[化学]第三章 酰化反应
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
20
(3)影响因素
a.羧酸结构的影响
作为酰化剂的羧酸的酸性越强，其酰化能力越强。羧酸 的酸性主要受其结构中的电子效应（诱导效应、共轭效 应）及立体效应的影响。
诱导效应：羰基的α位带吸电子基团利于反应进行； 带给电子基团不利于反应进行； 共轭效应：共轭效应有利于反应进行； 立体效应：R的体积若庞大（芳酸），则亲核试剂对 羰基的进攻有位阻，不利于反应进行。
L: X, OCOR, OH, OR', NHR Nu: R'O(O), R''NH(N), Ar(C)
产物：酯、酰胺、酮(醛)
3
应用：
氯霉素VS棕榈氯霉素
常用的酰化试剂
O 羧酸 * C OH O 酸酐 C C O O 酰胺 C NH2 , O C NR2 O 酰卤 * 羧酸酯 * O C O R
12
(4)被酰化物的活性 被酰化物的亲核能力越强，越容易被酰化，活性大小可 以用被酰化物R-YH的碱性来衡量，其碱性越强，越容易被 酰化。 若R基团为芳基，芳基与Y原子之间有共轭效应，使其亲 和性降低，反应活性下降。 R基团立体位阻越大，反应越难进行。 胺基>羟基 脂胺>芳胺 醇 >酚 伯胺>仲胺 伯醇>仲醇>叔醇
10
(2)双分子历程（加成——消除机理）
R1 C Z
O
R-YH +
R1 Z
C O
加成
O
消除
R1 R-Y
C O + HZ
R-YH
(Z=OH、 OR、 OC-R、 X、 NH2等 ）
酰化速率与酰化剂和被酰化物的浓度都相关 羧酸、羧酸酯和酰胺等酰化剂的酰化反应按双分子历 程进行
11
(3)酰化剂的强弱顺序 酰化剂的酰化能力与离去基团Z的电负性和离去能力有 关。离去基团的电负性越大，离去能力越强，其酰化能力 越强 Z-碱性越强，共轭酸HZ的酸性越弱，越不容易离去。 Cl- 是很弱的碱，-OCOR的碱性较强些，OH-、OR-是相 当强的碱，NH2-是更强的碱。 RCOCl＞(RCO)2O＞RCOOH 、RCOOR’＞RCONHR’
O R C OH H+ OH R C OH OH R C OH
H CH2COOH OH H H
23
H
TsOH/PhH △,
O O
(b) Lewis酸催化法: AlCl3, SnCl4,FeCl3,等
AlCl3 O R C OH AlCl3 O
配位键(增加C的正电性)
R C OH
CH=CH-COOH
第三章 酰化反应
Acylation Reaction
酰化反应
定义：在有机化合物分子结构中的碳、氮、氧
或硫等原子上导入酰基的反应称为酰化反应。
酰基：含氧无机酸、有机酸或磺酸分子结构中
去掉羟基后所剩的部分。
2
有机酸酰基：
O R
O R C L + 酰化剂 Nu-H 被酰化物 R
C
O C 源自文库u + HL
+ CH3OH
BF3/Et2O
CH=CH-COOCH3
(c) Vesley法(酸性树脂催化法) :
采用强酸型离子交换树脂加硫酸钙
21
b.醇结构的影响
立体效应的影响: 伯醇（-CH2-OH）＞仲醇（>CH-OH）＞ 叔醇（≡C-OH）
R O
立体效应
R R
C
C
OH
<
O
R
C
OH
电子效应的影响： 羟基α位的吸电子基团不利于反应进行，共轭效应不利于反应进 行。（与羧酸结构的影响相反）
22
c. 催化剂的影响 ⅰ.提高羧酸反应活性的催化剂 (a) 质子酸催化法: 浓硫酸、氯化氢气体、磺酸等
R1 H R1 C O + R-YH R R-Y C OH + H 过氧化物 C O R1 C O + H
15
第二节 氧原子上的酰化反应
醇的O-酰化反应
酚的O-酰化反应
16
一、醇的O-酰化反应
O ROH + R' C L
是一类形成羧酸酯的反应 是羧酸的酯化反应 是羧酸衍生物的醇解反应
O R' C OR + HL
R
R R R R
R C
9
一、电子反应机理
1. 亲电反应机理 (1)单分子历程
R1 Z 快 R R-Y R-YH -H+ C OH R R-Y C O 慢 R1 C O + Z
C O
酰化剂的解离过程是反应的限速步骤 酰化速率仅与酰化剂的浓度相关 酰卤、酸酐等强酰化剂的酰化反应按单分子历程进行
O
酰化剂：
O R' C OH
酸酐
R' C O O R' C
羧酸 羧酸酯
酰氯
酰胺
17
O R' C Cl
O R' C N R2
O R' C OR1
R1
1. 羧酸为酰化剂
(1) 反应通式
R-OH + R'COOH
R'COOR+ H2O
酰化剂：脂肪族羧酸、芳香族羧酸 被酰化物：伯醇、仲醇、叔醇 催化剂：质子酸、路易斯酸 溶剂：醇类、醚类、卤代烃类
O C X
7
酰化反应的类型 a. 根据酰基的引入方式不同，酰化反应可分为
直接酰化法
间接酰化法 b. 根据接受酰基的原子不同酰化反应可分为 氧酰化 氮酰化
碳酰化
8
第一节 酰化反应机理
O C O O C C O O C C O
亲电反应机理 电子反应机理
O R C 亲核反应机理 O R C O 自由基反应机理 R C
H2N
COOCH2CH2N(C2H5)2· HCl
19
(2) 反应机理 —— 直接亲电酰化
OHR R'-C-OH OH
R'COOH
H
R-OH
R'-C-OH OH
OR R'-C-OH OH2
-H2O
R'-C-OR OH
-H
可逆 反应
R'COOR
提高反应收率： 增加反应物的浓度 减小生成物的浓度
18
例：镇痛药盐酸呱替啶的合成
H3C N COOH
CH3OH/C6H6/△ HCl(gas)
H3C N COOC2H5 ·HCl
例：局部麻醉药盐酸普鲁卡因的合成
HOCH2CH2N(C2H5)2/ 二甲苯
O2N
COOH
HCl(gas)
O2N
COOCH2CH2N(C2H5)2
Fe/HCl 45℃,2h
13
2. 亲核反应机理
极性反转：用某些手段、方法使介入反应的双方之一的 原子或原子团的特征反应性发生暂时性的反转(或称逆 转)来完成这一反应。
O
羰基的极性反转
O C
C
14
二、自由基反应机理
过氧化物、光照等条件下，酰化剂在羰基的碳原子处解 离成羰基自由基和氢原子自由基，羰基自由基再与被酰 化物进行自由基反应生成酰化产物
(3)影响因素
a.羧酸结构的影响
作为酰化剂的羧酸的酸性越强，其酰化能力越强。羧酸 的酸性主要受其结构中的电子效应（诱导效应、共轭效 应）及立体效应的影响。
诱导效应：羰基的α位带吸电子基团利于反应进行； 带给电子基团不利于反应进行； 共轭效应：共轭效应有利于反应进行； 立体效应：R的体积若庞大（芳酸），则亲核试剂对 羰基的进攻有位阻，不利于反应进行。
L: X, OCOR, OH, OR', NHR Nu: R'O(O), R''NH(N), Ar(C)
产物：酯、酰胺、酮(醛)
3
应用：
氯霉素VS棕榈氯霉素
常用的酰化试剂
O 羧酸 * C OH O 酸酐 C C O O 酰胺 C NH2 , O C NR2 O 酰卤 * 羧酸酯 * O C O R
12
(4)被酰化物的活性 被酰化物的亲核能力越强，越容易被酰化，活性大小可 以用被酰化物R-YH的碱性来衡量，其碱性越强，越容易被 酰化。 若R基团为芳基，芳基与Y原子之间有共轭效应，使其亲 和性降低，反应活性下降。 R基团立体位阻越大，反应越难进行。 胺基>羟基 脂胺>芳胺 醇 >酚 伯胺>仲胺 伯醇>仲醇>叔醇
10
(2)双分子历程（加成——消除机理）
R1 C Z
O
R-YH +
R1 Z
C O
加成
O
消除
R1 R-Y
C O + HZ
R-YH
(Z=OH、 OR、 OC-R、 X、 NH2等 ）
酰化速率与酰化剂和被酰化物的浓度都相关 羧酸、羧酸酯和酰胺等酰化剂的酰化反应按双分子历 程进行
11
(3)酰化剂的强弱顺序 酰化剂的酰化能力与离去基团Z的电负性和离去能力有 关。离去基团的电负性越大，离去能力越强，其酰化能力 越强 Z-碱性越强，共轭酸HZ的酸性越弱，越不容易离去。 Cl- 是很弱的碱，-OCOR的碱性较强些，OH-、OR-是相 当强的碱，NH2-是更强的碱。 RCOCl＞(RCO)2O＞RCOOH 、RCOOR’＞RCONHR’
O R C OH H+ OH R C OH OH R C OH
H CH2COOH OH H H
23
H
TsOH/PhH △,
O O
(b) Lewis酸催化法: AlCl3, SnCl4,FeCl3,等
AlCl3 O R C OH AlCl3 O
配位键(增加C的正电性)
R C OH
CH=CH-COOH
第三章 酰化反应
Acylation Reaction
酰化反应
定义：在有机化合物分子结构中的碳、氮、氧
或硫等原子上导入酰基的反应称为酰化反应。
酰基：含氧无机酸、有机酸或磺酸分子结构中
去掉羟基后所剩的部分。
2
有机酸酰基：
O R
O R C L + 酰化剂 Nu-H 被酰化物 R
C
O C 源自文库u + HL
+ CH3OH
BF3/Et2O
CH=CH-COOCH3
(c) Vesley法(酸性树脂催化法) :
采用强酸型离子交换树脂加硫酸钙
21
b.醇结构的影响
立体效应的影响: 伯醇（-CH2-OH）＞仲醇（>CH-OH）＞ 叔醇（≡C-OH）
R O
立体效应
R R
C
C
OH
<
O
R
C
OH
电子效应的影响： 羟基α位的吸电子基团不利于反应进行，共轭效应不利于反应进 行。（与羧酸结构的影响相反）
22
c. 催化剂的影响 ⅰ.提高羧酸反应活性的催化剂 (a) 质子酸催化法: 浓硫酸、氯化氢气体、磺酸等
R1 H R1 C O + R-YH R R-Y C OH + H 过氧化物 C O R1 C O + H
15
第二节 氧原子上的酰化反应
醇的O-酰化反应
酚的O-酰化反应
16
一、醇的O-酰化反应
O ROH + R' C L
是一类形成羧酸酯的反应 是羧酸的酯化反应 是羧酸衍生物的醇解反应
O R' C OR + HL
R
R R R R
R C
9
一、电子反应机理
1. 亲电反应机理 (1)单分子历程
R1 Z 快 R R-Y R-YH -H+ C OH R R-Y C O 慢 R1 C O + Z
C O
酰化剂的解离过程是反应的限速步骤 酰化速率仅与酰化剂的浓度相关 酰卤、酸酐等强酰化剂的酰化反应按单分子历程进行
O
酰化剂：
O R' C OH
酸酐
R' C O O R' C
羧酸 羧酸酯
酰氯
酰胺
17
O R' C Cl
O R' C N R2
O R' C OR1
R1
1. 羧酸为酰化剂
(1) 反应通式
R-OH + R'COOH
R'COOR+ H2O
酰化剂：脂肪族羧酸、芳香族羧酸 被酰化物：伯醇、仲醇、叔醇 催化剂：质子酸、路易斯酸 溶剂：醇类、醚类、卤代烃类
O C X
7
酰化反应的类型 a. 根据酰基的引入方式不同，酰化反应可分为
直接酰化法
间接酰化法 b. 根据接受酰基的原子不同酰化反应可分为 氧酰化 氮酰化
碳酰化
8
第一节 酰化反应机理
O C O O C C O O C C O
亲电反应机理 电子反应机理
O R C 亲核反应机理 O R C O 自由基反应机理 R C
H2N
COOCH2CH2N(C2H5)2· HCl
19
(2) 反应机理 —— 直接亲电酰化
OHR R'-C-OH OH
R'COOH
H
R-OH
R'-C-OH OH
OR R'-C-OH OH2
-H2O
R'-C-OR OH
-H
可逆 反应
R'COOR
提高反应收率： 增加反应物的浓度 减小生成物的浓度
18
例：镇痛药盐酸呱替啶的合成
H3C N COOH
CH3OH/C6H6/△ HCl(gas)
H3C N COOC2H5 ·HCl
例：局部麻醉药盐酸普鲁卡因的合成
HOCH2CH2N(C2H5)2/ 二甲苯
O2N
COOH
HCl(gas)
O2N
COOCH2CH2N(C2H5)2
Fe/HCl 45℃,2h
13
2. 亲核反应机理
极性反转：用某些手段、方法使介入反应的双方之一的 原子或原子团的特征反应性发生暂时性的反转(或称逆 转)来完成这一反应。
O
羰基的极性反转
O C
C
14
二、自由基反应机理
过氧化物、光照等条件下，酰化剂在羰基的碳原子处解 离成羰基自由基和氢原子自由基，羰基自由基再与被酰 化物进行自由基反应生成酰化产物