第六章酰基化反应.

5．2 C—酰基化反应
5．2 C—酰基化反应



3．芳环上的甲酰化反应
(1) Gattermann反应
以德国化学家路德维希· 加特曼(Ludwig Gattermann)命名 Gattermann发现可以用两种方法在芳环上引入甲酰基 一种方法是氰化氢法，即以氢氰酸和氯化氢为酰化剂，氯 化锌或三氯化铝为催化剂．在芳环上引入一个甲酰基。
5．2 C—酰咯等)容易进行酰基化反应； 缺π电子的杂环(如吡啶、嘧啶等)则很难进行酰化反应。
③催化剂和溶剂。当酰化剂为酰氯和酸酐时，常以Lewis酸如AlCl3、 BF3、SnCl4、ZnCl2等为催化剂；若酰化剂为羧酸，则多选用H2SO4、 HF及H3P04等为催化剂。 Lewis酸的催化活性大小次序为
酰基化反应介绍
研究意义：
（1） 在羟基或氨基等官能团上引入酰基后可改变原化合物性质和功能。如 染料的染色性能和牢度指标有所改变，药物分子中引入酰基可改变药性；
（2）可用来保护氨基，反应完成后再将酰基水解去掉。
如：在苯胺上引入硝基时，我们一般用苯胺与混酸发生亲电取代反应即 可。但苯胺非常易被氧化，甚至空气中的氧气就能将无色透明的苯胺液体在 几个小时内氧化成黑色的苯醌染料，混酸更是一种强氧化剂，所以必须先将 氨基保护起来才能用混酸硝化。
5.1 N—酰基化反应

羧酸、酸酐和酰氯反应活性的大小次序为：
芳香族酰氯的反应活性低于脂肪族酰氯(如乙酰氯)。
对于酯类，凡是由弱酸构成的酯(如乙酰乙酸乙酯)可用作酰化剂，
而由强酸形成的酯，因酸根的吸电子能力强，使酯中烷基的正电荷 增大，因而常用作烷化剂，而不是酰化剂，如硫酸二甲酯等。
5.1 N—酰基化反应
5．2 C—酰基化反应

羧酸可以直接用作酰化剂，一般用硫酸、磷酸，最好是氟化氢作 催化剂。
5．2 C—酰基化反应

②被酰化物的结构。与Friedel—Crafts烷基化反应相似．酰基 化反应属于亲电取代反应 取代芳环的酰基化反应按下列规律进行：当芳环上具有邻、 对位定位基时，酰基主要进入对位，若对位被占，则进入邻位。
O
H
NH
O
O
HN
+
Cl
C
CH 3
AlCl3 - H-Cl
HN
C
CH 3
C
CH 3
+
H 3O - CH 3COOH
NH 2
HNO3 / H2SO4
NH 2
若不保护氨基，则：
HNO3 / H 2SO4 氧化
NO 2
O O
NO 2
黑色染料——苯醌
酰基化反应介绍
2. 定义：
酰基化反应指的是有机化合物分子中与碳原子、氮 原子、氧原子或硫原子相连的氢被酰基所取代的反应。
5．2 C—酰基化反应

Vilsmeier反应是在N，N—二烷基苯胺、酚类、酚醚及 多环芳烃等较活泼的芳香族化合物的芳环上引入甲酰 基的最常用的方法。对多π电子的芳杂环如呋喃、噻吩、 吡咯及吲哚等化合物环上的甲酰化，该方法进行反应 也能获得较好的收率。
3. 分类：
或羧酸 C 酰基化反应，C原子上的H被酰基取代生成醛、酮 N原子上的H被酰基取代生成酰胺 N 酰基化反应，氨基 O 酰基化反应，O原子上的H被酰基取代生成酯，又 称为酯化反应
5.1
N—酰基化反应
一、N—酰化的基本原理 N—酰化-是将胺类化合物与酰化剂反应，在氨基的氮原 子上引入酰基而成为酰胺化合物的反应。 N—酰化反应目的：其一是将酰基保留在最终产物中，以赋予化 合物某些 新的性能； 其二是为了保护氨基，即在氨基氮上暂时引入一个酰基，然后 再进行其他合成反应，待反应完成后，最后经水解脱除原先引入 的酰基。 胺类化合物的酰化是发生在氨基氮原子上的亲电取代反应。
5．2 C—酰基化反应
5．2 C—酰基化反应

另一种方法是用一氧化碳和氰化氢在催化剂三氯化铝、氯化 亚铜存在下，与芳环反应使芳环上引入一甲酰基。此法被称 作一氧化碳法，或称Gattermann-Koch(加特曼-科赫反应)反
应，属于傅-克酰基化反应(Friedel-Crafts acylation)的一种 。 反应主要用于烷基苯、烷基联苯等具有推电子取代基的芳甲 醛的合成。 反应所用催化剂除以AlCl3作主催化剂外，还要加辅助催化刑 如CuCl、NiCl2、CoCl2、TiCl3等 该法不适用于酚及酚醚的甲酰化。
5.2 C—酰基化反应

(1)反应机理 催化剂与酰化剂首先作用，生成酰基正离子活性中间体，进攻芳环上 电子云密度较大的碳，取代该碳上的氢，生成芳酮
5．2 C—酰基化反应

反应后生成的酮和三氯化铝以络合物的形式存在，需 要稀酸处理才能得到游离的酮。AlCl3的用量必须超过 反应物的摩尔数。
(2)影响反应的因素 ①酰化剂。 各种酰化剂的反应活性顺序酰卤>酸酐>羧酸 含有不同卤素的酰卤的反应活性顺序为

二、N—酰化方法 1、用羧酸的N—酰化
用羧酸对胺类进行酰化的反应是一个可逆反应。酰化反应通式为
适用范围：碱性较强的胺类进行酰化 为了使反应进行到底用过量的羧酸，并同时不断移去反应生成的水 移去反应生成水的方法：①在反应物中加入甲苯或二甲苯进 行共沸蒸馏脱水②采用化学脱水剂如五氧化二磷、三氯氧磷等 移去反应生成的水。
用。例如，壬酰氯在一定条件下．可将3，4—二氯苯胺进行酰化得 到壬酰化产物。
5.1 N—酰基化反应

氯代乙酰氯是一种非常活泼的酰化剂。由于甲基中的 氢原子被氯取代后，更增加了酰基碳原子上的部分正 电荷，因此酰化反应可以在低温下完成。如
5.1

N—酰基化反应
(2)用芳胺酰氯及芳磺酸氯酰化 常用的芳羧酰氯及芳磺酰氯有
芳香族伯胺或仲胺用芳磺酰氯酰化能生成许多有价值的中间体，例如
5.1

N—酰基化反应
(3)用光气酰化
①在水介质中酰化。光气在水介质中，在低温就能和两分子芳
胺反应生成二芳基脲衍生物，反应放出的氯化氢可用碱中和。例 如，J酸用光气酰化可制得猩红酸，它是重要的染料中间体。
5.1

N—酰基化反应
③在有机溶剂中酰化。 光气在有机溶剂(如甲苯、氯苯、邻二氯苯)中，在低温下能 与等摩尔量的芳胺作用，先生成芳胺基甲酰氯，再进行加热处 理转变为芳基异氰酸酯。
5.1 N—酰基化反应

3．用酰氯的N—酰化
用酰氯酰化的反应通式为 反应特征：反应是不可逆的。反应时需要加入碱性物质，如 NaOH、Na2CO3，NaHCO3、CH3COONa、N(C2H5)3 等，以中和生成 的氯化氢，使氨基保持游离状态，从而提高酰化反应的收率。
(1)脂肪酸酰氯酰化 脂肪酸酰氯为强酰化剂，向氨基上引入长碳链酰基时，它常被采
5.1

N—酰基化反应
6．酰基的水解 酰胺在一定条件下可以水解，生成相应的羧酸和胺。
常用的简单酰基对水解的稳定性顺序为

水解反应可以在碱性溶液或酸性溶液中进行。选择 水解条件时，必须同时注意酰胺键的稳定性和胺类 的稳定性，防止有些胺类对介质pH的敏感性，或在 较高水解温度下的氧化副反应等，碱性水解常采用
吡啶
+
Cl Cl
C 8H 17COCl
Cl Cl
+
H-Cl
2.
N－酰化影响因素：
（1）酰化剂的活性的影响 ： 反应活性如下： 酰氯＞酸酐＞羧酸 （2）胺类结构的影响 ： 氨基氮原子上电子云密度越高，碱性越强，则胺被酰化的反应性越强 。 胺类被酰化的反应活性是：伯胺＞仲胺，脂肪胺＞芳胺。 对于芳胺，环上有供电子基时，碱性增强，芳胺的反应活性增强。反之，环 上有吸电子基时，碱性减弱，反应活性降低。 （3）空间位阻效应 ： 无空间阻碍的胺的活性高于有空间阻碍的胺。

5．2 C—酰基化反应


(2) Vilsmeier（维尔斯迈尔）反应
以氮取代的甲酰胺为甲酰化剂，在三氯氧磷作用下，在 芳环或芳杂环上引入甲酰基的反应称作Vilsmeier反应。
5．2 C—酰基化反应

反应机理一般认为是甲酰胺与三氯氧磷生成加成物．然 后进一步离解为具有碳正离子的活性中间体，再对芳环 进行亲电取代反应，生成α— 氯胺后很快水解成醛。
O O H C OH H 3C O C OH 苯 甲 酰基 C OH
甲 酰基
乙 酰基


氮酰化－将酰基引人氮原子上合成酰胺化合物的 反应称为氮酰化． 碳酰化－将酰基引入碳原子上合成芳酮或芳醛的 反应称为碳酰化。

酰化反应可用下述通式表示

式中的RCOZ为酰化剂，其中的Z代表-X、-OCOR’、OH、-OR’、-NHR’ 等。GH为被酰化物，其中的G代 表ARNH-、R’NH-、R’O-、Ar等。
氢氧化钠水溶液，对有些加热后仍不溶的胺，可用 氢氧化钠的醇—水溶液。酸性水解大多采用稀盐酸 溶液，有时可加入少量硫酸以加速水解。水解反应 般在回流温度下进行。
5．2 C—酰基化反应
一、芳环的碳酰化反应 1．Friedel—Crafts酰化反应（弗里德耳——克拉夫特）（付克反应）
定义：在三氯化铝或其他Lewis酸(或质子酸)催化下，酰化 剂与芳烃发生环上的亲电取代，生成芳酮的反应称为 Friedel—Crafts酰化反应。
5．2 C—酰基化反应
用无水氰化锌[Zn(CN)2]和氯化氢来代替氢氰酸和氯化氢， 这样可在反应中慢慢释放氢氰酸，使反应更为顺利。该 反应可用于烷基苯、酚醚及某些杂环如吡咯、吲哚等的 甲酰化。对于烷基苯，要求反应条件较剧烈，需用过量 的三氯化铝来催化反应。对于多元酚或多甲基酚，反应 条件可温和些，有时可以不用催化剂。
质子酸的催化活性大小次序为
5．2 C—酰基化反应
5．2 C—酰基化反应

溶剂的选择十分重要，它不仅可以影响反应的收率，而且可能影 响酰基引入的位置。例如
常用的溶剂有二硫化碳、硝基苯、四氯化碳、二氯甲烷、石油醚等。
5．2 C—酰基化反应

2．Hoesch(霍本-赫施)反应
腈类化合物与氯化氢在Lewis酸氯化锌催化下．与含羟 基或烷氧基的芳烃进行反应，可生成相应的酮亚胺，再经 水解得含羟基或烷氧基的芳香酮，此反应被称为Hoesch反 应。该反应以腈为酰基化试剂，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。 反应历程是腈化物首先与氯化氢结合，在无水氯化锌的 催化下，形成具有碳正离子活性的中间体，向苯核作亲电 进攻，经σ—络合物转化为酮亚胺，再经水解得芳酮。
5.1 N—酰基化反应
2．用酸酐的N—酰化 酸酐对胺类进行酰化反应的通式为：

反应特点：反应是不可逆的，反应可以在水介质中进行。 对于二元胺类，如果只酰化其中一个氨基时，可以先用等摩尔比的盐酸， 使二元胺中的一个氨基成为盐酸盐加以保护，然后按一般方法进行酰化。 例如．间苯二胺在水介质中加入适量盐酸后，再于40℃用乙酐酰化，先 制得间氨基乙酰苯胺盐酸盐．经中和可得间氨基乙酰苯胺，它是一个有用 的中间体。
常用的酰基化试剂 常用的酰化剂是酰氯、酸酐和羧酸。 如 乙酰氯、乙酸酐、顺丁烯二酸酐、甲酸、 乙酸、草酸等。
其活性排列次序为：酰氯＞酸酐＞羧酸。
5.1 N—酰基化反应

酰化反应历程可表示为
O
O AlCl3
H ：NH
HN
C
CH 3
+

Cl
C CH 3 δ＋
+
H-Cl
属于亲电取代反应
NH 2
NHCOC 8H 17
应用：甲苯二异氰酸酯的制备
甲苯二异氰酸酯合成泡沫 塑料、涂料、耐磨橡胶和高 强度粘合剂的重要中间体。
5.1

N—酰基化反应
4．用二乙烯酮的N—酰化
二乙烯酮的制备
二乙烯酮与芳胺反应合成乙酰乙酰芳胺
5.1

N—酰基化反应
5．N—酰化终点的控制 在芳胺的酰化产物中，未反应的芳胺能发生 重氮化。而酰化产物则不能。利用这一特性可 在滤纸上作渗圈试验，定性检查酰化终点。利 用重氮化方法还可以进行定量测定，用标准亚 硝酸钠溶液滴定未反应的芳胺，控制其含量在 0.5％以下。
5．2 C—酰基化反应
烃基的结构对反应影响:当酰基的α—碳原子是叔碳时，容易在 AlCl3作用下形成叔碳正离子而使反应所得产物主要是烷基化物。
5．2 C—酰基化反应

常用的酸酐多数为二元酸酐，如丁二酸酐、顺丁烯二酸酐、邻苯 二甲酸酐及它们的衍生物。二元酸酐可用于制备芳酰脂肪酸，该 酸经锌汞齐—盐酸还原可得长链羧酸，接着进行分子内酰化即得 环酮。
称为酯化反应被酰基取代生成酯又原子上的酰基化反应被酰基取代生成酰胺原子上的酰基化反应氨基或羧酸被酰基取代生成醛酮原子上的酰基化反应一n酰化的基本原理n酰化是将胺类化合物与酰化剂反应在氨基的氮原子上引入酰基而成为酰胺化合物的反应
第五章酰基化反应


定义：在有机化合物分子中的碳、氮、氧、 硫等原子上引入脂肪族或芳香族酰基的反 应称为酰基化反应，简称为酰化。 酰基－是指从含氧的无机酸、有机按酸或 磺酸分子中除去羟基后所剩余的基团。 （RCO－）