烷基化反应
烷基化反应
R'OH
RCH—CH2 O
R'O
[ RCHCHOR'] O
RCHCH2OR' OH
碱催化的烷基化反应为SN2反应，主要产物为仲醇。
2、在氮原子上引入羟乙基
+ O (CH3)2CHNH2 (CH3)2CHNHCH2CH2OH
例如：杀菌剂十三吗啉（Tridemorph）的合成：
CH3
C13H27NH2 + H3C O
OH + CH2N2 OCH3 + N2
RCOOH + CH2N2
RCOOCH2 + N2
RCOCH2CO2C2H5 + CH2N2
RC=CHCO2C2H5 OCH3
H2C
N
N
+
HOY
H3C—N
N
OY
CH3OY
由于该反应过程只有N２放出，并无其他副产物生 成，产品很纯，收率较高，在实验里适用。
重氮甲烷是剧毒、易燃的气体，因此不适于大规 模工业上的应用。
KOH
200℃
Cl O Cl NO2
二、氮原子的烷基化 1、氨基化反应
RX + NH3 RNH2
RX
RNH
RX
R 3N
RX
R4NX
可以通过改变原料的配比、选择不同溶剂和添 加不同的盐类等方法，来影响烷基化反应的速度和 产物结构的组成。
NO2
NO2 NH 2
NH3 + O 2N
CH3COONH4 O2 N Cl 170 ℃ 6hr
三、碳原子上的烷基化 1、芳环上碳原子的烷基化（Friedel—Cralfs反应）
Ar—H + RX AlCl3 Ar—R + HX
（精品课件）烷基化反应
4 烷基化反应定义：一般而言，有机分子中的氢原子(包括某些官能团上的，如羟基和氨基等)被烷基取代，可称为烷基化反应。
意义：在药物分子中引入烷基可增加其脂溶性，或形成新的官能团赋予药物以特殊性能。
如丁卡因药效为普鲁卡因的10倍。
本章内容：醇、酚的氧烷化，胺的氮烷化，活泼亚甲基及芳烃的碳烷化等反应。
4.1 氧原子上的烷基化反应在氧原子上烷基化是获得醚，尤其是不对称醚的通用方法。
4.1.1 以卤代烃为烷基化试剂醇、酚的钠盐或醇、酚在碱(钠、氢氧化钠以及氢氧化钾等)的存在下与卤代烷生成醚的反应称为Williamson反应，是合成不对称醚的最常用方法。
(1) 反应机理Williamson反应是典型的SN2反应。
此外，醇、酚与卤代烷的反应也可按SN1机理进行。
(2) 影响因素底物的影响：①伯卤代烷一般为SN2机理；叔卤代烷一般为SN1机理；而仲卤代烷可SN1也可SN2。
②由于芳环的吸电子作用，使得酚的活性一般弱于醇。
③底物的空间位阻对反应速率影响较大。
溶剂的影响：极性溶剂可促进反应。
SN2反应一般在碱性条件下进行；而SN1反应一般在酸性或近中性(可为弱碱性)条件下进行。
(3) 反应示例①苯海拉明的合成反应机理：双分子亲核取代(SN2)。
②糖环6-伯羟基的保护在极性溶剂中，Ph3CCl可形成非常稳定的碳正离子Ph3C+，此步为控制步骤，该碳正离子形成后迅速与伯羟基结合，生成醚。
反应机理：碳正离子历程(SN1)。
③卤代烃为芳卤的情况：对硝基苯乙醚(非那西丁中间体)的合成反应机理：加成-消除机理。
反应活性：I<Br<Cl<F；芳环上一定要有吸电子基。
4.1.2 以芳磺酸酯为烷基化试剂氧原子的吸电子作用使得芳磺酸酯成为很好的离去基团，当与其相连的碳原子受到醇的进攻时，芳磺酸基很容易离去。
常见的芳磺酸酯包括苯磺酸酯、对甲苯磺酸酯、对硝基苯磺酸酯、对卤苯磺酸酯以及对三氟甲基苯磺酸酯等。
反应示例：鲨肝醇的合成(SN2反应)。
烷基化反应的简介
07
烷基化反应研究前沿与挑战
研究现状概述
烷基化反应类型
目前已知的烷基化反应主要包括 Friedel-Crafts 烷基化、烯烃的烷 基化、芳烃的烷基化等，每种类 型都有其特定的反应条件和机理 。
催化剂研究
催化剂在烷基化反应中起着至关 重要的作用，目前研究主要集中 在寻找高效、环保的催化剂，如 固体酸催化剂、离子液体催化剂 等。
02 03
烯烃烷基化反应数据处理
通过测定反应前后烯烃和卤代烃的含量变化来计算反应的 转化率和选择性；通过气相色谱等手段对产物进行分离和 定量分析。
羧酸烷基化反应数据处理
通过测定反应前后羧酸和卤代烃的含量变化来计算反应的 转化率和选择性；通过红外光谱、核磁共振等手段对产物 进行结构鉴定。同时，还可以通过对比实验数据，优化反 应条件，提高反应的效率和产物的纯度。
05
烷基化反应在有机合成中的应用
药物合成中的应用
1 2 3
合成药物活性成分
通过烷基化反应，可以合成具有特定药理活性的 药物分子，如抗癌药物、抗病毒药物等。
改善药物性质
烷基化反应可用于改善药物的溶解性、稳定性以 及生物利用度等性质，从而提高药物的疗效和安 全性。
药物代谢研究
烷基化反应在药物代谢研究中也有重要应用，可 以通过模拟体内代谢过程，研究药物在体内的转 化和代谢途径。
天然产物合成中的应用
合成复杂天然产物
通过烷基化反应，可以合成具有复杂结构的天然产物，如萜类、 生物碱等，这些天然产物往往具有重要的生物活性。
天然产物结构修饰
烷基化反应可用于对天然产物的结构进行修饰，从而改变其生物活 性和药理作用，为药物设计和开发提供新的思路。
合成天然产物类似物
(7)烷基化反应
OH
(CH ) SO /NaOH
COOCH3 S O N O CH3
水 -乙醇介质 , 20 C,10h
(医 药 中 间 体 )
Cl
N a 2 CO 3
Cl
+
N H2
(C H 3 O ) 2 S O 2
5 0 -6 0 C N (C H 3 ) 2
o
y=95%
27
Cl
C H 2C l +
Z nC l 2 Cl 85-90 C
o
CH2
7.2.6 醇对芳烃的C-烷化 它是弱的烷化剂，主要用于活泼芳香族衍生物的烷基化 （苯、萘、酚、芳胺等）。 在酸性催化剂作用下，温度不太高（200-250℃），醇先与芳 胺发生N－烷基化反应，温度再升高（240-300℃）烷基转移， 生成烷基芳胺。
10
7.2.7 醛、酮对芳烃的C-烷化 1）甲醛与芳环反应可制得一系列的对称二芳甲烷衍生物，而 苯甲醛则可得到一系列三芳甲烷衍生物。
11
12
13
C C l3
酸催化剂
C C l3 H 3C H 3C C H
（农药和医药中间体）
C H
O + 2
CH3 + H 2O CH3
O 浓 H 2S O 4
18
2）反应特点 胺类用醇进行的烷基化反应为亲电取代反应，胺的碱性越强，反 应越容易进行。 芳香族胺类，环上的给电子基团使芳胺易烷基化，环上的吸电子 基团使烷基化变困难。 胺类用醇的烷基化反应是连串反应和可逆反应 。
是可逆的连串反应，苯胺用甲醇N-甲基化时，K1和K2都大于200， 而且K2/ K1≈1000，所以只要用适当过量的甲醇，就可以使苯胺完 全转化为N,N-二甲基苯胺。
第十章烷基化反应
C2H5
C2H5
87%
NH2
+2CH2=CH2
(C2H5)2AlCl 300OC, 6.5-7MPa, 115min
C2H5
C2H5
97.9%
烷基铝作催化剂，使烷基有选择性地进入芳环氨基或羟基的邻位；遇水 或空气会分解燃烧，因此，反应要求无水、隔绝空气，具有良好的搅拌。
3、烯烃对酚类的C烷基化反应
CH3 CH
70%
+
CH3
CH CH2
AlCl3
CH3 CH2CH2CH3
30 %
§7.3 N－烷基化反应
常用的烷基化剂 醇和醚：甲醇、乙醇、甲醚、乙醚等
取代烷 卤烷：氯甲烷、碘甲烷、溴乙烷、氯苄等 基化剂
酯类：硫酸二甲酯、硫酸二乙酯、磷酸三甲酯等
加成烷 基化剂 烯烃衍生物：丙稀腈、丙烯酸、丙烯酸甲酯 还原烷 醛酮：各种脂肪族和芳香族的醛酮 基化剂
烷基化反应在精细有机合成中的应用
O CNH2 OH O
+EtBr
NaOH 80~100 C 1.96MPa
O
CNH2 OEt 75%
镇痛药邻乙氧 基苯甲酰胺
NHCH2Ph N
Me2NCH2CH2 NCH2Ph NaNH2/Tol 6h 88% N
+ClCH2CH2NMe2HCl
抗组胺药
CH CH COOH
R R
+
R
2
R
R
+ H+
R
+ R+
利用该原理制备1，2，3－三烷基苯、4-叔丁基苯乙 酮等难于制备的化合物。
R' R R (CH3)3CCl AlCl3 R R R' Cl AlCl3 R R
8章 烷基化反应
5.芳环上C-烷化反应特点 连串反应 可逆反应 烷基正离子能发生重排
6. C-烷基化方法
烯烃烷化法 乙苯、异丙苯和高级烷基苯
卤烷烷化法 苯系物与氯代高级烷烃 制备高 级烷基苯
醇、醛和酮烷化法 适用于活泼芳烃的C-烷基 化，如苯、萘、酚和芳胺等。常用的催化剂有 路易斯酸和质子酸等。
萘与正丁醇和发烟硫酸可以同时发生C-烷基化和磺化反 应，得到的二丁基萘磺酸，即为渗透剂BX（拉开粉）
活泼的碳正离子与芳烃形成σ-络合物，再进一步脱去
质子生成芳烃的取代产物烷基苯。
上述亲电质点（碳正离子）的形成反应中，H+总是加到含氢 较少的烯烃碳原子上，遵循马尔克夫尼可夫(Markovnikov)规 则，以得到稳定的碳正离子。
2）卤烷的C-烷基化 Lewis 酸催化剂三氯化铝能使卤 烷极化，形成分子络合物、离子络合物或离子对：
丙烯腈和丙烯酸酯分子中含有较强吸电子基团(氰基、羧 酸酯)，使分子中β-碳原子上带部分正电荷，从而有利于 与胺类发生亲电加成，生成N-烷基取代产物。
β-氨基丙酸型两性表面活性剂通常是由1ml脂肪伯胺与 1.0-1.1mol的α-不饱和一元酸酯(如丙烯酸甲酯、丙烯酸 乙酯)反应来制备的。
RNH2
COOR1
2）烯烃 常用的烷基化剂，生产成本最低、来源最广， 故广泛用于芳烃、芳胺和酚类的C-烷基化。 常用的烯烃有：乙烯、丙烯、异丁烯 3）醇、醛和酮 较弱的烷化剂， 醛、酮用于合成二芳基或三芳基甲烷衍生物。
2 烷基化底物的影响 适用广泛，芳杂环、稠环、呋喃系、吡咯系等。 芳环上的取代基的影响： 1）烷基推电子基团，易进行C-烷基化 2）存在氨基、醚、羟基等供电子基团，不利于C-烷基 化反应（？？）； 3）吸电子基团，不易发生C-烷基化反应。
烷基化反应
烷基化反应有机化合物分子中连在碳、氧和氮上的氢原子被烷基所取代的反应。
碳原子上的烷基化①羰基的a碳上氢的烷基化。
羰基的a碳上的氢呈弱酸性，羰基的a碳原子在强碱（如氨基钠、氢化钠）的作用下，能与卤代烷发生烷基化反应，生成a碳烷基化产物：酮和酯的直接烷基化会发生自身缩合；也会发生多烷基化反应。
要获得a-碳单烷基化产物，可用四氢吡咯、吗啉等仲胺制成烯胺，再与活泼的卤代烷(碘甲烷、卤代苄等)反应，生成取代的烯胺，经水解即得烷基化的羰基化合物：②活泼亚甲基的烷基化。
处于两个活性基团之间的亚甲基比较活泼，在醇钠作用下容易烷基化。
活性基团可以是硝基、羰基、酯基或氰基等。
例如取代的丙二酸酯合成法和乙酰乙酸酯合成法：H2C(COOC2H5)2＋C2H5O-Na+CH(COOC2H5)2-Na+＋C2H5OHCH(COOC2H5)2-Na＋RXRCH(COOC2H5)2＋NaXCH3COCH2COOC2H5＋C2H5O-Na+(CH3COCHCOOC2H5)-Na+＋C2H5OH式中R为烷基；X为卤素。
取代的丙二酸酯、乙酰乙酸酯水解后容易脱羧、分解成取代乙酸或酮，此反应广泛用于有机合成。
这些烷基化反应都是在无水条件下进行的。
③相转移催化的烷基化。
利用相转移催化剂使处于两个互不相溶的液相系统中的反应物进行反应。
无需在无水条件下操作，可以用浓氢氧化钠水溶液代替无水醇钠。
反应条件温和，操作简便。
常用的催化剂有四级铵盐(Q+X-)，如（n－C4H9）4N+HSO4-、四级磷盐[(C2H5)3P+CH2C6H5]Cl-或冠醚等。
反应物于界面处与碱作用，生成负碳离子。
后者与四级铵盐正离子形成离子对，转移到有机相中，与卤代烷进行烷基化反应。
例如：氧原子上的烷基化醇钠与卤代烷反应生成醚，这是合成不对称醚的重要方法：RONa＋R′XROR′＋NaX酚的酸性较醇强，采用氢氧化钠可生成芳香氧负离子，然后进行烷基化。
例如：硫酸二酯类也是常用的烷基化试剂，其活性比卤代烷高，反应条件温和，一般只有一个烷基参加反应。
第四章 烷基化反应
苄氯活性最大少量少量氯化锌等就可反应，氯甲烷活性最差，需 大量氯化铝并加热才可以反应。氯代烷是最常见的烷基化试剂。
4.1.1 卤代烷用做C-烷基化试剂
C-烷基化反应是在催化剂作用下进行的。通常工业上使用的有两 大类：一类是路易斯酸，主要金属卤化物，如AlCl3 、FeCl3、SbCl5 等树脂；。另此一类外是还质有子其酸他，类其型中的最催重化要剂的，是如H酸F性、氧H2化SO物4、、阳有离机子铝交化换物等。
O N a
O C H 3
7 0 - 1 2 0 o C ， 1 . 5 M P a
+ 2 C H 3 C l N a O H + N a C l
O N a
O C H 3
在氢氧化钾和相转移催化剂聚乙二醇-400的作用下，酚类与卤代烷的 反应非常顺利，如：
O H O C H 3 聚 乙 二 醇 — 4 0 0
Z n C l 2 水 解 液
H 2 C
7 0 o C - 7 5 o C
用氯乙酸的C-烷化反应可在芳环上引入羧甲基，用铝粉作催化剂
铝 粉 + C l C H 2 C O O H 1 8 5 - 2 1 8 o C
C H 2 C O O H +H C l
用四氯化碳进行C-烷化可用于制备二苯甲烷和三苯甲烷的衍生物。
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。酰基引入氮原子上合成酰胺类化 合物；酰基引入碳原子上合成芳酮或芳醛；硫原子上引入酰基主要 是合成硫酸酯类化合物；氧原子上引入主要是合成酯类化合物，习 惯上把这种氧酰化称为酯化反应。
烷基化反应
R Ar-N+-R
R
季铵盐
R+ + H2O
Ar-N-R + H+ H 仲胺 R+ R
Ar-N+-R H
特点
（1）以R+为活性质点的亲电取代反应；
（2）使用强酸性催化剂以提供质子；
（3）连串反应；
（4）受空间效应的影响，以高碳醇对芳胺进
行N-烷化时，只得到一烷苯胺
（5）可逆反应。
Ar-NH2 + ROH
有机化合物分子中碳原子上的氢被烃 基所取代的反应叫做C-烃化反应。
F-C烷基化反应：
R
烃化剂：烯烃；Βιβλιοθήκη R卤烷； 醇、醛、酮。
HO
H2N
R
R
反应历程：酸催化的亲电取代反应。
2.1.1 用卤烷作烷化剂的C-烷化反应
反应历程
R-Cl + AlCl3
R Cl[AlCl3]
分子配合物
R+ AlCl4-
离子对
慢
ArH
H
快
Ar AlCl4
R
Ar-H 慢
R+ + AlCl4-
烷基正离子
Ar-R + AlCl3 + HCl
• 回顾
在Lewis酸催化作用下，芳烃及其衍生物与烯 烃、卤烷、酰卤、酸酐等活性组分反应形成新的 C-C键的反应，叫做傅氏反应。
引入烷基的反应叫做傅氏烷基化反应； 引入酰基的反应叫做傅氏酰基化反应。
NH2
BrCH2CF3 NaOH
NHCH2CF3
主要产品：N-乙基-N-苄基苯胺
NHC2H5 + ClCH2
第七章烷基化反应
37
工艺条件
反应可在釜式串联反应器或塔式反应器中以间 歇或连续方法进行。
CH3
3 + CH2=CH-CH3 100oC
CH3
AlCl
CH3
氧化酸解 氨解
CH3 NH2
CH3 CH CH3
OH
连续生产时：塔的径高比为1/10,甲苯与丙烯 的摩尔比1/0.5,反应温度100℃，常压，物料平 均停留时间约60分钟。
11
AlCl3使卤烷转变为活泼的亲电质点—烷基正离子
R Cl + AlCl3 δ+ δR Cl : AlCl3
分子络合物
R+
AlCl4-
离子对或离子络合物
液态烃溶剂中 AlCl3能与HCl作用生成络合物，这种 络合物又能与烯烃反应，形成活泼的亲电质点。
HCl (气) + AlCl3 (固)
δ+ δ+ H Cl AlCl3
CH3COCH3,
O
工业上付-克芳烃烷基化反应最常用的烷基化试 剂是烯烃和卤烷，其次是醇，醛和酮相对较少。
7
二、芳环结构对C－烷基化的影响
1，芳环上有给电子基团
（1）烷基，有利于反应 （2）－NH2、－OR、—OH等,与催化剂络合而降低芳 环上的电子云密度而不利于反应。
2，芳环上有吸电子基团
16
其他
ZnCl2、FeCl3、TiCl4等温和催化剂 ZnCl2还广泛用于氯甲基化反应
17
2，质子酸
硫酸、氢氟酸、磷酸、多磷酸、HCl等 可以使烯烃、醛酮质子化，成为活泼的亲电质点
18
（A）硫酸
化学反应中的烷基化反应机理解析
化学反应中的烷基化反应机理解析烷基化反应是一种常见的有机化学反应，其中烷烃与其他原料发生反应，生成含有碳链较长的烷基化产物。
本文将对烷基化反应的机理进行解析，并探讨其在有机合成中的应用。
一、烷基化反应的机理烷基化反应通常在碳-碳键断裂和碳-氢键形成之间进行。
下面以烷基化反应中最常见的卤代烷基化反应为例，来分析其机理。
在卤代烷基化反应中，通常使用卤代烷作为烷基化的底物。
该反应的机理主要分为四个步骤：亲核攻击、离去基团离去、质子转移和亲核加成。
首先，在溶剂的作用下，亲核试剂（如醇、胺等）的亲核攻击发生。
亲核试剂中的亲核基团通过空间取向和电子云密度差异作用于卤代烷基的碳原子上，形成一个新的碳-亲核键。
其次，在亲核攻击之后，离去基团（通常为卤素）发生离去，断裂最初的碳-卤素键。
该离去过程的速率决定了整个反应的速率。
然后，质子转移发生。
在离去基团单独离去后，质子会从溶剂中移动到离去基团原来的位置上，修饰亲核试剂中的亲核基团。
这一步骤的目的是使亲核试剂成为更好的离去基团，以促进下一步的亲核加成。
最后，亲核试剂中的亲核基团与离去基团断裂的碳原子进行亲核加成。
该步骤形成了新的碳-亲核键，生成烷基化产物。
反应的速率和选择性主要取决于亲核试剂的性质和反应条件。
二、烷基化反应的应用烷基化反应在有机合成中有着广泛的应用。
具体而言，它可以用来合成复杂的有机分子、改变分子的溶解性和活性，以及在药物和材料领域进行结构修饰。
首先，烷基化反应可以用来合成复杂的有机分子。
例如，通过选择不同的底物和亲核试剂，可以在不同的位置和方向上引入烷基，实现多样的化学转化。
这对于制备药物和天然产物中的生物活性基团非常重要。
其次，烷基化反应可以改变分子的溶解性和活性。
通过在分子结构中引入烷基，可以增加分子的亲疏水性，从而改变其在溶液中的行为。
这对于药物分子的溶解度和生物可利用性有着重要的影响。
最后，烷基化反应在药物和材料领域中进行结构修饰具有重要意义。
烷基化反应方程式
烷基化反应方程式
主要的烷基化反应包括：卤代烷基化反应、炔烃炔基化反应、芳香化
合物烷基化反应等。
以下分别介绍这些反应的方程式。
1.卤代烷基化反应
卤代烷基化反应是指通过取代卤代烃中的卤原子，引入烷基基团。
卤代烷基化反应的机理分为两步：
(1)卤离子的脱离：R-X+NaOH→R-OH+NaX
(2)烷基化：R-OH+CH3I→R-CH3+HI
其中，R代表烷基基团，X代表卤素，比如氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)等。
2.炔烃炔基化反应
炔烃炔基化反应是指通过取代炔烃中的氢原子，引入烷基基团。
炔烃炔基化反应的机理如下：
炔烃+X2→炔基卤代物+HX
炔基卤代物+CH3MgX→炔基烷基化物+MgX2
其中，X代表卤素，MgX代表有机锂/有机镁试剂。
3.芳香化合物烷基化反应
芳香化合物烷基化反应是指通过取代芳香环上的氢原子，引入烷基基团。
芳香化合物烷基化反应的机理如下：
芳香烃+AlCl3→芳香基卤代物+HCl
芳香基卤代物+CH3MgX→芳香基烷基化物+MgX2
其中，X代表卤素，AlCl3代表路易斯酸。
需要注意的是，以上的方程式只是烷基化反应的一般形式，实际反应中可能存在多种反应途径和副反应。
此外，不同的烷基化反应有不同的条件和催化剂要求，具体反应条件需要根据实际情况进行选择。
总结起来，烷基化反应是一类通过在有机分子中引入烷基基团而改变其化学性质的有机化学反应。
主要的烷基化反应包括卤代烷基化反应、炔烃炔基化反应和芳香化合物烷基化反应。
了解烷基化反应的方程式可以帮助我们理解它们的反应机理以及应用范围。
第四章 烷基化反应
三、碳原子上的烷基化 1、芳环上碳原子的烷基化（Friedel—Cralfs反应）
Ar—H + RX AlCl3 Ar—R + HX
烯烃是好的烷基化试剂，可看成芳烃对烯烃的加成：
Ar
Ar—H
+
C
C
AlCl3
H
—C
C—
OH
+ CH2=CH2
AlCl3
OH C 2H 5
Friedel—Cralfs反应最常用的催化剂：无水三氯化铝
C6H5CH2Cl
（CH3）3COCH2C6H5 70—78%
一般来说，1°卤代烃与醇钠反应，可以得到 良好产率醚。２°、３°卤代烃反应时由于发生 脱卤化氢副反应，因此，生成醚的产率不高
2、烷基—芳基混合醚
RCHX R’
+ R
OH
OH
R
OCHR + R’
H 3O
由于酚具有一定酸性，因此一般用NaOH形成芳 烃氧阴离子，甚至用 K２CO３即可
CH2CHOH C13H27N CH2CHOH CH3
CH3
H2SO4 180 ℃
C13H27N
CH2CH O CH2CH CH3
三、重氮化合物作为烷基化试剂 重氮甲烷（CH2N2）是重要的甲基化试剂，反 应一般在乙醚、甲醇或氯仿中进行，在室温或低 温条件下进行。能够定量地将甲基引入酚、酸、 烯醇的羟基，形成碳氧键。
68%~72%
在氨基化反应中，卤代烷的活性次序为： RI>RBr>RCl>RF R的结构： 伯卤代烷>仲卤代烷>叔卤代烷。 叔卤代烷常常发生消除反应，生成大量的烯烃。 二卤代烷的氨基化反应 ：
Br(CH2)5Br + NH3
第七章 烷基化反应
H C
CH3 AlCl4
HCl (气) + AlCl3 (固)
δ+ δ+ H Cl AlCl3
R
C H
CH2
R
（1）Lewis酸
a. 氯化铝
材料学院·应用化学
无水AlCl3是最广泛使用的付－克反应的催化剂， 由金属铝或氧化铝和焦炭在高温下与氯气作用 而制得，一般为粉状或小颗粒状。
§ 7.2.3 芳环C-烷基化 （2）反应特点
材料学院·应用化学
C-烷基化是连串反应 苯分子引入乙基或异丙基后，进一步烷基化
的速度比苯快1.5~3.0倍。
C-烷基化反应是可逆反应，烷基的转移 烷基的异构化，烷基可能发生重排
§ 7.2.6 醇、醛和酮的C-烷基化
材料学院·应用化学
HO
CH3 C CH3
OH + H2O
§7.3 O-烷基化反应
材料学院·应用化学
O-烷基化：醇或酚和烷基化试剂发生反应，在醇 或酚的氧原子上引入烷基，生成醚的反应。
烷基化剂：
卤代烷 强酸的酯类 醇 环氧乙烷
§7.3 O-烷基化反应
§ 7.3.1 卤代烷的O-烷基化 （1）卤代烷烃的O-烷基化
优点：副反应少；易分离回收循环使用。 缺点：温度不能过高；易发生溶胀；失效后不 易再生。
（4）酸性氧化物
材料学院·应用化学
这类催化剂主要用于气相催化烷基化反应。
单独催化剂活性很小，以适当比例配合的
SiO2-Al2O3具有良好的催化活性；
硅铝催化剂可以是天然的，也可以是合成的； 工业硅铝催化剂通常含有三氧化二铝10%~15% 及二氧化硅 85%~90%。
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
烷基化反应wanjihua
+
CH2CH3
H
+
用醇烷基化时，当以质子酸作催化剂，醇和氢质子首先结合成质子化醇， + + 然后再离解成烷基正离子和水。CH3CH2OH + H+ CH3CH2 + HOH CH3CH2OH2 用卤代烷烷基化反应时，Lewis催化剂使卤烷极化，形成碳正离子（有 + 可能发生重排）。 + 重 重
H3C CH2 CH2 Cl
+
H3C C CH3 CH3 ＞ H3C
+
CH CH3 ＞ H3C
+
CH2
仲 仲仲 仲 仲
叔 仲仲 仲 仲 仲仲
伯仲 仲 仲 仲
2. 完成下列反应方程式：
CH3
(1)
+
H3C
AlCl3 Cl
H3C
H2SO4
CH3
+
CH
H-Cl
(2) CH3 (3)
+
H3C
CH2
CH2
OH
CH3
+
H-OH
CH3
CH 3
+
H
H3C
CH
CH3
+
H-Cl
仲 仲仲 仲 仲
用烯烃烷基化反应时，催化剂使烯烃分子生成活泼亲电质点碳正离子。
R CH CH2
+
+
H R
+
CH CH3
★ 1．C－烷基化反应历程
复习《有机化学》相关内容。 1. 将下列碳正离子的稳定性进行排序：
+
H3C CH CH3
+
H3 C C CH3 CH3
第十章烷基化反应
醛、酮对芳环C的烷基化反应
酮不如醛活泼，只能用于芳胺和酚的C的烷基化。
2 a c i d O H C H C C H H O + 3 3
O C H 3 C C H 3 O H
双酚A的合成
2 A c i d + C C l C H 3
O C H C C l3+ H O 2
三氯乙醛、苯和浓硫酸按1:3:1混合，在0-10℃滴入发烟硫酸，得到医 药中间体二苯基三氯乙烷。
反应历程
催化剂：路易斯酸、质子酸 （1）路易斯酸：三氯化铝
A、新鲜制备的升华无水三氯化铝几乎不溶于烃类，并且对用 烯烃的C烷基化反应没有活性，必须有少量水分或氯化氢存在， 才能显示催化活性。 B、无水三氯化铝吸水性很强，遇水立即分解释放出氯化氢和 大量的热甚至引起爆炸；接触空气会吸潮结块，失去催化活性， 因此应储存在隔绝空气的密闭容器中。 C、工业生产使用的是一定粒度的颗粒状三氯化铝，既不易吸 潮，还可避免颗粒太小引起反应初期反应过于激烈。
C l4 F+C Z n C l2 -5 -0 C
O
C l F C C l F+ 2 H C l
+ H O 2
O F C F+ 2 H C l
卤烷的C烷基化反应历程
H
+ R A l C l + 4
s l o w
q u i c k
R H C l A l C l + + 3
+ R A l C l 4
当R为叔烷基或仲烷基时，较容易生成R+；当R为伯烷基时，往往不 生成R+，而是以分子络合物参与反应。
+ 2 C H = C H 2 2 O 3 0 0 C , 6 . 5 7 M P a , 1 1 5 m i n
烷基化反应
F-C 烷基化反应
全名叫福瑞德―克拉夫反应、就是苯环上发生的酰基化或烷基（乙、丙稀等）化 反应 。
在苯环上引入酰基或 者烷基，常用路易士酸或质子酸催化，最长用的无水三氯化铝（A1C13）催化剂，是苯环衍生化的 重要 反应。
烷基化反应∶1、把烃基引入有机化合物分子中的C、N、O（氢、氮等）原子上的反应称为烷基化反应，也可简
称烷化。
2、利用加成或置换反应将烷基引入有机物分子中的反应过程。
烷基化反应作为一种重要的合成手
段广泛应用的于许多化学工生产过程。
3、烷基—即饱和烃基、是烷烃分子中失掉一个氢原子后剰余的烃基（如甲基、乙基等）,烯烃是
最便宜和活泼的烷基化剂，常用的烯烃有乙烯、丙烯等。
重要。
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CH2
+ HCl
六、用醇对芳环的C－烷基化
• 醇类是反应能力较弱的烷基化剂，它 们只适用于活泼芳族化合物(例如苯胺、 苯酚和萘等)的C-烷基化。 • 常用的烷基化催化剂有路易斯酸和质子 酸等。 • 1．用醇对芳胺的C-烷基化
NH2
C4H9OH H2O ZnCl2催化 210℃， 0.8MPa
NHC4H9
CH3 C O + 2 OH CH3 CH3
H 催化 脱水缩合
HO
C CH3
OH + H2O
（双酚A）
8.3 N-烷基化
• 定义：氨、脂肪族或芳香族胺类氨基上的氢原 子被烷基取代，或者通过直接加成而在氮原子 上引入烷基的反应叫N-烷基化反应。 • 这是制取各种脂肪族和芳香族伯、仲、叔胺的 主要方法，其反应通式如下：
OH OH (CH3)2CHOH +
磷酸催化 二甲苯溶剂回流
OH OH + H2O C(CH3)3
七、用醛类对芳环的C-烷基化
• 1、醛对酚类的C-烷基化 • 甲醛与过量苯酚在无机酸催化作用下反应， 可制得4,4'-二羟基二苯甲烷(双酚F)：
H C H O+ OH
H
H HO C H OH + H2O
4、用醛或酮的N-烷基化
• 氨或胺类化合物和许多醛或酮可发生还 原性烷基化，即伴随有还原反应的烷基 化反应，其化学反应通式如下：
H R C O H + NH3
H2O
R C NH
亚胺
还原剂
RCH2NH2
伯胺
R R
/
R C O + NH3
H2O
R
/
C
亚胺
NH
还原剂
R R
/
CHNH2
伯胺
H R C O
H + RCH2NH2
Ar NH2 + R ArNHR + R ArNR2 + R X X X ArNHR + HX ArNR2 + HX ArNR3 X
例如：
C 2H 5 N H + ClCH2C6H5 N C 2H 5 CH2C6H5 HCl
R Cl
+
(CH3)2NH
NaOH 130~140 C
O
RN(CH3)2
仲胺
OH CH3 + CH2 C CH3
阳离子交换树脂 80～240℃
OH
C(CH3)3
• 3．苯胺的C-烷基化 • 用此法制得的重要产品是2,6-乙基苯胺。 它是重要的农药中间体，又是汽油抗爆 剂和橡胶抗臭氧剂。
NH2 + 2CH2 CH2
(C2H5)2AlCl 300℃ ， 6.5～7.0MPa 115min
H2C CH2 O k1 H2C CH2 O K2
R NH2
R
NHCH2CH2OH
R
N(CH2CH2OH)2
• 而某些叔胺与环氧乙烷作用还可以制得 季铵盐。例如：
CH3 C18H37 N CH3 + H2C O CH3 C18H37 N CH3 CH2CH2OH NO3
CH2 + HNO 3
异丙醇介质 90～110℃
H2SO4
C6H5NH2 + 2CH3OH
C6H5N(CH3)2
• 2、用卤烷的N-烷基化
• 卤烷的反应活性比醇强，它是一类活泼的烷基 化剂，当需要在氨基氮原子上引入长碳链烷基 时，常用卤烷作烷基化剂。 • 对于难以烷基化的胺类，如，间氨基苯磺酸或 硝基芳胺等也要求使用卤烷作烷基化剂。 • 用卤烷进行的N-烷基化反应是不可逆的，可以 用以下通式来表示：
三、催化剂
• C－烷基化反应是在催化剂存在下进行的亲电 取代反应。 • 1、一类是路易斯酸，主要是金属卤化物，其 中最重要的是AlCl3、BF3和 ZnCl2 。 • （活泼 活泼 温和 ） • 2、另一类是质子酸，其中主要是氯氟酸、硫 酸和磷酸等。 • （它们的催化作用是使烯烃、醇、醛和酮等C烷基化剂质子化，转变成亲电质点 ）
四、用烯烃对芳环的C-烷基化
•
在C-烷基化反应中，烯烃是最便宜和 活泼的C-烷基化剂，广泛应用于工业上 芳烃、芳胺和酚类的C-烷基化。 • 常用的烯烃有乙烯、丙烯和长链-烯烃， 可以分别大规模制取乙苯、异丙苯和高 级烷基苯。
• 1．芳烃的C-烷基化 • ① 异丙苯 • 异丙苯的主要用途是再经过氧化和分解， 制备苯酚和丙酮。 • 工业上丙烯和苯的连续烷基化用液相和 气相两法均可生产。 • 所用的苯需预先脱硫，以免影响催化剂 的活性。
CH3
④
芳环上取代基的影晌
• 芳环上的C-烷基化是亲电取代反应。 • 当芳环上有提供电子的烷基时，使反应容 易进行。 • 当芳环上含有吸电基时，它使芳环钝化。 • 如果在芳环上同时有致活和致钝的取代基 时，则付氏反应常常可以顺利完成。 • 硝基苯不能发生C-烷基化反应，但它可以 作C-烷基化的溶剂。
HCl
CH3 C18H37 N CH3 + C6H5CH2Cl
异丙醇介质 90～110℃
CH3 C18H37 N CH3 CH2C6H5 Cl
阳离子表面活性剂
• 3、环氧乙烷的N-烷基化
• 环氧乙烷是活泼的烷基化剂，其分子具有三元 环结构，容易开环，与氨基氮原子上的氢发生 加成反应，在氮原子上引入羟乙基，故又称羟 乙基化。例如：
H2O
R C N CH2R
亚胺
还原剂
(RCH2)2NH
仲胺
作业
• 1．何谓烷基化？芳环上的C-烷基化有什 么特点？ • 2．试举例说明N-烷基化合成的精细化学 品。
2、卤烷烷基化 3、醇烷基化 4、醛和酮烷基化
• 机理：芳烃上的C-烷基化反应都属于亲 电取代反应。
烯烃 卤烷 醇
+ CH2 CH3 H
慢
C2H5 +
快
C2H5 + H
R OH + H
质子化
离解
R OH2
H C OH R
R + H2O
H
醛酮
C R
O + H
质子化
H Ar H + C OH R
H2O 脱水缩合
NH3 + R Z RNH2
/ /
RNH2 + HZ RNHR + HZ RNR2
/ /
+ R Z
RNHR + R Z
+ HZ
式中R-Z代表烷基化剂，包括醇、卤烷、酯等化合物。
• 1、用醇类的N-烷基化
• 醇的烷基化活性较弱，所以反应需在较强烈的 条件下才能进行。（相当于亲电取代反应历程） • 但某些低级醇（甲醇、乙醇）价廉易得，所以 工业上仍常选作活泼胺类的烷基化剂。 如
1、概述 2、烷基化反应的基本原理
第八章
（芳环上的C-烷基化反应、 氨或胺上的N-烷基化反应） 3、烷基化方法（用卤烷的 烷基化、用烯烃的烷基化、 用醇、醛和酮的烷基化、
烷基化反应
用环氧乙烷的N-烷基化和
C-烷基化） 4、应用实例。
要求和重点：
1、掌握烷基化的特点和方法
2、了解催化剂的种类及特点
8.1
8.2 芳环上的C-烷基化反应
一、 C-烷基化反应
定义：C-烷基化是在催化剂作用下往芳环上引入
烷基制备取代烷基芳烃的过程。
•
• 卤烷、烯烃是常用的较强的烷基化剂。 烯烃的优点：最便宜、来源最广的原料 • 醇、醛和酮都是较弱的烷基化剂
主要为付－克反应 (Friedel-Crafts反应)：
1、烯烃的烷基化
异构化 ZnCl2催化 2.2MPa 240℃，
NH2
C4H9
• 2．用醇对酚类的C-烷基化 • 醇和酚在硫酸催化剂的存在下加热，一般只发 生酚羟基的O-烷基化反应，而生成酚醚。 • 但是，用叔丁醇或异丁醇时，它在加热下可脱 水成异丁烯，并与酚类发生C-烷基化反应。 • 例如，将邻苯二酚、叔丁醇在磷酸催化剂存在 下，在二甲苯溶剂中回流可制得对叔丁基邻苯 二酚：
OH H5C2 C2H5Leabharlann 五、用卤烷对芳环的C-烷基化
• 卤烷是活泼的C－烷基化试剂，工业上一般使 用的是用氯烷。 • 但由于氯烷没有烯烃易得，因此其应用逐渐减 少。 • 制备不对称的二苯甲烷衍生物时，需要用氯苄 或它的取代衍生物作C-烷基化剂。例如
Cl
CH2Cl +
ZnCl2催化 85～90℃
Cl
CH3 + CH3 CH CH2
AlCl3
CH CH3
• ② 十二烷基苯 • 十二烷基苯是生产合成洗涤剂十二 烷基苯磺酸钠的中间体。
• 由苯制十二烷基苯的烷基化剂有四种， 即仲氯十二烷（C10～C14）、聚四丙烯 (C9～C15)、十二内烯烃(C10～C14)和α 十二烯(C10～C14)。
• 2．酚类的C-烷基化 • 烯烃与酚类在酸性催化剂存在下发生C-烷基化 反应，而不是O-烷基化反应。 • 烷基酚是重要的有机中间体，很多烷基酚本身 就是精细化工产品，如叔丁基酚是抗氧剂， 2,6-二甲酚是聚苯氧树脂的单体等。 • 常用的催化剂是浓硫酸、强酸性阳离子交换树 脂、活性白土和BF3-乙醚络合物等。 • 烷基主要进入酚羟基的对位。例如：
H Ar C R
H
Ar H H
Ar C R
Ar
二、芳环上C一烷基化反应特点
• ① C—烷基化可发生连串反应
② C一烷基化是可逆反应
CH(CH3)2 + CH(CH3)2
转移烷化
CH(CH3)2 2
③ 烷基正离子可能发生重排
CH3 CH2 CH2
异构化 (氢转移重排) 伯碳正离子 仲碳正离子