烷基化反应的机理
第九章烷基化
二、烷基化反应的类型
5. 付氏烷基化反应催化剂的种类： （1）路易斯酸 （2）质子酸
第二节 烷基化反应的基本原理
一、芳环上的C－烷基化反应 二、O －烷基化反应 三、N－烷基化反应
三、N－烷基化反应（简介）
氨、脂肪胺或芳胺中氨基上的氢原子被烷基取代，或通过直接加成而在 上述化合物分子中的N原子上引入烷基的反应均称为N－烷基化反应。 是制备各种脂肪族和芳香族伯、仲、叔胺的主要方法。反应通式如下：
B
AlCl3 - H-Cl
CH3 NO2
C
CH3
+
CH3Cl
D
结论：C ＞ B ＞ A ＞D
★ 2．烷基化试剂
主要有卤烷、烯烃和醇类，以及醛、酮类。 （1）卤烷： 卤烷（R－X）是常用的活性较强的烷化剂。
+
AlCl3 CH3 Cl
CH3
+
H-Cl
不能用卤代芳烃（氯苯或溴苯）来代替卤烷作烷基化试剂实验。 原因： 连在芳环上的卤素受到共轭效应的稳定作用，其反应活性较低， 不能进行烷基化反应。 （2）烯烃 ： 烯烃是另一类常用的活性较强的烷基化剂。
季 铵 碱 ， 抗静 电 剂
（2）亲电加成型：
RNH2
O
RNH
CH2
CH2
OH
O
R
N CH2CH2OH CH2CH2OH
R
2n O
大学有机化学反应方程式总结胺的烷基化与亚胺化反应
大学有机化学反应方程式总结胺的烷基化与亚胺化反应胺（amine）是含有氮原子的有机化合物，可分为一级胺、二级胺、三级胺等不同类型。
在有机化学中，烷基化和亚胺化是两种常见的反应类型。
本文将对胺的烷基化和亚胺化反应进行总结。
一、烷基化反应烷基化是指将烷基基团引入到胺分子中，形成相应的烷基胺化合物。
1. 一级胺的烷基化反应一级胺（R-NH2）的烷基化反应一般使用烃基卤代烷（R’-X）作为烷化试剂，常见的反应类型有SN2和亲电取代两种。
（1）SN2机理在碱性条件下，亲电取代反应被基质上的氢氧根离子（OH-）或醇根离子（RO-）催化。
反应机理如下：R-NH2 + R’-X → R-NH-R’ + X-其中，R代表烃基，X代表卤素。
（2）亲电取代机理在酸性条件下，亲电取代反应被一个亲电试剂催化，如硫酸酯（RO-SO3H）或酰氯（RCOCl）等。
反应机理如下：R-NH2 + R’-X → R-NH-R’ + HX二级胺（R-NHR’）的烷基化反应与一级胺类似，也可以使用烃基卤代烷作为烷化试剂。
反应机理如下：R-NHR’ + R’’-X → R-NHRR’’ + X-其中，R、R’、R’’代表烃基，X代表卤素。
3. 三级胺的烷基化反应三级胺（R-NR’R’’）的烷基化反应一般使用烃基卤代烷作为烷化试剂，反应机理与一、二级胺相似。
二、亚胺化反应亚胺（imine）是胺与醛或酮反应生成的化合物。
通常亚胺化反应会生成亚胺和水。
1. 一级胺的亚胺化反应一级胺（R-NH2）的亚胺化反应一般与酮（R’’-C(=O)-R’’）或醛（R’’-C(=O)-H）反应，反应机理如下：R-NH2 + R’’-C(=O)-R’’ → R-N=C(R’’)-R’’ + H2O其中，R代表烃基，R’’代表有机基团。
2. 二级胺的亚胺化反应二级胺（R-NHR’）的亚胺化反应与一级胺类似，也可以与酮或醛反应生成亚胺和水。
三级胺（R-NR’R’’）的亚胺化反应一般与酮或醛反应生成亚胺和水。
烷基化反应的简介
它们均是反应能力相对较弱的烷化剂，仅适用于活泼芳烃的C－烷基化， 如苯、萘、酚和芳胺等。
OH OH
+
Cat HCHO
CH 2OH
二、O-烷基化反应
醇羟基或酚羟基中的氢被烷基所取代生成醚类化合物的反应，称为O －烷基化反应。 常用的O－烷基化剂： 卤烷、酯及环氧乙烷等 被烷基化物：醇、酚 反应机理： 属亲电取代反应
2．定义： 烷基化反应是指向有机化合物分子中的碳、氮，氧等原子上引入烃基增 长碳链（包括烷基、烯基、炔基、芳基等）的反应，其中以引入烷基最为重 要。 3．可发生烷基化反应的有机物：芳烃、活泼亚甲基化合物、胺类等。 4．烷基化试剂种类： 醇、烯烃、硫酸二甲酯、卤代烷、环氧化物、醛、酮等。
二、烷基化反应的类型
NH3 + R
R' NH2 + R
' R NHR + R
z
z
z
RNH2 + HZ
RNHR' + HZ
R2NR' + HZ
R2NR' + R
z
R3NR' +
+
z-
N－烷基化产物是制造医药、表面活性剂及纺织印染助剂时的重要中间体。 氨基是合成染料分子中重要的助色基团，烷基的引入可加深染料颜色，故N－
烷基化反应在染料工业有着极为重要的意义。
CH 3 CH 3 CH 3
+
（3）醇、醛和酮 ：
H 3C C CH 2 H
H 2SO4
CH
CH 3
它们都是较弱的烷化剂。醛、酮用于合成二芳基或三芳基甲烷衍生物。
醇类和卤烷烷化剂除活性上有差别外，均特别适合于小吨位的精细化学 品，在引入较复杂的烷基时使用。
苯酚的烷基化反应
苯酚的烷基化反应苯酚的烷基化反应是指将苯酚中的氢原子进行取代，引入烷基基团的反应过程。
这种反应有多种方法可用，可根据反应条件、底物和催化剂的不同而选择不同的方法。
1. Friedel-Crafts烷基化反应：Friedel-Crafts烷基化反应是一种常用的苯酚烷基化方法。
它由查尔斯·弗里德尔和詹姆斯·克拉福兹于19世纪末提出，是最早被发现的烷基化方法之一。
主要是通过酸催化实现的。
反应的具体机理是：首先，酸催化剂（如铝氯化物、硫酸或氯化亚砜）与Brönsted或Lewis酸络合生成活性离子；然后，苯酚通过氧原子上的孤对电子与活性离子相互作用生成复合物；最后，复合物中的烷基离子进行亲核取代，形成目标产物。
2. 直接烷基化反应：直接烷基化反应是一种无需使用酸催化剂的方法，而是通过高温或高压条件下进行。
这种方法在苯酚烷基化过程中主要利用自由基取代反应进行。
反应的具体机理是：在高温下，溶剂或蒸汽中的烷基卤化物或有机卤化物分解生成自由基，然后与苯酚发生自由基取代反应，生成相应的烷基苯醇产物。
该方法具有操作简便、反应条件温和等优点。
3. 应用碱催化剂的烷基化反应：应用碱催化剂的烷基化反应是选择性烷基化的一种方法。
在该方法中，选择性烷基化是通过酚的质子化和碱中的官能团进行中和来实现的。
最常用的碱是碱金属（如钠或钾）、碱式金属氢碳酸盐（如氢氧化钠或碳酸氢钠）等。
反应的具体机理是：首先，酚通过质子化反应生成质子化物；然后通过质子化物与碱中的官能团进行中和，生成相应产物。
这种方法适用于较高活性烷基化试剂的烷基化反应，并且由于使用的是碱催化剂而不是酸催化剂，会产生较少的副反应和副产物。
以上是苯酚的一些常见烷基化反应方法，不同的方法适用于不同的实际应用需要。
这些方法可以根据反应条件、底物和催化剂的不同进行选择，以实现对苯酚进行烷基化取代，进而得到所需的目标产物。
烷基化技术
烷基化技术异丁烷和烯烃在酸催化剂的作用下反应生成的烷基化油，其辛烷值高、敏感性（研究法辛烷值与马打法辛烷值之差）小，不含硫、芳烃、烯烃，具有理想的挥发性和清洁的燃烧性，是航空汽油和车用汽油的理想调和组分。
烷基化工艺能充分利用炼厂气体资源的优点，而且，随着环保要求越来越高，因此烷基化工艺是炼油厂中应用最广、最受重视的一种气体加工过程。
一、反应机理烯烃与异丁烷的烷基化反应是复杂的，有简单的加成反应，还有各种副反应。
1、加成反应正碳反应机理：烯烃与催化剂的质子生成一个带正电荷的烃离子异丁烷＋异丁烯→三甲基戊烷异丁烷＋2-丁烯→三甲基戊烷异丁烷＋1-丁烯→二甲基己烷2、异构化反应1-丁烯→2-丁烯异丁烷＋2-丁烯→三甲基戊烷三甲基戊烷的辛烷值（RON 100～109）二、对原料的要求1、杂质的含量无论硫酸法烷基化或氢氟酸烷基化，酸耗在操作费用中占有很大比重。
在硫酸法中，反应器中硫酸的浓度是保证烷基化油质量的重要因素。
在氢氟酸法中，酸的含水量是影响设备腐蚀和能否长周期安全运行的关键。
因此对原料的水和会直接或间接导致酸耗增加和稀释酸的杂质需严格限制。
2、对烷烯比的要求原料中的烷/烯是指进装置原料中异丁烷与烯烃的摩尔比。
一般来说在烷基化反应中，异丁烷与烯烃是等分子反应，但由于少量的异丁烷不可避免地随正丁烷及烷基化油带出装置，因此要求进装置原料中异丁烷分子略多于烯烃分子。
一般要求烷烯比（体积）不小于1.05。
三、硫酸法烷基化1、工艺流程压缩机→分离罐→丙烷↑酸沉降罐→闪蒸罐→酸碱洗→分馏塔→正丁烷酸→↓↑↓原料→缓冲罐→脱水罐→反应器烷基化油2、操作条件3、技术经济指标斯特拉科技术的指标4、废酸回收废酸回收涉及改善环境保护和降低成本，是硫酸法烷基化装置的重要配套设施。
国外目前较大的装置多采用焚烧再生法回收废酸，在高温下生成SO2,再将SO2进一步氧化制取硫酸。
卤素和环已酮烷基化反应
卤素和环已酮烷基化反应
卤素和环已酮烷基化反应是一种常用的有机化学反应，用于将卤素和环已酮互相转化为相应的烷基化或脱卤素化产物。
具体而言，卤素（如溴或氯）可以在碱性条件下与环已酮反应，生成相应的烷基化产物。
反应机理主要有两种：一种是取代反应，即卤素离去形成成功的碳正离子，然后由碱性条件下的亲核试剂攻击离去的卤素，形成新的碳-碳键；另一种是消除反应，即卤素发生亲电位失去，生成适当的亲电位并与环已酮的π电子亲电位发生交叉反应，形成新的碳-碳键。
例如，溴可以与环已酮反应，生成溴代烷基化产物。
反应条件可以选择碱性溶剂（如碳酸钠、氢氧化钠等）和适当的温度。
这个反应可以应用于有机合成中，提供烷基化合物。
总之，卤素和环已酮烷基化反应是一类重要的有机反应，可以在适当的条件下，通过环已酮和卤素互相转化，生成烷基化产物。
烷基化反应的简介
C12H25OH + n CH2 CH2 O
C12H25O(CH2CH2O)n H
n=20~22
将辛基酚与其质量分数为1%的氢氧化钠水溶液混合，真空脱水，氮气 置换，于160～180℃通入环氧乙烷，经中和漂白，得到聚醚产品，其商品 名为OP型乳化剂。
用环氧乙烷o烷基化小结第二节烷基化反应的基本原理三n烷基化反应简介三n烷基化反应1n烷化剂2n烷化反应类型2n烷化反应类型3n烷基化方法3n烷基化方法小结第三节相转移烷基化反应一相转移催化c烷基化二相转移催化o烷基化三相转移催化n烷基化第四节应用实例alcl3法生产异丙苯异丙苯的生产小结吲哚和溴苄在季铵盐的催化下可高收率得到n苄基化产物
第七章 烷基化
第一节 概述
一、烷基化反应的简介 二、烷基化反应的类型
一、烷基化反应的简介
1．研究作用： 可以合成塑料、医药、溶剂、合成洗涤剂、药物、染料、香料、催化剂、 表面活性剂等功能性产品。如通过C—烷基化反应可制得阴离子表面活性剂； 通过O－烷基化可制得聚乙二醇型非离子表面活性剂；通过N－烷基化合成 的季铵盐是重要的阳离子表面活性剂、相转移催化剂、杀菌剂等。
NH2 + 2 CH3OH N(CH3)2
H2 SO4 210℃/3MPa
+ 2 H2O
作用下向芳环碳上引入 烷基生成烷基苯 C 烷基化反应：在催化剂 中的氮原子上引入烷基 生成伯、仲、叔、季铵 盐 N 烷基化反应：向氨或胺 O 烷基化反应：向醇、酚 中的氧原子上引入烷基 生成醚类化合物
CH 3
CH 3
烷基化反应的简介
R' NH2 + R
' R NHR + R
z
z
z
RNH2 + HZ
RNHR' + HZ
R2NR' + HZ
R2NR' + R
z
R3NR' +
+
z-
N－烷基化产物是制造医药、表面活性剂及纺织印染助剂时的重要中间体。 氨基是合成染料分子中重要的助色基团，烷基的引入可加深染料颜色，故N－
烷基化反应在染料工业有着极为重要的意义。
它们均是反应能力相对较弱的烷化剂，仅适用于活泼芳烃的C－烷基化， 如苯、萘、酚和芳胺等。
OH OH
+
Cat HCHO
CH 2OH
二、O-烷基化反应
醇羟基或酚羟基中的氢被烷基所取代生成醚类化合物的反应，称为O －烷基化反应。 常用的O－烷基化剂： 卤烷、酯及环氧乙烷等 被烷基化物：醇、酚 反应机理： 属亲电取代反应
CH 3
A
NO2
B
AlCl3 - H-Cl
CH 3 NO2
C
CH 3
+
CH 3Cl
D
结论：C ＞ B ＞ A ＞D
★ 2．烷基化试剂
主要有卤烷、烯烃和醇类，以及醛、酮类。 （1）卤烷： 卤烷（R－X）是常用的活性较强的烷化剂。
+
AlCl3 CH 3Cl
CH 3
+
H-Cl
不能用卤代芳烃（氯苯或溴苯）来代替卤烷作烷基化试剂实验。 原因： 连在芳环上的卤素受到共轭效应的稳定作用，其反应活性较低， 不能进行烷基化反应。 （2）烯烃 ： 烯烃是另一类常用的活性较强的烷基化剂。
N之烷基化反应方法介绍
02 反应原理：在催化剂（如路易 斯酸、质子酸等）的存在下， 烷基化试剂（如甲烷、乙烷等） 与被烷基化的有机化合物发生 反应，生成烷基化产物。
04 反应特点：N之烷基化反应通 常具有良好的选择性和立体选 择性，可以制备出多种具有特 定结构的有机化合物。
反应类型
N-烷基化反 应：将烷基引 入到N原子上 的反应
04
烷基化反应的前景：实现绿色化学，
提高产品质量，降低生产成本
反应效率提升
1
催化剂优化：选择高效催化剂，提高 反应速率
2
反应条件控制：优化反应温度、压力、 溶剂等条件，提高反应效率
3
反应工艺改进：采用连续流、微通道 等先进工艺，提高反应效率
4
绿色化学：采用环保、安全的反应方 法，降低能耗和污染，提高反应效率
聚合物合成：N之烷 基化反应可用于制 备新型聚合物材料
药物合成：N之烷基 化反应可用于制备
药物分子
催化剂研究：N之烷 基化反应可用于研
究新型催化剂
生物材料：N之烷基 化反应可用于制备
生物相容性材料
精细化工
应用领域：医 药、农药、染
料、涂料等
反应特点：高 效、环保、选
择性强
反应类型：亲 核取代、亲电 加成、自由基
药物合成
药物合成：N之烷基化反应在药物合成中的应用
药物结构：N之烷基化反应可以改变药物的结构， 提高药物的活性和选择性 药物合成方法：N之烷基化反应可以提供一种新的 药物合成方法，提高药物的合成效率 药物研发：N之烷基化反应在药物研发中具有广泛 的应用前景，可以提高药物研发的效率和成功率。
材料科学
演讲人
N之烷基化反 应方法介绍
2023-10-26
烷基化反应机理
（CH3）3 C CH2
CH3 C CH3
（CH3）3 CH
CH3 （CH3）3 C CH2 CH CH3
（CH3）3 C
烷基化反应机理
一、链引发 在异丁烷与烯烃的烷基化反应过程中，烯烃得到氢质子H+形成正碳离子为链的
引发过程，如下图中所生成的叔丁基正碳离子对烷基化反应起着至关重要的作用。
CH3
（1）
烷基化反应原理
2020年3月16日
CONTENTS
目 录
1 正碳离子的概念 2 正碳离子的化学行为 3 烷基化链式反应机理 4 烷基化反应的产物分布解释
正碳离子的概念
在各种有机化学反应中，中间产物大体可以分为3种类型：自由基、阳离子、阴离子。 烷基化反应属于其中的阳离子反应，即生成了正碳离子。随着人们对烷基化反应机理不 断探索与认识的日渐成熟，普遍接收的是正碳离子——链式反应机理。 正碳离子是一个带正电荷的碳原子，它只有6个外层电子，是缺电荷的，其通式可以写为：
C8H18+C4H10→ C5H12 + C7H16
烷基化反应产物分布
原料烯烃 烷烯比
产物组成，％ 2，3－二甲基丁烷 2－甲基戊烷 3－甲基戊烷 C6合计 2，2，3－三甲基丁烷 2，3－二甲基戊烷 2，4－二甲基戊烷 2－甲基己烷 3－甲基己烷 C7合计 2，2，4－三甲基戊烷 2，2，3－三甲基戊烷 2，3，4－三甲基戊烷 2，3，3－三甲基戊烷 2，3－二甲基己烷 2，4－二甲基己烷 2，5－二甲基己烷 3，4－二甲基己烷 C8合计 C9+
C
围绕正碳离子的取代物可以是氢原子，也可以是甲基基团，其四种形式分别为：
H
H
H
CH3
HC H
傅克反应烷基化反应
傅克反应烷基化反应
傅克反应是烷基化反应的一种，是将卤代烃和亲核试剂（如醇、酚、胺等）在碱性条件下反应，生成烷基化产物的过程。
傅克反应的机理涉及两个步骤：消除反应和亲核取代反应。
首先，在碱性条件下，碱与卤代烃发生消除反应，生成亲核试剂负离子和卤离子。
消除反应的速度由卤代烃的碳-卤键的活性决定。
然后，亲核试剂负离子与生成的卤离子发生亲核取代反应，形成烷基化产物。
亲核取代反应的速度由亲核试剂的亲核性和反应物之间的亲核性能够性决定。
傅克反应的反应条件是基于碱性条件的，所以如果反应物对碱敏感，反应条件需要经过选择性的优化。
傅克反应广泛应用于有机合成中，可以用来合成含有烷基的化合物。
烷基化反应的简介
三、N－烷基化反应
★ 1．N－烷化剂 ★ 2．N－烷化反应类型
3．N－烷基化方法
★ 1．N－烷化剂
酸二乙酯等 酯类：硫酸二甲酯、硫 氯、氯乙醇等 卤代烷类：氯甲烷、苄 氧氯丙烷等 环氧类：环氧乙烷、环 按活性依次排序 、丙烯酸甲酯等 烯烃衍生物类：丙烯腈 醇和醚类：甲醇、乙醇 、异丙醇、乙醚等 等 醛和酮类：乙醛、丙酮
+
所以，利用付氏烷基化反应不能得到长、直碳链的烷基苯。
5．C－烷基化方法
（1）烯烃烷化法 （2）卤烷烷化法 因反应系统中有氯化氢和微量水存在，其腐蚀性极强，所流经的管道 和设备均应作防腐处理，一般采用搪瓷、搪玻璃或其他耐腐材料衬里。为 防止氯化氢气体外逸，相关设备可在微负压条件下进行操作。 （3）醇、醛和酮烷化法
+
OH
C2H5
季 铵 碱 ， 抗静 电剂
（2）亲电加成型：
RNH 2
O
RNH
CH2 CH2
OH
O
R
N CH 2CH 2OH CH 2CH 2OH
R
2n O
N
(CH 2CH 2O)nH
(CH 2CH 2O)nH 聚氧乙烯醚型
非离子表面活性剂
NH 2 CH 2=CH-CN
NH
CH 2CH 2CN CH 2=CH-CN CH 2CH 2CN N CH 2CH 2CN
CH 3 CH 3 CH 3
+
（3）醇、醛和酮 ：
H 3C C CH 2 H
H 2SO4
CH
CH 3
它们都是较弱的烷化剂。醛、酮用于合成二芳基或三芳基甲烷衍生物。
醇类和卤烷烷化剂除活性上有差别外，均特别适合于小吨位的精细化学 品，在引入较复杂的烷基时使用。
环氧乙烷烷基化反应
环氧乙烷烷基化反应
烷基化反应的机理通常涉及环氧乙烷分子中的亲电环开反应。
在碱性条件下，碱性催化剂（如氢氧化钠或氢氧化钾）可以促进环氧乙烷分子的开环，生成烷基离子。
这些烷基离子随后可以攻击其他环氧乙烷分子，形成烷基环氧乙烷产物。
这种反应通常需要适当的温度和压力条件来促进反应的进行。
从应用角度来看，环氧乙烷烷基化反应在化工行业中具有广泛的应用。
例如，烷基环氧乙烷可以用作溶剂，用于涂料、油墨和粘合剂的生产。
此外，它们还可以用作表面活性剂，用于制备洗涤剂和乳化剂。
在化工生产中，烷基化反应的选择催化剂、反应条件和生产工艺对产物的纯度和产率都有重要影响。
总的来说，环氧乙烷烷基化反应是一种重要的有机合成反应，具有广泛的应用前景和研究价值。
通过深入研究反应机理和优化反应条件，可以进一步提高产物的质量和产率，促进其在工业生产中的应用。
第二章_烷基化反应
R2NH R3N
R2NH +
跟卤代烃的反应是主要方法之一， 缺点：易得到混合胺
1.伯氨的常用制备方法
(1):氨水和卤代烃的反应
O OH Br 70% NH2 NH3(70mol) O OH
用大大过量的氨水，抑制进一步反应， 该方法在工业中应用广泛
NO2 Cl O2N NH3/AcONH4 170 oC, 6h O2N NO2 NH2
CCl4/AlCl3 10-30 oC,3 h Cl Cl O H2O 80ຫໍສະໝຸດ O OH 95% CH2CH2CN
冠状动脉扩张药派克西林中间体
O OH C6H6/AlCl3 25 C, 4 h
o
冠状动脉扩张药普尼拉明中间体
MeO MeO CN AlCl3 MeO MeO
镇痛药延胡索乙素中间体
1.反应机理 ：C+ 离子对芳环的亲电进攻
差向异构
OH CH3 cis CH3I/NaH/THF 50℃, 1 h OCH3 CH3 cis (100%)
OH CH3 trans
CH3I/NaH/THF 50℃, 1 h
OCH3 CH3 trans (100%)
多卤代物的醚化
CHCl3 + 3 CH3ONa CH(OCH3)3
CCl4
+
多卤代烃，甲醛，环氧乙烷
二.格氏试剂的C-烷基化 格氏试剂
OMe
Case：
NHBoc OH
PhCH2Br
NHBoc O
H N O O
二、酚的O-烷基化
1.卤代烃为烃化剂
CONH2 OH EtBr/NaOH 80~100℃, 19.6 x 10exp4 Pa CONH2 OEt
烃基化反应和烷基化反应
烃基化反应和烷基化反应
烃基化反应和烷基化反应是有机化学中常见的反应类型，用于在有机化合物中引入烃基或烷基基团。
这些反应是通过将一个氢原子替换为烃基或烷基基团来实现的。
烃基化反应是通过引入烃基基团到有机分子中的反应。
其中一种常见的烃基化反应是亲核烃基化反应，它基于亲核取代反应的机理。
在亲核烃基化反应中，一个亲核试剂攻击有机分子上的一个碳原子，替代其上的氢原子，并形成新的C-C键。
这样，有机分子的化学性质和功能都可以发生变化。
另一种常见的烷基化反应是烷基化反应，其中一个非活泼的烷基试剂作为亲电试剂，引入一个烷基基团到有机分子中。
在烷基化反应中，这个亲电试剂会与有机分子中的亲电中心发生反应，比如与一个烯烃中的双键发生加成反应，或与一个芳环中的芳烃发生芳烃取代反应，从而引入一个烷基基团。
这些反应具有广泛的应用，可以用于合成各种化合物，如药物、合成材料、农药等。
它们在有机合成中起着重要的作用，能够构建复杂的有机分子骨架，并引入不同的化学功能团。
烃基化反应和烷基化反应的研究和发展是有机化学领域的重点之一，不断推动着有机化学的进步和应用的拓展。
苯与卤代烷烷基化反应机理
苯与卤代烷的烷基化反应是一种在有机合成中非常重要的化学反应，它的目标是在苯环上引入烷基。
这个反应的过程是在强路易斯酸的催化下，使用卤代烃对一个芳环进行烷基化。
例如，如果无水氯化铁被用作催化剂，那么在氯化铁的作用下，卤代物会产生碳正离子。
这个碳正离子会进攻苯环并取代环上的氢原子，最后生成烷基。
此外，对于该反应机理的理解也得到了英国化学家Ingold和Hughes的研究支持。
他们的研究结果表明，该反应过程遵循的是双分子亲核取代反应机制，即新键的生成（O-C）和旧键的断裂是同步进行的。
这种理解有助于我们更深入地研究和掌握苯与卤代烷的烷基化反应机理。
傅克烷基化机理
傅克烷基化机理
傅—克烷基化反应是指在路易斯酸催化下，将烷基连接到富电子的苯环或衍生物上。
首先，卤代烃在路易斯酸作用下离子化，生成一个碳正离子亲电体。
然后芳香环进攻碳正离子，形成碳-碳键和新的碳正离子中间体。
最后，环去质子化恢复芳香性，同时，路易斯酸再生。
•
•
类等)
•
•
•对比研究了一系列苄基卤化物，将多种路易斯酸进行以下定性分组：
(i) 非常活泼：AlCl3, AlBr3, GaCl3, GaCl2, SbF5, MoCl5 ；
(ii) 中度活泼：InCl3, LnBr3, SbCl5, FeCl3, AlCl3-CH3NO2, SbF5-CH3NO2；
(iii)比较温和： BCl3, SnCl4, TiCl4, TiBr4, FeCl2。
•其他有效的催化剂包括酸性氧化物和硫化物、路易斯强酸、改性沸石、酸性阳离子交换树脂、金属卤化物等。
•合适的催化剂选择可以较大限度地减少可逆形成碳正离子过程中所产生的平衡副产物。
还需注意，高反应性催化剂和烷基化试剂可能会使底物降解。
•卤代烃的反应活性取决于卤化物大小和烃基支化程度。
卤化物越小，烃基支化程度越大，反应活性越强。
•芳基卤化物和乙烯基卤化物不发生反应。
•该反应可能难以控制，因为一级和二级烷基倾向于重排，生成的产物为混合物。
此外，引入第一个烷基后，发生的多烷基化可能是个问题，这可以通过加入过量的芳香族反应物使其最小化。
•带有吸电子取代基或氨基的芳香环不发生反应。
•当烷基化试剂是烯烃或炔烃时，还需要一种释放质子的助催化剂（如水、醇类或质子酸）共同参与反应。
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烷基化反应的机理石油炼制过程中的烷基化反应是指在酸性催化剂的作用下，烷烃分子与烯烃分子的化学加成反应，在反应过程中烷烃分子中的活泼氢原子的位置被烯烃所取代。
由于异构烷烃中叔碳原子上的氢原子比正构烷烃中伯碳原子上的氢原子活泼得多，因此参加烷基化反应的烷烃为异构烷烃，一般特指异丁烷。
烷基化原料是以催化裂化液化气中异丁烷和异丁烯、丁烯-1为主。
烷基化常用的酸性催化剂有硫酸、氢氟酸、三氯化铝等，本装置使用的催化剂为硫酸。
正碳离子的概念在研究各种有机化学反应的时候，人们发现各种有机反应中间产物大体可以分为3种类型：自由基、阳离子、阴离子。
烷基化反应属于其中的阳离子反应，即生成了正碳离子。
随着人们对烷基化反应机理的不断探索与认识的日渐成熟，人们普遍接收的是正碳离子——链式反应机理。
所谓正碳离子是一个带正电荷的碳原子，它只有6个外层电子，是缺电荷的，其通式可以写为：围绕正碳离子的取代物可以是氢原子，也可以是甲基基团，其四种形式分别为：其稳定性从左到右依次增大，也就是说叔碳原子的正碳离子是最稳定的。
这里所说的稳定性是相对而言的，总体来说，各种正碳离子都是极不稳定的，很容易进一步参与反应。
只有当其与另一对电子成键以后，也就是说，当这个碳原子周围有了8个电子以后，它才能说是真正稳定了。
正碳离子与另一对电子成键的最常见的形式是加合一个负离子。
这是正碳离子的最后一步反应，但却开始了另一个正离子的进程。
正碳离子的化学行为以酸为催化剂的烷基化反应中，酸所提供的氢质子与烯烃的加成反应是产生正碳离子的主要反应。
CH HH CH 3CH 3CH 3CH 3CH 3CH 3H HHCCCC如果烯烃与氢质子反应生成的了伯碳原子或仲碳原子上的正碳离子，它们有可能重排或异构化为稳定性相对较高的正碳离子。
如：烯烃与质子发生加成反应能够生成正碳离子，反过来正碳离子也能失去质子再生成烯烃，而且不仅可能生成原来的烯烃，生成更稳定的烯烃的可能性更大。
正碳离子能够进一步与碳碳双键发生亲电加成反应，这是烷基化反应链增长的主要步骤：要结束C 8+的继续增长，需要提供负离子。
由于异丁烷分子仲叔碳原子上连接着3个甲基基团，使得这个叔碳原子上的氢原子很可能以氢负离子的形式失去，异丁烷变成叔丁基正碳离子，C 8+则接受氢负离子生成烷基化反应的主要产物异辛烷。
HC C CC H CH 3CH 3CH 3CH 3C CH 3CH 2CH 2CH 2CH 3CH 2CH CH 3CHCH 3CH 3CH 3CH 3CCHCH 3CH 2CH CH 2CH 3CH 2CH CH 3H CH 3CH 2CH CH 2CH 3CHCH 3CH H很少主要产物（CH 3）3C （CH 3）2C CH 2（CH 3）3C CH 2C CH 3CH 3烷基化反应的产物分布以异丁烷和异丁烯、1－丁烯、2－丁烯等3种不同的烯烃为原料，以硫酸为催化剂，所得到的烷基化产物见下表：H CH 3CH 3（CH 3）3C CH 2CCH 3CH 3（CH 3）C 3（CH 3）3C CH 2H C （CH 3）3C由上表看出：1）异丁烷与碳四烯烃的烷基化反应不仅生成C8化合物，还生成C6、C7以及C9以上重组分，由此可以推断其反应机理是比较复杂的；2）烷基化反应产物的分布中，C8化合物占大多数，C8化合物中又以2,2,4-三甲基戊烷所占的比例最大，其次为2,3,4-三甲基戊烷和2,3,3-三甲基戊烷；3）硫酸烷基化反应产物的种类多于氢氟酸烷基化，可能是因为硫酸烷基化涉及到更多的反应过程。
烷基化链式反应机理各种丁烯——异丁烷烷基化反应的主要产物是2,2,4-三甲基戊烷，在丙烯异丁烷的烷基化反应中，三甲基戊烷在反应产物中也占有相当数量。
以正碳离子理论为基础的烷基化反应，可以归纳为以下链式反应机理。
任何链式反应一般均包括3个步骤，即链的引发、链的增长、链的终止。
1）链的引发在异丁烷与烯烃的烷基化反应过程中，烯烃得到氢质子H+形成正碳离子为链的引发过程，如下图中所生成的叔丁基上的正碳离子对烷基化反应起着至关重要的作用。
CH 3CH 3C （CH 3）CH 2H3C CH 3CH 3CH3（CH 3）CH 2CH 3CH3C2CH 3（CH 2）CHH CH CH3CCH 2CH 3CH 3C HH CRCH 3CH 3CHCH RR CH 3CH 3R CH 3CH 2C CH 3关于链的引发，有几点需要说明：● 硫酸或氢氟酸的离解生成了氢质子，从而为正碳离子提供了正离子源，但当酸处于完全不能离解的状态时，如在相当干燥的条件下，也就是说没有极性很大的水分子时，酸不能离解，烷基化反应则不能发生。
● 只有叔丁基正碳离子能够担任载链的功能，如果其他直链烯烃接受了氢质子，则情况比较复杂：或者直链烯烃本身异构化为叔丁基正碳离子；或者直链烯烃的正碳离子摘取异丁烷的氢负离子，使异丁烷变为叔丁基正碳离子来引发烷基化反应。
● 大分子正碳离子（可用R+表示），特别是酸溶性烃类，是高度离子化的，能够摘取烯烃或异丁烷的氢负离子，生成新的叔丁基正碳离子。
叔丁基正碳离子的主要来源是异丁烯，正丁烯得到质子形成的正碳离子经过氢转移也能得到叔丁基正碳离子。
但是人们研究烷基化反应机理时发现，至少部分示踪的正丁烯变成了异丁烷，说明在酸性条件下正丁烯异构化生成了异丁烯，异丁烯接受氢负离子转移成了异丁烷；另外进行异丁烯/异丁烷的烷基化反应并不能显着提高三甲基戊烷的含量，在氢转移起主要作用时，指挥加快异丁烯的二聚和多聚，说明烷基化反应之前正丁烯要经过异构过程。
这也是异丁烷与不同烯烃进行烷基化反应所得到的产物分布大致相似的主要原因。
2）链的增长以下反应式解释了链的增长的过程，叔丁基正碳离子夺取氢负离子后生成产物，并保证了叔丁基正碳离子的继续存在。
CH 3CH 3CCH 3）CH 2H3C 其中3）链的终止增长中的正碳离子通常从异丁烷中摘取一个氢负离子而停止增长，这是大多数烷基化链终止的方式。
而链增长的正碳离子失去H+成为烯烃却是很少发生的，因为在对烷基化产物进行分析时很少发现有烯烃，而且烯烃一旦生成也会立即在烷基化条件下被质子化而重新参加反应的。
碳四馏分中的异丁烷与异丁烯发生烷基化反应生成2,2,4-三甲基戊烷的化学反应式为：烷基化反应中的几种类型从烷基化产物组成表中可以看出，烷基化反应过程要比上述链式反应机理复杂得多，一般过程中的反应有以下几种。
1）异构化CH 3CH 2C CH 3CH 3CH 3C CH 3C CC CCC CCCH 2（CH 3）3C H C CH 2CH3CCCCC CCCC CCCCC CC CCCC CCCC CC CCC C CCCH 3CH 2C CH3CH 3CH 3C CH 3H CH 3CH 3C CH 3CH 3CH 2C CH 3H为什么用正丁烯烷基化时所得到的2,2,4-三甲基戊烷比用异丁烯烷基化时还多？人们发现即使用丙烯烷基化时也生成相当数量的2,2,4-三甲基戊烷。
合理的解释是，在酸性条件下，正丁烯发生了异构化反应，生成了异丁烯，异丁烯接受氢负离子转移生成了异丁烷。
注：C 14为研究烷基化反应时常用的示踪原子。
烷基化反应中异构化反应的说法受到普遍的承认，并得到以下事实的证实： ①在烷基化的反应温度下，几种丁烯之间的热力学平衡是有利于异丁烯的，从对热力学有利考虑，异丁烯存在的百分数最高。
②从研究来看，各种丁烯所得到的烷基化产物的组成大体上是相似的，也就是说这意味着不同丁烯在进入烷基化反应之前，先进行了异构化反应，并且不同丁烯都异构化为一个以异丁烯为主的平衡的组成相似的烯烃混合物，所以使得不同烯烃的烷基化产物有着相似的组成。
③如果正丁烯直接参加链引发反应的话，将会有相当数量的正丁烷生成。
事实上并没有一定量的正丁烷在烷基化反应中生成，这说明不是正丁烯直接参加引发烷基化反应的。
2）异丁烯二聚或多聚在低温下，异丁烯在酸性催化剂的作用下，可以聚合成高聚物——聚异丁烯。
而高14CH 3CH 3CHC HCH 3CH 2C CH 3CH 3CH 3C CH31414CH 3CH 3C CH 3CH 3CH 3C CH 3H CH 3CH 3C CH 3H （CH 3）3C 1414温下异丁烯就进行二聚反应，产生异辛烯，将这个异辛烯加氢就可以得到异辛烷。
因此，人们想到在异丁烯与异丁烷烷基化中，似乎不是一个异丁烷分子与一个异丁烯分子发生烷基化反应，而是由异丁烯二聚然后再从异丁烷上摘取一个氢而完成烷基化反应的。
既然存在二聚反应，就不可避免地可能产生三聚与多聚，特别是异丁烯的多聚，使得烷基化产物中总是包括一定量的高沸点物。
如果在烷基化反应器中提高异丁烷的浓度，可以减少异丁烯彼此碰撞的机会，从而减少高沸物的生成，这也就是工业生产中控制反应烷烯比在15～20范围的原因。
3）断裂反应多聚反应生成的烯烃在催化剂的作用下得到质子形成正碳离子，这些大分子正碳离子在摘取氢负离子之前自身能够发生断裂反应，所生成的较小分子量的正碳离子摘取氢负离子生成烷烃，这就是生成C5、C7等烷烃的原因。
发生断裂反应还有如下一些证据：①将2,2,4-三甲基戊烯作为烷基化原料进行反应，在反应产物中发现了C5和C7异构烷烃等低分子产物，说明有断裂反应。
②将三甲基戊烷和二甲基己烷在硫酸存在下进行降解反应，生成相当数量的C4～C7等低分子烷烃或烯烃产物。
对断裂反应的研究发现，烯烃发生多聚合反应所生成的大分子烷基正离子是产生断裂反应的中间体。
在不同的反应条件下，可能发生不同种类的断裂反应。
4）氢负离子转移反应正碳离子有着从其他烷烃分子上摘取一个氢负离子的可能，从而使自己成为稳定的烷烃，同时开始一个新的正碳离子。
正碳离子能够从烯烃以及较大一些聚合物分子中摘取氢负离子，这个反应称为氢负离子转移反应。
氢负离子转移反应可以解释丙烯与异丁烷烷基化时也能产生2,2,4-三甲基戊烷的原因了。
5）岐化反应CH 3C CH3RCH 3CH 3C CH 3H CH 3CH 3C CH 3H RCH 3C CH3在丁烯异丁烷的烷基化产物中还可以看到少量的C7产物，这是在与C4与C8之间发生了岐化反应所生成的。
反应产物的解释1)2,2,4-三甲基戊烷在不同的烷基化原料、工艺和反应条件下都是最重要的反应产物，约占全部反应产物的20～50％。
其生成反应是叔丁基正碳离子与异丁烯共二聚后从异丁烷摘取一个氢原子后完成的。
在烷基化条件下，正丁烯可以异构化为异丁烯或叔丁基正碳离子，丙烯也可以摘取异丁烷中的氢负离子，使异丁烷变成为叔丁基正碳离子以至异丁烯，从而生成2,2,4-三甲基戊烷。
2）一般认为二甲基己烷是异丁烯和正丁烯共二聚后再从异丁烷上摘取氢负离子后生成的。