第七章 烷基化反应
第七章 烷基化反应
O—H
+ AlCl3
-HCl
OAlCl2
O=AlCl2
酚类烷基化时不能用ＡlCl３催化
三氟化硼：活泼的催化剂 ，可用于酚类的Ｃ－烷化 其他路易斯酸： 如ZnCl2 、FeCl３、TiCl4是温和催化剂，用于含 强供电基芳烃的Ｃ－烷化
质子酸
HF>H2SO4>P2O5>H3PO4
硫酸 广泛应用于烯烃、醇、醛和酮为烷化 剂的Ｃ－烷基化。 注意硫酸浓度的选择
R2NH + H
R2NH + R
R2N H
R
R 3N + H
R3N + R
• 酸催化的亲电取代
R 4N
• 连串反应，可逆反应。
胺的碱性越强，反应越易进行。碱性：脂肪 胺＞氨＞芳胺。 乙醇、异丙醇、丁醇等。
醇类是弱烷化剂，用于引入短碳链，如甲醇、
用醇N—烷化反应的反应条件： 用醇作烷基化剂一般进行液相反应：高压 釜，200-230℃，一定压力，催化剂（常用 酸性如浓硫酸、PCl3等）
醇对芳胺的Ｃ－烷基化
NH2
+C4 H9OH, -H2O ZnCl2 210 C, 0.8MPa
o
NHC4H9
异构化 ZnCl2 o 240 C, 2.2MPa
NH2
C4 H9
因此，芳胺的Ｃ－烷基化都在较高温度 （250℃以上）进行。
醇对酚的Ｃ－烷基化
OH
+ CH3OH
浓硫酸 回流6h
OCH3
+ H2O
6位
7.2.3 催化剂
路易斯酸 主要是金属的卤化物，其中最常用的是三 氯化铝； 质子酸 最主要的是氢氟酸、硫酸和磷酸。 其他类型的催化剂 如酸性氧化物、烷基铝、阳离子交换树脂等
烷基化与酰基化反应
H
HN
R+
H HN R
H
RN
H+
H
H
H
H
RN
R+
H
H RN R
H
R
RN
H+
H
R
RN
R+H来自R RN R路易斯酸：AlCl3＞FeCl3＞SbCl5＞SnCl4＞BF3＞ TiCl4＞ZnCl2 质子酸：HF＞H2SO4＞P205＞H3PO4、阳离子交换 树脂
酸性氧化物：SiO2-Al2O3、分子筛、M(Al2O3·SiO2) 烷基铝
三氯化铝是最常用的傅－克反应催化剂，其 优点是价廉易得，催化活性好。缺点是有铝盐废 液生成，有时由于副反应而不适用于活泼芳香族 化合物(如酚、芳胺类)的烷基化反应。
b、当环上有-NH2、-OR、-OH等给电子基团时， 因其可以与催化剂络合，而降低芳环上的电子云 密度，不利于烷基化反应的进行。
c、当环上有卤原子、羰基、羧基等吸电子基时， 则不容易进行烷基化反应。
此时，必须选用多量的强催化剂和提高反应温 度，才能进行烷基化反应。
d、当芳环上有硝基时，烷基化反应就不能进行， 但是由于硝基苯能溶解芳烃和三氯化铝，因此可以 用作反应的溶剂。
2.烯烃 烯烃也是最常见的烷基化剂。一般可用三氯化铝
作催化剂，也可用三氟化硼、氟化氢作催化剂，效 果也很好。
3.醇类
醇类也可作烷基化剂，但催化剂选用硫酸、氯化 锌较多。
醚类虽然也可参与烷基化反应，但应用较少。
4.关于C-烷基化反应应注意的两个问题
（1）芳环上的取代基对C-烷基化反应影响。
a、当环上有烷基等给电子基团时，烷基化反应容易 进行。
原子上引入脂肪族或芳香族酰基的反应。酰基是指从含氧酸的 分子中除去羟基后所剩余的基团。
第七章烷基化反应及其工艺
2O
N
CH2
[H]
NH CH3
还原利用 Zn＋ HCl / HCOOH/ H2 + Cat Ni / Co + RhCl3 等
§7.4 O－烷基化反应
Cl
+
烷氧基化 ROH
OR
OH
+
O－烷基化 RCl
OR
O烷基化剂的类型主要有
卤代烃 酯（硫酸酯、磺酸酯） 环氧乙烷 醇或酚（直接脱水成醚）
一、N－烷化剂
醇和醚：甲醇、乙醇、甲醚、乙醚、异丙醇、丁醇等 卤烷：氯甲烷、碘甲烷、氯乙烷、溴乙烷、氯苄、氯
乙酸、氯乙醇等
酯类：硫酸二甲酯、硫酸二乙酯、磷酸三甲酯、对甲
苯磺酸甲酯等
环氧化合物：环氧乙烷、环氧氯丙烷 烯烃衍生物：丙稀腈、丙烯酸、丙烯酸甲酯 醛酮：各种脂肪族和芳香族的醛酮
1，烯烃烷基化
三氯化铝与盐酸生成络合物以后，其质子与烯烃的加成符合
马尔科夫尼科夫规则
CH3 CH CH3
CH3 C CH3 CH3
2，卤烷的烷基化
3,芳烃烷基化反应的特点
（1）C－烷基化是连串反应 （2）C－烷基化反应是可逆反应 （3）烷基可能重排
1-氯丙烷与苯反应产物 烷基的转移和歧化
3，醇类
一般选用硫酸、氯化锌作催化剂
4，醛、酮
醛、酮烷化剂§7.2 C－烷基化反应
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 （2）－NH2、－OR、—OH等
2，芳环上有吸电子基团
（1）－X、羰基、羧基等 （2）硝基（－NO2），腈基（－CN）
（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。
烷基化反应及其工艺
§7.1概述
一、定义
二、种类
烷基化种类
1，C－烷基化
2，N－烷基化
3，O－烷基化
C－H → C－R N－H → N－R O－H → O－R
§7.2 C－烷基化反应
一、C－烷化剂 1，卤烷卤烷 作C-烷化剂 2，烯烃
乙烯、丙稀、异丁烯；一般AlCl3作催化剂，也可用BF3、HF
H2C(H2C) 16H3C NH
H2C(H2C) 16H3C
2CH 3Cl
H2C(H2C) 16H3C H2C(H2C) 16H3C
N+
CH3 ·Cl－
CH3
3，用酯类烷化
硫酸酯（ROSO2OR）、磷酸酯、芳磺酸 酯等
沸点高，故可在常压下进行；当价格比 醇和卤代烃高 ； ArNH2 ＋ ROSO2OR → ArNHR ＋ ROSO2OH ←需要碱中和生成的酸 ArNH2 ＋ ROSO2ONa → ArNHR ＋ NaHSO4 难于进行
三氯化铝与盐酸生成络合物以后，其质子与烯烃的加成符合 马尔科夫尼科夫规则
CH3 CH
CH3
CH3 C CH3 CH3
2，卤烷的烷基化
Байду номын сангаас
3,芳烃烷基化反应的特点
（1）C－烷基化是连串反应
（2）C－烷基化反应是可逆反应烷基的转移和歧化
（3）烷基可能重排
1-氯丙烷与苯反应产物
四、烷基化反应实例
C、酮类的C－烷基化（如双砜A）
2
+ OH
O H3C C CH3
H2SO 4 或 HCl
HO
CH3
C
OH
CH3
工艺流程教材 P77-7-4
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。
OH
2NaOH
-2 H2 O
ONa
2 CH3 Cl 2 NaCl
OCH3 OCH3
OH
ONa
★2．用酯的O－烷基化
硫酸酯及磺酸酯均是活性较高的良好烷化剂。它们的共同优点是高沸点， 因而可在高温、常压下进行反应，缺点是价格较高且毒性较大。但对于产量 小、价值高的产品，常采用此类烷基化剂。特别是硫酸二甲酯应用最为广泛。
O 烷基化反应 用卤代烷发生 O－烷基化反应分类： O 烷基化反应 用硫酸二甲酯发生 用环氧乙烷发生 O 烷基化反应
★1．用卤烷的O－烷基化
此类反应容易进行，一般只要将酚先溶解于稍过量的苛性钠水溶液中， 使它形成酚钠盐，然后在适中的温度下加入适量卤烷，即可得良好收率的产 物。如：
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
一、芳环上的C－烷基化反应
芳环上的C－烷基化是在催化剂作用下直接向芳环碳原子上引 入烷基的反应，也称为Friedel－Cartfts反应，简称付氏烷基化反应。 利用这类烷基化反应可以增长碳链，合成一系列烷基取代芳烃如 十二烷基苯等塑料、医药及合成洗涤剂的原料。
烷基化反应实例分析例题和知识点总结
烷基化反应实例分析例题和知识点总结在有机化学领域，烷基化反应是一类非常重要的反应，它在合成各种有机化合物方面有着广泛的应用。
接下来，我们将通过一些具体的实例来深入分析烷基化反应，并对相关的知识点进行总结。
一、烷基化反应的基本概念烷基化反应是指在有机化合物分子中的某个原子（通常是氮、氧或碳原子）上引入烷基（通常是甲基、乙基等）的过程。
这个反应通常需要在一定的条件下进行，例如在催化剂的存在下，或者在特定的溶剂中。
二、烷基化反应的类型1、碳烷基化反应FriedelCrafts 烷基化反应：这是最常见的碳烷基化反应之一。
它是在路易斯酸（如氯化铝）的催化下，芳烃与卤代烷发生反应，生成烷基芳烃。
例如，苯与氯乙烷在氯化铝的催化下反应，生成乙苯。
羰基化合物的烷基化反应：醛、酮等羰基化合物在碱性条件下与卤代烷反应，发生烷基化。
例如，丙酮在氢氧化钠存在下与碘甲烷反应，生成 2-甲基-2-甲氧基丙烷。
2、氮烷基化反应胺的烷基化反应：胺类化合物与卤代烷在碱性条件下反应，生成烷基胺。
例如，苯胺与碘甲烷反应，生成 N甲基苯胺。
3、氧烷基化反应醇的烷基化反应：醇与卤代烷在碱性条件下反应，生成醚。
例如，乙醇与溴乙烷在氢氧化钠存在下反应，生成乙醚。
三、烷基化反应的实例分析例 1：苯与氯乙烷的 FriedelCrafts 烷基化反应反应式：｀｀｀C6H6 ＋CH3CH2Cl → C6H5CH2CH3 ＋ HCl｀｀｀反应条件：通常在无水氯化铝作为催化剂，在惰性溶剂（如二氯甲烷）中进行。
反应机理：首先，氯化铝与氯乙烷作用，形成碳正离子：｀｀｀CH3CH2Cl ＋AlCl3 → CH3CH2+ ＋ AlCl4-｀｀｀然后，碳正离子进攻苯环，形成共振稳定的碳正离子中间体：｀｀｀C6H6 ＋CH3CH2+ → C6H5CH2CH3+｀｀｀最后，质子从碳正离子中间体上脱去，生成乙苯：｀｀｀C6H5CH2CH3+ → C6H5CH2CH3 ＋ H+｀｀｀例 2：苯胺与碘甲烷的氮烷基化反应反应式：｀｀｀C6H5NH2 ＋CH3I → C6H5N(CH3)H ＋ HI｀｀｀反应条件：在碱性条件（如氢氧化钠）下进行。
第七章烷基化与酰基化反应-PPT精选文档
－ + σ σ R C l : A l C l R A l C l 3 4 子 对 或 离 子 络 合 物 分 子 络 合 物 离
慢 RA l C l 4
H R σ 络 合 物 A l C l 4
快
R H C l+ A l C l 3
一般认为，当R为叔烷基或仲烷基时，比较容易生 成R＋或离子对，当R为伯烷基时，往往不易生成R＋， 而是以分子络合物参加反应。
烷基铝
三氯化铝是最常用的傅－克反应催化剂，其 优点是价廉易得，催化活性好。缺点是有铝盐废 液生成，有时由于副反应而不适用于活泼芳香族 化合物(如酚、芳胺类)的烷基化反应。 烷基铝的特点是能使烷基有选择地进入芳环 上氨基或羟基的邻位。
7.1.3 C-烷基化反应历程
1. 用烯烃烷基化
用烯烃烷基化，在用三氯化铝作催化剂时， 还必须有微量能提供质子的共催化剂如氯化氢存 在，才能进行烷基化反应。
第七章 烷基化与酰基化反应
烷基化反应是指在有机化合物分子中的C、N、O等原
子上引入烃基的反应，包括引入烷基、烯基、炔基、芳基等， 其中以引入烷基最为重要。广泛的烷基化还包括在有机化合 物分子中的C、N、O原子上引入羧甲基、羟甲基、氯甲基、 氰乙基等基团的反应。
酰基化反应是指在有机化合物分子中的C、N、O、S等
7.1.2 催化剂
芳香族化合物C-烷基化反应最初用的催化剂 是三氯化铝，后来研究证明，其他许多催化剂也有 同样的催化作用。现经常采用的有如下几种：
路易斯酸：AlCl3＞FeCl3＞SbCl5＞SnCl4＞BF3＞ TiCl4＞ZnCl2
质子酸：HF＞H2SO4＞P205＞H3PO4、阳离子交换 树脂 酸性氧化物：SiO2-Al2O3、分子筛、M(Al2O3· SiO2)
7烷基化反应
•
烷基铝
• •
用烯烃作烷基化剂时的催化剂； 特点：能使烷基有选择地进入芳环上氨基或羟 基的邻位。 常用：酚铝A1(OC6H5)3、苯胺铝Al(NH C6H5)3、 烷基铝A1R3或烷基氯化铝AlR2Cl（其中的烷基 必须和要引入的烷基相同）。
•
7.1.3 C-烷基化反应历程
• 基本历程
I.
催化剂的作用下使烷基化剂强烈极化成为 活泼的亲电质点 亲电质点进攻芳环生成σ-络合物
•
酸性氧化物：
SiO2—Al2O3、分子筛、M(A12O3· 2) SiO
•
烷基铝
路易斯酸
•
•
共同特点：催化剂分子都有一个缺电子的中 心原子。 AlCl3与卤烷作用：
δ+
δ-
RCl+AlCl3
•
R
Cl AlCl3
分子络合物
R+
AlCl4
离子对或离子络合物
AlCl3与HCl、烯烃作用： +
δ
HCl：共催化剂
醇类
•
CH3OH, C2H5OH, n-C4H9OH, C12H25OH, CH3OCH3, C2H5OC2H5； 催化剂：选用硫酸、氯化锌较多。
•
7.1.1 C-烷基化剂 醛&酮
•
HCHO, CH3CHO, C3H7CHO, Ph-CHO, CH3COCH3
芳香族化合物 &芳杂环化合物
•
易烷基化： 并环与稠环体系；烷基等给电子基团，-NH2 、-OR、 -OH等可络合基团除外； 不易烷基化： 卤素、羧基、羰基等吸电子基；有硝基时，不能烷基 化，可作溶剂。
δ-
HCl(g)+AlCl3(s)
烷基化反应实例分析例题和知识点总结
烷基化反应实例分析例题和知识点总结在有机化学领域，烷基化反应是一类非常重要的反应，它在合成各种有机化合物中发挥着关键作用。
本文将通过一些实例分析，深入探讨烷基化反应的相关知识点。
一、烷基化反应的基本概念烷基化反应是指将烷基（通常是甲基、乙基等）引入有机分子中的反应。
这个过程通常涉及亲电试剂与亲核试剂之间的相互作用。
常见的亲电试剂包括卤代烷、醇、烯烃等，而亲核试剂则通常是芳香族化合物、含氮或含氧的杂环化合物等。
二、烷基化反应的机理以卤代烷与芳香族化合物的反应为例，其反应机理通常包括以下步骤：首先，卤代烷在路易斯酸（如氯化铝）的作用下形成碳正离子。
然后，碳正离子作为亲电试剂进攻芳香族化合物的π电子体系，形成σ络合物。
最后，σ络合物失去一个质子，得到烷基化产物。
三、烷基化反应的实例分析1、苯与氯乙烷的烷基化反应在氯化铝的催化下，苯与氯乙烷发生反应，生成乙苯。
化学方程式为：C₆H₆＋ CH₃CH₂Cl → C₆H₅CH₂CH₃＋ HCl这个反应中，氯乙烷在氯化铝的作用下产生乙基碳正离子，然后乙基碳正离子进攻苯环，形成乙苯。
2、苯胺与卤代烷的烷基化反应苯胺是一种含氮的芳香族化合物，它可以与卤代烷发生烷基化反应。
例如，苯胺与碘甲烷反应生成 N甲基苯胺。
反应式为：C₆H₅NH₂＋ CH₃I → C₆H₅N(CH₃)H ＋ HI在这个反应中，碘甲烷在适当条件下形成甲基碳正离子，与苯胺的氮原子发生亲电取代反应。
3、吡啶与卤代烷的烷基化反应吡啶是一种含氮的杂环化合物，也能进行烷基化反应。
以吡啶与氯乙烷的反应为例，生成 N乙基吡啶。
反应方程式为：C₅H₅N ＋ CH₃CH₂Cl → C₅H₄N(CH₂CH₃) ＋ HCl四、烷基化反应的影响因素1、试剂的活性卤代烷的活性通常与卤素的种类有关，碘代烷的活性最高，氯代烷的活性相对较低。
2、催化剂常用的催化剂如氯化铝、氯化锌等，其用量和性质会影响反应的进行。
3、溶剂溶剂的选择对反应也有重要影响，有些溶剂可以促进反应，而有些可能会抑制反应。
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
烷基化反应-第七章习题
第七章烷基化反应1.芳环上的C—烷基化反应有何特点？对于制备单烷基化合物有何利弊？答：C-烷基化反应主要有三个特点：连串反应、可逆反应而且烷基可能发生重排。
对单烷基化合物的影响（以苯的烷基化为例）：首先，因为是连串反应，生成的单烷基苯很容易进一步烷基化成为二烷基苯或多烷基苯，不利于单烷基化合物的制备；其次，因为是可逆反应，如果反应系统中苯大大过量，会促使生成的多烷基苯向单烷基苯转化。
2.下列情况完全符合C-烷化反应规律的是：（ B ）A.亲电取代反应，可逆反应，只能发生一取代。
B.亲电取代反应，可逆反应，烃基易发生重排。
C.亲核取代反应，不可逆反应，产物易发生异构。
D.亲核取代反应，可逆反应，催化剂用量至少与芳烃等摩尔。
3. 完成下列反应，写出产物或注明反应条件A．答：质子酸催化剂下，用烯烃作为烷基化剂的C-烷基化反应。
B．C(CH3)3答：无水三氯化铝催化作用下，用烯烃作为烷基化剂的C-烷基化反应。
产物是烯烃中没有氢原子的C与苯环相连。
OCH3C．H2N答：用硫酸二甲酯的O-烷基化反应，没有碱作为催化剂，反应较难进行；有碱作为催化剂可以发生反应，生成间氨基-苯甲醚。
D．答：用醇作为烷基化剂的C-烷基化反应，需要用路易斯酸如无水三氯化铝或质子酸作为催化剂。
因为醇是反应能力较弱的烷基化剂，而氯原子的存在又降低了苯环的电子云密度，因此这个反应的难度较大，需要活泼的催化剂无水三氯化铝的催化作用，并且需要加热才能完成。
CH3E．OCH 3答：这是用卤烷的O-烷基化反应，会生成对甲基-苯甲醚。
CHCHBrF．CH2OCH2CH3答：O-烷基化反应，溶剂是乙醇，烷基化剂是芳香卤化物，需要比较的是氯和溴那个更容易被取代。
O-烷基化时氧原子带有未成对电子，所以与卤素相连的碳上正电荷越多，反应越容易进行，不饱和双键上带有PI电子共轭体系，电子云密度较高，因此较难反应。
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%。
烷基化反应-课件_图文
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 ：
2、制备纯伯胺几种方法： （1）盖布瑞尔（Gabriel）合成法
（2）德来潘（Delepine）合成法
该反应分两步进行： 第一步生成环六亚甲基四胺复盐， 再将复盐溶于EtOH，高温用盐酸水介，去除溶剂 和生成的甲醛缩二乙醇后，即得到1°胺的盐酸盐。
23卤代烃反应时由于収生脱卤化氢副反应因此生成醚的产率丌高2烷基芳基混合醚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即可除草剂24滴丁酯中间体的合成
烷基化反应-课件_图文.ppt
烷基化反应:指把饱和、不饱和、脂肪、芳香、 等各种取代基团的烷基引入化合物分子中的氧、氮、 碳原子上的反应
在碱催化下： 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 例如：杀菌剂十三吗啉（Tridemorph）的合成：
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。
二、磺酸酯作烷基化试剂 磺酸酯的制备都是从磺酰氯开始:
第三节 其它烷基化试剂 一、醇类烷基化试剂
二、环氧乙烷类化合物的羟乙基化 1、在氧原子上引入羟乙基 在酸催化下：
酸催化下是SN１反应 由于R基的性质可有两种方式断裂，得两种羟乙基化合物:
若R为给电子基，反应按（１）进行，产物主要为伯醇； 若R为吸电子基，反应按（２）进行，主要产物为仲醇。
第七章烷基化与酰基化反应
R R N R H+
R R N R
H2, CuO, Cr2O3 RNH2 + CH3OH 200℃, -H2O
R R+ R N R
CH3OH -H2O
R
RNHCH3
RN(CH3)2
甲醚是合成甲醇时的副产物，也可用作烷基化 剂，其反应式如下：
NH2 (CH3)2O Al2O3 230℃ NHCH3 + CH3OH
7.3.4 用环氧乙烷的O-烷基化
环氧化合物易与醇发生开环反应，生成羟基醚。开环 反应可用酸或碱催化，但往往生成不同的产品。酸及碱催 化开环的反应过程是不相同的：
RHC O
CH2
H+
RCHCH2OH
R'OH
RCHCH 2OH OR'
RHC O RCHCH 2OR' OH CH2
H+
R'O-
RCHCH2OR' O-
7.4.3 用羧酸酐的N-酰化
用羧酸酐对胺类进行酰化反应的通式是：
1、反应时没有水生成，因此是不可逆的。 2、酸酐的酰化活性较羧酸为强，除了能用于酰化脂 肪族或芳香族伯胺外，还能用于较难酰化的胺类，如 仲胺、以及芳环上含有吸电子基团的芳胺类。 3、最常用的酸酐是乙酐，由于其酰化活性较高，在 20～90℃时反应即能顺利完成，酸酐的用量一般过量 5～10％。
在氢氧化钾和相转移催化剂聚乙二醇-400存在 下，酚类与卤代烷的反应非常顺利：
OH 聚乙二醇－ 400 + CH3I + KOH CH2Cl2,H2O OCH3
7.3.2 用酯的O-烷基化
硫酸酯及磺酸酯均是良好的烷基化剂。在碱性 催化剂存在下，硫酸酯与酚、醇在室温下即能顺利 反应，并以良好产率生成醚类：
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总结：
低级醇价格便宜，供应量大，工业上适用 于活泼芳胺的烃化，但反应往往要求相当 高的反应温度，并用催化剂加速反应，条 件较激烈。
二、用卤烷的N—烷基化反应
卤烷是N—烷基化常用的烷基化剂，其反 应活性较醇强，价格比相应的醇要高。常 用于引入长碳链的Ｎ－烷基化。 对于较难烷基化的胺类，如芳胺的磺酸或 硝基衍生物，也要采用卤烷作烷化剂。 苄基化或羧甲基化多用卤烷为烷化剂。
R2NH + H
R2NH + R
R2N H
R
R 3N + H
R3N + R
• 酸催化的亲电取代
R 4N
• 连串反应，可逆反应。
胺的碱性越强，反应越易进行。碱性：脂肪 胺＞氨＞芳胺。 乙醇、异丙醇、丁醇等。
醇类是弱烷化剂，用于引入短碳链，如甲醇、
用醇N—烷化反应的反应条件： 用醇作烷基化剂一般进行液相反应：高压 釜，200-230℃，一定压力，催化剂（常用 酸性如浓硫酸、PCl3等）
7.2.1 C—烷基化反应历程
用烯烃烷基化 用卤烷烷基化 用醇烷基化 用醛和酮烷基化 芳环上的C—烷基化都是酸催化下的亲电取 代反应，催化剂的作用是使烃化剂极化成活 泼的亲电质点。
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。
R+ AlCl 4
δ +δ R Cl: AlCl 3
分子络合物
离子对或离子络合物
R+ AlCl4
R + AlCl4
慢 Ar H Ar H R
Ar
AlCl4
H R AlCl4
Ar H 慢
快
Ar R + AlCl3 + HCl
当R相同时:
RF>RCl>RBr>RI
一般来说, 卤代芳烃不反应 当X相同时： RCH=CH2X≈ PhCH2X>(CH3)3CX> R2CHX>RCH2X>CH3X
CH（CH3）2
三氯化铝－盐酸络合物 －－液相法 磷酸／二氧化硅固体催化剂－－气相法
烯烃对酚类的Ｃ－烷基化
OH
—
CH3
OH 阳离子交换树脂 80~240oC C（CH3）3
+ CH2=C—CH3
OH
—
CH3
OH 苯酚铝催化 约200oC，约2.2MPa —C（CH3）3
+ CH2=C—CH3
卤烷对芳环的Ｃ－烷基化
主要工艺条件
ArNH２＋R—X→ArNHR＋HX ArNHR＋Ｒ—Ｘ→ArNR２＋HX 当芳胺与卤烷的摩尔比略大于１：２（即卤烷稍过 量），可以得到高收率N,N-二烷基叔胺；制N –烷基 仲胺时要用不足量的卤烷 烷化温度一般不超过100℃
需用缚酸剂（如NaOH、Na２CO3、NaＨCO3、Ca(OH)2等）
NH2 + CH3OH
200 C K1
o
NHCH3
CH3OH K2
N(CH3)2
K2/K1=1000
NH2 + C2H5OH
200 C K1
o
NHC2H5
C2H5OH K2
N(C2H5)2
K2/K1=1/4
N -甲基苯胺——气固相接触催化法 N -甲基苯胺不能用苯胺与甲醇的高压 液相法，而采用气固相接触催化法。工艺 条件：催化剂(Cu－Zn／Al２O３)，H２， 250℃，常压。
AlCl3
30%
CH CH3
CH3 70%
CH3(CH2)9-CH=CH2
氢转移
+H
CH3(CH2)9—CH—CH3
2位 氢转移
CH3(CH2)8—CH—CH2CH3
3位
CH3(CH2)7—CH—(CH2)2CH3
4位
氢转移
CH3(CH2)6—CH—(CH2)3CH3 氢转移
5位
CH3(CH2)5—CH—(CH2)4CH3
四、用醛、酮进行烷基化
O R C H+H R C OH H
O R C R' + H
— —
OH RC R'
— —
— —
H
Ar—H + C—OH R
-H2O 脱水缩合
H R
Ar—C
+ArH -H
H
Ar—C—Ar R
醛和酮都是较弱的烃化剂，应用较少，常用于合成 二芳基或三芳基甲烷衍生物。
7.2.2 芳环上C—烷基化反应的特点
δ
[R—CH—CH3]AlCl4
烯烃是常用的烷基化剂（便宜、来源广） 符合马式规则
（CH3）2C=CH2 + H
+ CH2=C（CH3）2
H
（CH3）3C
C（CH3）3
用烯烃作Ｃ－烷基化剂时，总是引入带支链的烃
二、用卤烷烃化
δ+ δ-
R Cl + AlCl 3
R Cl: AlCl 3
分子络合物
离子对或离子络合物
烷基化剂
（1）卤烷：CH3Cl, CH3I, C2H5Cl, C2H5Br, ClCH2COOH, Ph-CH2Cl; （2）酯类：(RO)2SO2, PhSO2OR, CH3-Ph-SO2OR, (RO)3PO; （3）醇类和醚类：CH3OH, C2H5OH, n-C4H9OH, C12H25OH, CH3OCH3, C2H5OC2H5; （4）环氧化合物： H2C
三、用醇进行烷基化——活性较弱
ROH + H+ ROH2
-HCl
R+ + H2O
ROH + AlCl3
ROAlCl2
R + AlOCl2
用质子酸或路易斯酸催化 用三氯化铝催化剂，因醇烷基化生成的水会分解三氯化 铝，所以需用与醇等摩尔比的三氯化铝。 ROH＋ArH＋AlCl３→ArR＋Al(OH)Cl２＋HCl
C—烃化是连串反应 k2/k1≈1.5~3.0 ；单烷基化要用不足量的烯烃烷化剂 C—烃化是可逆反应
R R + H+ R H R R + R+
R + R 2 R
在强酸催化剂下，可以使副产物多烷基苯减少，并增加单 烷基苯的总收率。
7.2.2 芳环上C—烷基化反应的特点
烷基正离子可能发生重排
CH2CH2CH3 CH3CH2CH2Cl +
NH2
+C4H9OH/-H2O
NHC4H9
异构化 ZnCl2催化 240℃，2.2MPa
NH2
ZnCl2催化 210℃， 0.8MPa
C4H9
注意在液相N—烷基化时反应温度的控制 （一般低于200℃）
重要产品举例
N,N-二甲基苯胺、N-乙基苯胺——高压液相法
NH2 + 2CH3OH ２００℃ 高压釜 浓H2SO4 N（CH3）2
+ 2HO
H
HO
双酚A
CH3 C CH3
OH
塑料抗氧化剂
二、活泼亚甲基化合物的C—烷基化反应
O O EtONa/EtOH CH C CHC OC H5 H3C C CH C OC H5 3 2 2 2
回流 烯醇负离子
O
O
O O CH C CHC OC H5 3 2
碳负离子
n-C4H9Br,EtOH 回流
低级醇价格便宜，供应量大，广泛用于苯 胺及甲苯胺的N—烷基化 如甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇等
R1NH2 + ROH
R1NHR + ROH
H
H
R1NHR + H2O
R1NR2 + H2O
R1NR2 + ROH
H
R1NR3 + OH
反应历程：
R OH + H
RNH2 + R R
R OH2
NH2 R
R要是金属的卤化物，其中最常用的是三 氯化铝； 质子酸 最主要的是氢氟酸、硫酸和磷酸。 其他类型的催化剂 如酸性氧化物、烷基铝、阳离子交换树脂等
路易斯酸催化活性：
ＡlCl３>FeCl３≥SbCl5>SnCl4>BF３>TiCl4>ZnCl2
无水ＡlCl３
是各种Friedel-Crafts反应最广泛使用的催化剂， 用于不含强供电基芳烃的C-烃化 红油：无水三氯化铝与烷化剂或芳烃形成的配合 物（俗称红油）是连续烷化的良好催化剂
O—H
+ AlCl3
-HCl
OAlCl2
O=AlCl2
酚类烷基化时不能用ＡlCl３催化
三氟化硼：活泼的催化剂 ，可用于酚类的Ｃ－烷化 其他路易斯酸： 如ZnCl2 、FeCl３、TiCl4是温和催化剂，用于含 强供电基芳烃的Ｃ－烷化
质子酸
HF>H2SO4>P2O5>H3PO4
硫酸 广泛应用于烯烃、醇、醛和酮为烷化 剂的Ｃ－烷基化。 注意硫酸浓度的选择
烷基铝
是用烯烃作烷基化剂时的一种特殊催化剂。 其特点是能使烷基有选择性进入芳环上氨基或羟 基的邻位。 酚铝(C6H5O)3Al是苯酚邻位C—烷基化的催化 剂，苯胺铝(C6H5NH)3Al是苯胺邻位C—烷基化 的催化剂。
7.2.4 反应实例
烯烃对芳环的Ｃ－烷基化
+ CH2=CH—CH3 AlCl3或H3PO4-SiO2
氢氟酸 不易引起副反应 ，反应后氟化氢可以加热蒸 出，凝固点低（－８３.５℃）可在低温使用。 可用于多种类型付－克反应催化剂 ，但具有 强腐蚀性，且其价格较贵，目前在工业上主要用 于十二烯与苯反应制十二烷基苯的催化剂。