解于过量的苯甲酰氯中，65℃下 慢慢加入萘粉，再在65～70℃保持10h，可得产品。
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二、Hoesch反应
腈类化合物与氯化氢在Lewis酸催化剂的存在下
,与具有羟基或烷氧基的芳烃反应生成相应的酮亚胺
，再经水解得具羟基或烷氧基的芳香酮，此反应称 为Hoesch反应。 Hoesch反应以腈为酰化剂，间接地在芳环上引 入酰基，是合成酚或酚醚类芳酮的一个重要方法。 该反应仅适用于由苯二酚、间苯三酚和酚醚以 及杂环制备相应的酰化产物。
例如:苯与丁二酸酐反应，经锌汞齐-盐酸还原 可得长链羧酸，接着进行分子内酰化可得萘满酮。
O + O O
AlCl3
O C CH2 CH2COOH
Zn Hg / HCl
CH2 CH2 CH2COOH
HF
O
羧酸作酰化剂，不宜用A1Cl3作催化剂，一般 用硫酸、磷酸，最好是氟化氢。
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ZnCl2 120℃,3h
OH
Zn Hg / HCl
OH
104~110℃
OH CO(CH2)4CH3
OH CH2(CH2)4CH3
生产工艺： 想一想：
可以用间苯 二酚与1－ 氯己烷进行 C－烃化反 应来制备 2,4-二羟基 己苯吗？
间苯二酚与过量的己酸 (同时用作溶剂) 在 氯化锌催化下，于120℃反应3h得缩合物，该缩
合物经用锌汞齐-盐酸还原后得产品2,4-二羟基
己苯（己雷琐辛）。
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苯丙酮的制备
+ CH3CH2COCl
AlCl3
COCH2CH3
生产流程：
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第二节
N-酰化
N-酰化是胺类化合物与酰化剂作用，在氨基
的氮上引入酰基生成酰胺衍生物的反应。是亲电
CH3 + O CCl F3CSO3H O C
85%
CH3
OCH3 + C(CH3)3
O CCl
ZnCl2 C2H2Cl4
OCH3 O C C(CH3)3
66%
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b芳环上有吸电子基时反应较难进行。 例如，当芳环连有强吸电子基硝基时，很难 再进行酰化反应。 c若苯环上同时有吸电子基和给电子基时，也 可能发生反应 例如，苯甲酰氯可与4－硝基苯胺反应制得医 药中间体2－氨基－5－硝基二苯酮。
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2. 用酸酐的N-酰化
(RCO)2O+R'NH2
RCONHR'+RCOOH
酸酐：酰化活性较羧酸强，多用于较难酰化的仲 胺、以及芳环上含有吸电子基团的芳胺类的酰化。最 常用的是乙酐。 乙酐：在室温下的水解速度很慢，对于反应活性 较高的胺类，往往酰化反应的速度大于乙酐水解的速 度，因此在室温下用乙酐进行酰化时，反应可以在水 介质中进行。 例如:邻氨基苯甲酸的合成。
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(3) 催化剂的影响 常采用的催化剂是Lewis酸和质子酸。
当酰化剂为酰氯和酸酐时，常以A1C13、BF3、 SnCl4、ZnCl2等 Lewis 酸为催化剂。
O CH2CH2CH2COCl
二硫化碳 AlCl3,CS2
想一想：
HCl,H2O
对活泼芳香 若酰化剂为羧酸，则多选用H2SO4、HF、H3PO4 族化合物和 和多聚磷酸等质子酸为催化剂。 杂环化合物， O C-酰化时为 了避免副反 H2O CH2CH2COOH 多聚磷酸 70℃ 应，应如何 选择催化剂？