-傅克反应ppt课件
傅克反应资料讲解
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傅克反应傅-克反应傅里德-克拉夫茨反应,简称傅-克反应,是一类芳香族亲电取代反应,1877年由法国化学家查尔斯·傅里德(Friedel C)和美国化学家詹姆斯·克拉夫茨(Crafts J)共同发现。
该反应主要分为两类:烷基化反应和酰基化反应。
傅-克反应:(1)傅-克烷基化反应;(2)傅-克酰基化反应傅-克烷基化反应傅-克烷基化反应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。
假设使用无水氯化铁作为催化剂,在氯化铁的作用下,卤代物产生碳正离子,碳正离子进攻苯环并取代环上的氢,最后产生烷基芳香族化合物和氯化氢。
总反应式如下:傅-克烷基化机理这类反应有个严重缺点:由于烷基侧链的供电性,反应产物比起原料具有更高的亲核性,于是产物苯环上的另一个氢继续被烷基所取代,导致了过烷基化现象而形成了众多副产物。
由于这类反应是可逆的,还可能出现烷基被其他基团所取代的副产物(例如被氢取代时,也称为傅-克脱烷基化反应);另外长时间的反应也会导致基团的移位,通常是转移至空间位阻较小、热力学稳定的间位产物。
另外如果氯不是处于三级碳原子(叔碳原子)上,还有可能发生碳正离子重排反应,而这取决于碳正离子的稳定性:即三级碳>二级碳>一级碳。
空间位阻效应可以被利用于限制烷基化的数量,比如1,4-二甲氧基苯的叔丁基化反应。
1,4-二甲氧基苯的叔丁基化烷基化的底物并不局限于卤代烃类,傅-克烷基化可以使用任何的碳正离子中间体参与反应,如一些烯烃,质子酸,路易斯酸,烯酮,环氧化合物的衍生物。
如合成1-氯-2-甲基-2-苯基丙烷就可以从苯与3-氯-2-甲基丙烯进行反应:1-氯-2-甲基-2-苯基丙烷的合成曾有研究实例表明亲电试剂还能选用由烯烃和NBS生成的溴离子。
通过烯烃的傅-克烷基化在这个反应中三氟甲磺酸钐被认为在卤离子形成中活化了NBS的供卤素能力。
傅-克去烷基化反应傅-克烷基化是一个可逆反应。
在逆向傅-克反应或者称之为傅-克去烷基化反应当中烷基可以在质子或者路易斯酸的存在下去除。
傅-克反应
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傅-克反应
傅-克反应(Friedel-Crafts reaction)是一种重要的有机反应,可用于向芳香烃中引入新基团。
傅-克反应于1877年首次由法国化学家Charles Friedel和James Crafts 发现,因此得名。
该反应的一般形式如下:
R-X + Ar-H → Ar-R + HX
其中R-X指有机卤化物,Ar-H指含有苯环的有机化合物,HX指卤化氢。
反应的催化剂为路易斯酸,通常使用的是三氟化铝(AlCl3)或氢氟酸(HF)。
傅-克反应的机理是由阴离子进攻芳环的离子机制。
在反应开始时,AlCl3或HF将R-X离子化,使其在离子态下与芳环发生反应。
形成的芳基阳离子会转移一个质子,生成稳定的芳基卤化物。
傅-克反应还包括两个具体的类型,即芳香取代反应和芳香缩合反应。
芳香取代反应
芳香取代反应通常是指用硝酸或硫酸与苯或其它芳香化合物反应,生成芳香基硝化物或芳基磺酸盐。
该反应可以用于合成芳残基化合物。
例如,苯与硝酸反应可以得到硝基苯:
C6H6 + HNO3 → C6H5NO2 + H2O
硝基苯也可以被还原为苯胺,然后再进一步反应,如磺化、酰化等,最终合成一些颜料、药物和香料等有机化合物。
苯乙酮还可以被还原为苯乙醇,再进行酯化、烷化等反应,合成出一系列重要的化学品。
总之,傅-克反应是一种通用且多功能的有机合成反应,常常用于合成各种化学品。
在反应过程中需要特别注意反应条件的控制,如温度、反应时间等,以保证反应的高效性和选择性。
傅克反应
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芳烃不酰化剂的活性中间体迚行芳香环上的亲电取代反应, 生成б络合物(81)或(82),脱去氯化氢后得羰基络合物 (83),再经水解得酰化产物脂-芳酮。
在酰基化反应中有以下几点需要注意
• 酰基是一个间位定位基,当一个酰基取代苯环的 氢后,使苯环的活性降低,反应终止,产物一般 为一元取代苯,而丌会生成多元取代苯的混合物, 因此芳烃的酰基化反应的产率一般比较好 • 酰基化反应是丌可逆的,也丌发生重排,因此酰 基化反应在合成上很有价值 • 由于酰基化反应的产物单纯,可以用此反应先生 成酮,再还原来制备芳烃的烷基衍生物
烷基化不酰基化的相似之处不丌同之处
• 相似之处:催化剂相同;反应机理相似;换上连 有强吸电子基时,如硝基、磺基、酰基和氰基等, 一般丌发生反应 • 丌同之处:如烷基化反应是可逆反应,而酰基化 反应则是丌可逆的。由于烷基化反应的可逆性, 所以常常伴随着歧化反应,即一分子烷基苯脱烷 基,另一分子则增加烷基。
1、反应通式:
2、反应机理:
Friedel-Crafts烷基化反应是碳正离 子对芳环的亲电迚攻。通常碳正离子 来自卤代烃不Lewis酸的络合物,其他 如质子化的醇及质子化的烯等也可作 为碳正离子源。
3、影响因素
(1)卤原子对反应的影响 对于卤代烷,丌同的卤代烷以及丌同结构的 烷基,对烷基化反应均有影响,当烷基相同而卤 原子丌同时,反应活性次序为:RCl>RBr>RI 当卤原子相同,而烷基丌同时,其活性次序为: H2C=CH-CH2X>R3CX>R2CHX>RCH2X>CH3X (2)芳环结构对反应的影响 由于烷基是供电子基,当芳环上引入烷基后, 环上的电子云密度增加,使芳环更加活泼,更加 容易进行亲电取代反应,因此苯在烷基化时生成 的单取代烷基苯很容易进一步进行反应生成二取 代烷基苯或多取代烷基苯
傅克反应
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A、傅-克烷基化
试剂: 卤代烃、醇、烯或环氧类化合物等 试剂: 催化剂: 催化剂:AlCl3、FeCl3、SnCl4、BF3、TiCl4、 ZnCl2等Lewis 酸以及 HF、H2SO4、H3PO4等质子 酸,两类催化剂的活性由大到小的顺序也大致 如上。
谢谢~~
傅瑞德尔( 法国化学家) 傅瑞德尔( Charles Friedel , 1832--1899 ,法国化学家) 傅瑞德尔生于法国斯特拉斯堡( strasboury ),在武慈指 导下学习化学, 1869 年获得博士学位, 1876 年任教授, 八年后接替武慈首席有机化学教授位置。 傅瑞德尔对矿物学和有机化学的研究很有成就。合成了异丙 醇,乳酸和甘油,从 1874 年至 1891 年和美国化学家克拉 夫茨( Crafts )合作,发现无水三氯化铝催化下把卤代烷 加到苯中,便会反应。以他们名字名的称为 Friedel-Crafts 烷基化和酰基化反应。
Crafts,1839---1917, 克拉夫茨 (James Mason Crafts,1839--1917, 美国化学 家 ) 克拉夫茨 1839 年生于美国波斯顿,在技术学校毕业获得学 士学位后,再攻读机械学一年, 1859 年攻读矿物学, 1860 年在本生指导下学习化学。 1861 年在巴黎武慈指导 下学习化学。 1865 年返回美国,次年任 Cornell 大学化 学教授会领导人。四年后,担任麻省理工学院普通化学领导 人。 1874--1891 年在巴黎大学与傅瑞德尔合作,发现了傅 - 克反应。此外,他在计温技术方面也作过贡献。 1891 年 回到麻省理工学院任教后,担任该校校长职务。
傅-克酰基化反应机理
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傅-克酰基化反应机理
傅-克酰基化反应(Fujiwara-Moritani酰基化反应)是一种有机合成中常用的方法,用于将芳香化合物上的氢原子取代为酰基基团。
下面我将从多个角度对傅-克酰基化反应的机理进行全面解释。
傅-克酰基化反应的机理可以分为以下几个步骤:
1. 氟化反应,首先,芳香化合物经过氟化反应,将氟原子引入芳环上的位点。
这一步骤通常使用氟化亚铁(FeF3)或氟化亚锡(SnF2)等作为催化剂。
2. 氟基离去,在氟化反应后,芳香化合物中的氟原子会发生离去,生成芳香环上的正离子中间体。
这一步骤是整个反应的关键步骤,也是决定产物选择性的重要因素。
3. 酰基化反应,生成的正离子中间体与酰化试剂反应,将酰基基团引入芳香环上的位点。
常用的酰化试剂包括酰氯、酰酸酐或酰胺等。
4. 氢原子转移,在酰基化反应后,产生的芳香化合物中的负离
子中间体会发生氢原子的转移,形成最终的酰基化产物。
需要注意的是,傅-克酰基化反应是一个复杂的反应过程,具体的机理可能会因具体的底物和试剂而有所不同。
此外,催化剂的选择和反应条件的调节也会对反应的选择性和效率产生影响。
总结起来,傅-克酰基化反应是一种将芳香化合物上的氢原子取代为酰基基团的有机合成方法。
通过氟化反应、氟基离去、酰基化反应和氢原子转移等步骤,可以实现对芳香化合物的酰基化修饰。
这种反应在药物合成、材料科学等领域具有广泛的应用前景。
傅克反应PPT课件
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注意!
当苯环上有强钝化取代基时,傅-克反 应则无法进行。
当苯与三个或三个以上的C组成的卤代 烃发生反应时,生成的主要产物是重排 产物。
傅瑞德尔( Charles Friedel ,1832--1899 ,法国化学家)
傅瑞德尔生于法国斯特拉斯堡( strasboury ),在 武慈指导下学习化学, 1869 年获得博士学位, 1876 年任教授,八年后接替武慈首席有机化学教授位置。
2)酰基化试剂:酰卤、酸酐、羧酸 3)催化剂:可分两类,路易斯酸类(在有机化学中,能
吸收电子云的分子或原子团称为路易斯酸)如AlCl3、 FeCl3、SnCl4、BF3、TiCl4、ZnCl2等;质子酸类如HF、 H2SO4、H3PO4等。(两类催化剂的活性由大到小的顺序排列)
一、傅克烷基化反应
COOH
—COபைடு நூலகம்R,—COR,—SO3H,—CF3
烷基化反应特点
1、烷基化反应中间产生的是烷基碳正离子,而伯碳正离子不稳
定,容易重排成稳定的仲碳正离子或叔碳正离子,并且除重排产 物外还生成未重排产物;(当所用的卤代烃具有三个碳以上的直链 烷基时就得到由于碳正离子重排产生的异构体,详见课本128页)
傅瑞德尔对矿物学和有机化学的研究很有成就。合成 了异丙醇,乳酸和甘油,从 1874 年至 1891 年和美 国化学家克拉夫茨( Crafts )合作,发现无水三氯 化铝催化下把卤代烷加到苯中,便会反应。以他们名 字名的称为 Friedel-Crafts 烷基化和酰基化反应。
谢谢
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2、由于烷基是给电子基团,是活化基团,故烷基化反应易生成
多取代物。
最新傅克反应
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傅-克反应12傅里德-克拉夫茨反应,简称傅-克反应,是一类芳香族亲电取代反应,1877 3年由法国化学家查尔斯·傅里德(Friedel C)和美国化学家詹姆斯·克拉夫茨4(Crafts J)共同发现。
该反应主要分为两类:烷基化反应和酰基化反应。
56傅-克反应:(1)傅-克烷基化反应;(2)傅-克酰基化反应7傅-克烷基化反应8傅-克烷基化反应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。
9假设使用无水氯化铁作为催化剂,在氯化铁的作用下,卤代物产生碳正离子,10碳正离子进攻苯环并取代环上的氢,最后产生烷基芳香族化合物和氯化氢。
总11反应式如下:1213傅-克烷基化机理14这类反应有个严重缺点:由于烷基侧链的供电性,反应产物比起原料具有更15高的亲核性,于是产物苯环上的另一个氢继续被烷基所取代,导致了过烷基化16现象而形成了众多副产物。
由于这类反应是可逆的,还可能出现烷基被其他基17团所取代的副产物(例如被氢取代时,也称为傅-克脱烷基化反应);另外长时18间的反应也会导致基团的移位,通常是转移至空间位阻较小、热力学稳定的间19位产物。
另外如果氯不是处于三级碳原子(叔碳原子)上,还有可能发生碳正20离子重排反应,而这取决于碳正离子的稳定性:即三级碳>二级碳>一级碳。
空21间位阻效应可以被利用于限制烷基化的数量,比如1,4-二甲氧基苯的叔丁基化22反应。
23241,4-二甲氧基苯的叔丁基化25烷基化的底物并不局限于卤代烃类,傅-克烷基化可以使用任何的碳正离子中26间体参与反应,如一些烯烃,质子酸,路易斯酸,烯酮,环氧化合物的衍生物。
27如合成1-氯-2-甲基-2-苯基丙烷就可以从苯与3-氯-2-甲基丙烯进行反应:28291-氯-2-甲基-2-苯基丙烷的合成30曾有研究实例表明亲电试剂还能选用由烯烃和NBS生成的溴离子。
3132通过烯烃的傅-克烷基化33在这个反应中三氟甲磺酸钐被认为在卤离子形成中活化了NBS的供卤素能力。
傅克反应
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傅-克反应傅里德-克拉夫茨反应,简称傅-克反应,是一类芳香族亲电取代反应,1877年由法国化学家查尔斯·傅里德(Friedel C)和美国化学家詹姆斯·克拉夫茨(Crafts J)共同发现。
该反应主要分为两类:烷基化反应和酰基化反应。
傅-克反应:(1)傅-克烷基化反应;(2)傅-克酰基化反应傅-克烷基化反应傅-克烷基化反应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。
假设使用无水氯化铁作为催化剂,在氯化铁的作用下,卤代物产生碳正离子,碳正离子进攻苯环并取代环上的氢,最后产生烷基芳香族化合物和氯化氢。
总反应式如下:傅-克烷基化机理这类反应有个严重缺点:由于烷基侧链的供电性,反应产物比起原料具有更高的亲核性,于是产物苯环上的另一个氢继续被烷基所取代,导致了过烷基化现象而形成了众多副产物。
由于这类反应是可逆的,还可能出现烷基被其他基团所取代的副产物(例如被氢取代时,也称为傅-克脱烷基化反应);另外长时间的反应也会导致基团的移位,通常是转移至空间位阻较小、热力学稳定的间位产物。
另外如果氯不是处于三级碳原子(叔碳原子)上,还有可能发生碳正离子重排反应,而这取决于碳正离子的稳定性:即三级碳>二级碳>一级碳。
空间位阻效应可以被利用于限制烷基化的数量,比如1,4-二甲氧基苯的叔丁基化反应。
1,4-二甲氧基苯的叔丁基化烷基化的底物并不局限于卤代烃类,傅-克烷基化可以使用任何的碳正离子中间体参与反应,如一些烯烃,质子酸,路易斯酸,烯酮,环氧化合物的衍生物。
如合成1-氯-2-甲基-2-苯基丙烷就可以从苯与3-氯-2-甲基丙烯进行反应:1-氯-2-甲基-2-苯基丙烷的合成曾有研究实例表明亲电试剂还能选用由烯烃和NBS生成的溴离子。
通过烯烃的傅-克烷基化在这个反应中三氟甲磺酸钐被认为在卤离子形成中活化了NBS的供卤素能力。
傅-克去烷基化反应傅-克烷基化是一个可逆反应。
在逆向傅-克反应或者称之为傅-克去烷基化反应当中烷基可以在质子或者路易斯酸的存在下去除。
傅克反应
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傅-克反应傅里德-克拉夫茨反应,简称傅-克反应,是一类芳香族亲电取代反应,1877年由法国化学家查尔斯·傅里德(Friedel C)和美国化学家詹姆斯·克拉夫茨(Crafts J)共同发现。
该反应主要分为两类:烷基化反应和酰基化反应。
傅-克反应:(1)傅-克烷基化反应;(2)傅-克酰基化反应傅-克烷基化反应傅-克烷基化反应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。
假设使用无水氯化铁作为催化剂,在氯化铁的作用下,卤代物产生碳正离子,碳正离子进攻苯环并取代环上的氢,最后产生烷基芳香族化合物和氯化氢。
总反应式如下:傅-克烷基化机理这类反应有个严重缺点:由于烷基侧链的供电性,反应产物比起原料具有更高的亲核性,于是产物苯环上的另一个氢继续被烷基所取代,导致了过烷基化现象而形成了众多副产物。
由于这类反应是可逆的,还可能出现烷基被其他基团所取代的副产物(例如被氢取代时,也称为傅-克脱烷基化反应);另外长时间的反应也会导致基团的移位,通常是转移至空间位阻较小、热力学稳定的间位产物。
另外如果氯不是处于三级碳原子(叔碳原子)上,还有可能发生碳正离子重排反应,而这取决于碳正离子的稳定性:即三级碳>二级碳>一级碳。
空间位阻效应可以被利用于限制烷基化的数量,比如1,4-二甲氧基苯的叔丁基化反应。
1,4-二甲氧基苯的叔丁基化烷基化的底物并不局限于卤代烃类,傅-克烷基化可以使用任何的碳正离子中间体参与反应,如一些烯烃,质子酸,路易斯酸,烯酮,环氧化合物的衍生物。
如合成1-氯-2-甲基-2-苯基丙烷就可以从苯与3-氯-2-甲基丙烯进行反应:1-氯-2-甲基-2-苯基丙烷的合成曾有研究实例表明亲电试剂还能选用由烯烃和NBS生成的溴离子。
通过烯烃的傅-克烷基化在这个反应中三氟甲磺酸钐被认为在卤离子形成中活化了NBS的供卤素能力。
傅-克去烷基化反应傅-克烷基化是一个可逆反应。
在逆向傅-克反应或者称之为傅-克去烷基化反应当中烷基可以在质子或者路易斯酸的存在下去除。
傅克反应
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+ C H 3 C H 2 C l A 0 l-C 2 5 l3
C H 2 C H 3
.
机理:卤代烃等烷基化试剂在路易斯酸 作用下生成烷基碳正离子,作为亲电试 剂进攻芳环,形成的中间体σ-络合物失 去一个质子得到芳烃烷基化产物。
.
注意!
并不是傅-克烷基化反应都经过碳正离子: 活泼芳香C-H键对亲电试剂(如羰基化合 物,α,β-不饱和羰基化合物等)的加 成生成新C-C键的反应也归属为傅-克烷 基化反应。其反应历程中并不包括碳正 离子的形成。
2、由于烷基是给电子基团,是活化基团,故烷基化反应易生成
多取代物。
3、烷基化反应是可逆反应,催化剂对逆反应也具催化作用。
.
二、傅-克酰基化反应
酰基化反应:指芳香化合物在酸(路易斯酸或质子酸 )催化作用下与亲电试剂酰卤作用,在芳环上导入酰 基的反应。
试剂:酰卤、酸酐、羧酸
例如:
.
反应机理
在催化剂作用下,酰化试剂首先生成酰 基正离子,然后和芳环发生亲电取代反 应。
.
注意!
当苯环上有强钝化取代基时,傅-克反 应则无法进行。
当苯与三个或三个以上的C组成的卤代 烃发生反应时,生成的主要产物是重排 产物。
.
傅瑞德尔( Charles Friedel ,1832--1899 ,法国化学家)
傅瑞德尔生于法国斯特拉斯堡( strasboury ),在 武慈指导下学习化学, 1869 年获得博士学位, 1876 年任教授,八年后接替武慈首席有机化学教授位置。 傅瑞德尔对矿物学和有机化学的研究很有成就。合成 了异丙醇,乳酸和甘油,从 1874 年至 1891 年和美 国化学家克拉夫茨( Crafts )合作,发现无水三氯 化铝催化下把卤代烷加到苯中,便会反应。以他们名 字名的称为 Friedel-Crafts 烷基化和酰基化反应。
芳香烃—傅克反应(有机化学课件)
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CH2CH2CH3
傅-克酰基化反应
傅-克酰基化反应 傅-克酰基化
在无水AlCl3 作用下,苯与酰卤、羧酸酐反应生成芳香酮
磺化反应的应用
酰基比较稳定,不发生重排 01
反应不可逆 03
02 芳酮中羰基为拉电子
基团,降低苯环活性, 不发生进一步取代
特 点
小结
OH
+
R+
傅-克 烷基化反应
傅-克 酰基化反应
CH3Cl AlCl3
CH3
CH3Cl AlCl3
CH3 CH3
CH3 CH3
傅-克烷基化反应
④ 苯环上如有—NO2 、—SO3H 、—COOH等吸电子取代基时,不能发 生或很难发生傅克烷基化反应。
⑤ 乙烯型卤代烃,难以生成C+,不发生傅-克反应。
02
傅-克酰基化反应
傅-克酰基化反应
问 题 如何由苯制备正丙苯呢?
傅-克烷基化反应
以氯丙烷为例
+ + CH3CHCH3
亲电试剂
H CHCH3 CH3
CHCH3 CH3
傅-克烷基化反应
① 当烷基化剂含有三个或三个以上的直链碳原子时,则引入的烷基发生 分子重排(碳链异构)。
② 傅-克烷基化反应是可逆反应,催化剂也会催化逆反应。 ③ 环上的烷基活化苯环,故总会有少量的多烷基化物产生。
芳香烃的傅克反应
傅-克反应的由来
1877年法国化学家傅瑞德尔和 美国化学家克拉夫茨发现了制备烷 基苯和芳酮的反应,简称为傅-克反 应。前者叫傅-克烷基化反应,后者 叫傅-克酰基化反应。
(Charles Friedel, 183பைடு நூலகம்~1899)
(James Mason Crafts, 1839~1917)
9.4.3 亲电取代(III):傅-克反应
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一、 傅-克烷基化反应
1、反应
无水AlCl3 + RX
R + HX
芳烃: 苯环上连有间位定位基,不易反应, 如:NO2, NR3+, CX3, CN, SO3H, COR, CHO, COOR(H), CONH2
催化剂: AlCl3, SnCl4, BF3, ZnCl2, H2SO4, HF, H3PO4等, 都是Lewis酸, 缺电子试剂, AlCl3是最常用的, 也是最有效的。
CH3
CH2CHCH(CH3)2 H+ OH
CH3
CH3
(重排产物)
4、制备多苯基的烷烃
对于芳卤和乙烯卤,不活泼,不易生成C+,故不发生 F-C 烷基化反应。
二、 傅-克酰基化反应
1、反应
O + CH3CCl
AlCl3 (>1mol)
O C-CH3 + HCl
O
CH3 C
+
O
CH3 C
O
AlCl3 (>2mol)
催化量
4、在合成上的应用:
A、利用分子内的酰基化反应来合成环酮
CH2CH2CH2COCl HF or AlCl3 O
B、可用于制备芳香酮、双官能团化合物或直链取代烷基苯。
O
+
O
AlCl3
CCH2CH2COOH O
O + CH3CH2CCl AlCl3
O CCH2CH3
Zn-Hg HCl
CH2CH2CH3
COCH3 + HCl + AlCl3
3、酰化反应与烷基化反应的区别
傅克反应111
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weinreb酰胺的制备
1. Weinreb酰胺的制备常以羧酸作为反应底物,羧酸在亚硫酰氯作用下可 高效的转化为酰氯,或是与乙酸酐反应生成混酐。得到的酰氯或混酐在0℃、 碱性条件下与N,O-二甲基羟胺盐酸盐反应得到Weinreb酰胺。 2. Weinreb酰胺也可以通过相对不活泼的酯和酰胺来制备。但需要在过量 的AlMe3或Me2AlCl催化下并且需要用惰性气体保护才能与N,O-二甲基羟 胺盐酸盐反应得到Weinreb酰胺。
反应优点
相 对 于 醛 、 酮 制 备 中 , 常 用 的 活 泼 的 羧 酸 衍 生 物 ( 如 : 酰 氯),温勒伯酰胺较为稳定;
转化为醛、酮的条件也较温和,操作方便,所用试剂为有机 锂试剂、格氏试剂、金属氢化物等简单易得;
反应生成稳定的五元环状过渡态,不会进一步还原,反应进 程可控,水解后得到醛、酮。正因为如此,温勒伯酮合成法 广泛应用于羧酸及其衍生物的官能团转化,合成脂肪酮,芳 香酮,α、β-不饱和烯酮,炔酮,α-氨基(羟基)酮(醇) 等,并且可在固相合成中实现。
1981年, Nahm和Weinreb两位科学家发现N-甲氧 基-N-甲基酰胺具有这种反应特性。
反应理
Weinreb酰胺先与格氏试剂或有机锂试剂发生亲核加成 反应,生成一种中间体,该中间体通过的甲氧基和原羰 基上的氧与金属离子配位形成五元螯合环得到稳定。从 而阻止了羰基被进一步加成,只有在加入酸性水溶液之 后,使得中间体生成酮的同时,淬灭了过量的有机金属 试剂,产物不会被进一步加成。
Weinreb酰胺合成酮
陈柱恩 2019/04/15
内容
1 简介 2 反应机理 3 反应优点 4 weinreb酰胺的制备
简介
N-甲氧基-N-甲基酰胺俗称Weinreb酰胺,它能与 格氏试剂或有机锂试剂反应生成酮。酰卤或是酯中 加入两倍当量的格式试剂或是有机锂试剂的话会得 到醇,而Weinreb酰胺则能够避免这种过度的加成。
傅克反应
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傅克反应傅-克反应傅里德-克拉夫茨反应,简称傅-克反应,是一类芳香族亲电取代反应,1877年由法国化学家查尔斯·傅里德(friedelc)和美国化学家詹姆斯·克拉夫茨(craftsj)共同发现。
该反应主要分为两类:烷基化反应和酰基化反应。
傅-克反应:(1)傅-克烷基化反应;(2)傅-克酰基化反应傅-克烷基化反应傅-克烷基化反应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。
假设使用无水氯化铁作为催化剂,在氯化铁的作用下,卤代物产生碳正离子,碳正离子进攻苯环并取代环上的氢,最后产生烷基芳香族化合物和氯化氢。
总反应式如下:傅-克烷基化机理这类反应有个严重缺点:由于烷基侧链的供电性,反应产物比起原料具有更高的亲核性,于是产物苯环上的另一个氢继续被烷基所取代,导致了过烷基化现象而形成了众多副产物。
由于这类反应是可逆的,还可能出现烷基被其他基团所取代的副产物(例如被氢取代时,也称为傅-克脱烷基化反应);另外长时间的反应也会导致基团的移位,通常是转移至空间位阻较小、热力学稳定的间位产物。
另外如果氯不是处于三级碳原子(叔碳原子)上,还有可能发生碳正离子重排反应,而这取决于碳正离子的稳定性:即三级碳>二级碳>一级碳。
空间位阻效应可以被利用于限制烷基化的数量,比如1,4-二甲氧基苯的叔丁基化反应。
1,4-二甲氧基苯的叔丁基化烷基化的底物并不局限于卤代烃类,傅-克烷基化可以使用任何的碳正离子中间体参与反应,如一些烯烃,质子酸,路易斯酸,烯酮,环氧化合物的衍生物。
如合成1-氯-2-甲基-2-苯基丙烷就可以从苯与3-氯-2-甲基丙烯进行反应:1-氯-2-甲基-2-苯基丙烷的合成曾有研究实例表明亲电试剂还能选用由烯烃和nbs生成的溴离子。
通过烯烃的傅-克烷基化在这个反应中三氟甲磺酸钐被认为在卤离子形成中活化了nbs的供卤素能力。
傅-克去烷基化反应傅-克烷基化是一个可逆反应。
在逆向傅-克反应或者称之为傅-克去烷基化反应当中烷基可以在质子或者路易斯酸的存在下去除。
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被酰化物:包括各种电子云密度较高的取代芳环、芳杂环类化 合物。 催化剂:包括Lewis酸(如AlCl3、SnCl4、BF3、ZnCl2)或质子酸。 反应的溶剂:一般为醚类、卤代烷类、苯及其同系物、乙酸乙 酯等。
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反应机理
酰化剂在催化剂的作用下生成活性中间体-碳正离子,由正离子攻 击电子密度较大的芳环,取代氢原子,形成芳酮和氢离子。
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注意几点
(1)酰基是一个间位定位基,当一个酰基取代苯环的氢后,使苯环的 活性降低,反应终止,产物一般为一元取代苯,而不会生成多元取代 苯的混合物,因此芳烃的烷基化反应的产率一般比较好。 (2)酰基化反应是不可逆的,也不发生重排,因此酰基化反应在合成 上很有价值。 (3)由于酰基化反应的产物单纯,可以用此反应先生成酮,再来还原 制备芳烃的烷基衍生物。
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四、傅克反应的操作方法
一般操作法 把无水氯化铝和干燥溶剂放置在装有搅拌器、滴液漏斗和回流冷凝管的
三口瓶中。 在冷却下加入芳环化合物搅拌。 卤化物或酰卤慢慢滴入,产生的氯化氢,由冷凝管末端,经过氯化钙管,
通道气阱。 滴完后搅拌、温热直到反应完全。 把反应物慢慢滴加到浓盐酸与冰水的混合物(1:5-10)中。分出有机层,
傅克反应原理及实验技巧
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目录
✓ 简介 ✓ Friedel–Crafts 烷基化反应 ✓ Friedel–Crafts 酰基化反应 ✓ 傅克反应的操作方法 ✓ 烷基化与酰基化的异同
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一、简介
傅里德-克拉夫茨反应,简称傅-克反应,英文Friedel–Crafts reaction,是 一类芳香族亲电取代反应,1877年由法国化学家查尔斯·傅里德(Friedel C) 和美国化学家詹姆斯·克拉夫茨(Crafts J)共同发现。
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五、烷基化与酰基化的异同
相同点:催化剂相同;反应机理相似;苯环上带有强吸电子基时 (如硝基、磺基、酰基和氰基等),一般不发生反应。
不同点:烷基化反应是可逆的,而酰基化反应不可逆;由于烷基 化反应的可逆性,所以常常伴随着歧化反应,即一份子的烷基苯 脱烷基,另一分子则增加烷基。
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Friedel–Crafts 反应是一种重要的形成碳碳单键的反应,而碳碳单键的形 成是有机合成中极为重要的一部分内容。
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定义:芳香烃在无水AlCl3作用下,环上的氢原子能被烷基和酰基 所取代的反应称为傅克反应。
该反应主要分为两类:烷基化反应和酰基化反应。有机化合物分子 中的氢原子被烷基所取代的反应被称为傅克烷基化反应,被酰基 所取代的反应被称为傅克酰基化反应。
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(3)由于烷基化反应是可逆的,烷基苯在强酸的催化下,能够发生烷基 的歧化和转移。当苯过量时,则有利于发生烷基的转移,使多烷基苯向单 烷基苯转化。利用这一性质,在制备单取代烷基苯时,可使副产物的多烷 基苯与苯发生烷基转移,即脱烷基再与苯进行烷基化,以增加单取代烷基 苯的收率。 (4)芳环上的取代基对傅克烷基化反应有较大影响,当芳环上连有硝基、 氰基等吸电子基团时,反应不易进行,甚至不能发生。
用少量稀酸、水、稀碱、水一次洗涤。 干燥后,蒸去溶剂(如实硝基苯,可用水汽蒸馏),纯化产物。
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其它特殊情况下的操作方法 如果溶剂是非极性的,如二硫化碳之类,反应后,产物如形成
复合物,一般不溶,可以倒掉二硫化碳,把固体上法处理。 在用硫酸为催化剂时,可将反应物混合,慢慢加到过剩的浓硫
酸中,维持一定的温度(0-100℃)。倒如大量的碎冰中,分 离产物。 如用氟化氢作催化剂,就把反应物溶解在大量液体氟化氢中, 在室温下放置一定时间,让氟化氢自行蒸发掉,设备要用聚乙 烯材料,铜、镍和不锈钢器具也可以用。 用氟化硼为催化剂时,可以把反应物和溶剂混合,在搅拌下通 入氟化硼气体。
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影响因素
(1)卤原子对反应的影响 ①对于卤代烷,不同的卤代烷以及不同结构的烷基,对烷基化反应均 有影响,当烷基相同而卤原子不同时,反应活性次序为:RCl˃RBr˃RI ②当卤原子相同,而烷基不同时,其活性次序为: H2C=CH-CH2X˃R3CX˃R2CHX˃RCH2X˃CH3X (2)芳环结构对反应的影活泼,更加容易进行亲电取代反应,因此苯在烷基化时生 成单取代烷基苯很容易进一步进行反应生成二取代烷基苯或多取代烷 基苯。
苯环上有强吸电子基(如-NO2 、 -SO3H 、 -COR)时,不发 生傅-克反应。
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二、Friedel–Crafts 烷基化反应
定义:在酸的催化作用下,芳香烃与烷基化试剂作用,芳环上的 氢原子被烷基所取代的反应,称为傅克烷基化反应。
烷基化试剂:常用的烷基化试剂有卤代烃、烯烃、醇、环醚(如 环氧乙烷)等,其中一卤代烃为最常用的。
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④在某些反应中,不同催化剂,产生不同的产物。 例如,3-氯丙烯,由于有两个不同的反应基团,催化剂对这两个基 团的活泼性,各不相同,它们能产生不同的产物:
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注意几点
(1)当使用含三个或三个以上碳原子的烷基化试剂时,会生成多种 异构产物,主要原因是烷基正离子发生重排的结果。例如苯与1-氯 丙烷反应,得到的主产物是异丙苯而不是正丙苯。
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(2)烷基化反应不容易停留在一取代阶段,通常在反应中有多烷基 苯生成。这是因为取代的烷基使苯环上的电子云密度增大,增强了 苯环的反应活性。
但是有些基团由于位阻关系,只能得到一取代产物。 应该注意的是:在低温、低浓度、弱催化剂、较短反应时间的情况 下,取代基团的进入位置是按照亲电取代反应规律的。但是在较高 温度、较高浓度,较强催化剂、较长反应时间,特别是催化剂用量 过剩的情况下,产物往往是不按规律的。
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(3)催化剂对反应的影响 ①催化剂的作用在于与卤代烷反应,生成碳正离子后,对苯环进 攻。Lewis酸的催化活性大于质子酸,其强弱程度因具体反应及 条件的不同而改变。下面的顺序来自催化甲苯与酰氯反应的活性。 AlCl3˃FeCl3˃SbCl3˃SnCl4˃BF3˃TiCl4˃ZnCl2 ②酸的活性顺序通常认为是: HF˃H2SO4˃P2O5˃H3PO4 ③当用烯类、醇类作为烷基化试剂时,催化剂用BF3和HF效果最 好。
催化剂:常用的催化剂可分为两大类。 一类是Lewis酸,主要为金属卤化物,其中AlCl3最常用,也是催化活
性最强的。 另一类是质子酸,如HF、H2SO4、H3PO4等。此外,还有其他类型的
催化剂,如酸性氧化物、有机铝化合物。
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反应机理
傅克烷基化反应是碳正离子对芳环的亲电进攻。通常碳正离子来自卤 代烃与Lewis酸的络合物,其它如质子化的醇及质子化的烯等也可以作 为碳正离子源。
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三、Friedel–Crafts 酰基化反应
定义:羧酸和羧酸衍生物在Lewis酸或质子酸的催化下,对芳烃进行亲电取 代生成芳酮的反应,称为Friedel–Crafts 酰基化反应。 酰化剂:常用的酰基化试剂是酰卤(主要为酰氯、酰溴)和酸酐。 ①酰卤的反应活性顺序如下: R-CO-I˃R-CO-Br˃R-CO-Cl ②酸酐也是很好的酰化剂,但是它需要比酰卤多50%的氯化铝。 ③羧酸也可以直接用作酰化剂,但是催化剂不宜选用氯化铝,而要用硫酸, 磷酸,最好是氟化氢。