烃化反应

药物合成化学

学生姓名：***

学号： ************ 作业题目：烃化反应

专业：应用化学

指导教师：***

烃化反应

烃化反应:烃就是只碳氢的有机化合物，烃化就是在已有结构上加上烃类基团。举个常见例子，甲基化也是烃化的一种。我们常提到甲基化试剂，就是反应中给已有加上了一个甲基，常用的甲基化试剂比如碘甲烷，或者硫酸二甲酯之类。

烃化与酰化的异同：

共同点：反应机理相同：亲核取代反应+亲电取代反应；被酰化/烃化剂相同：醇/酚、含氮物、含碳物（苯环、羰基α碳负离子、烯烃）；其中烃化反应还有环氧化物为烃化剂。烃化反应的烃化剂：RX；酰化反应的酰化剂：羧酸、酯、酸酐、酰卤。

不同点：1. 影响因素：烃化反应：烃化剂的结构；被烃化物的结构，加碱。酰化反应：酰化剂的结构：离去基团Z的共轭酸，吸电子效应；被酰化物的结构，推电子效应。2. 反应活性：烃化反应：酚大于醇，氨基大于羟基；酰化反应：醇大于酚，氨基大于羟基。

一．.氧原子的烃化

（1）卤代烃烃化（2）磺酸/硫酸酯烃化（3）环氧乙烷烃化（4）重氮甲烷烃化二．氮原子的烃化

（1）氨/胺直接烃化（2）伯胺制备三法（3）还原烃化（4）芳胺的芳烃化三．碳原子的烃化

（1）炔烃的碳烃化（2）芳烃的傅克反应（3）格氏试剂的烃化（4）羰基α位的烃化

一．氧原子的烃化

（1）卤代烃烃化

反应机理：亲核取代。通常伯卤代烷发生双分子亲核取代反应，随着卤碳烷基取代增加，反应逐渐按单分子亲核取代机理进行。

影响因素：醇的酸性越强，越易形成烷氧负离子进攻碳核。因此酚的活性一般比醇强。

由于卤代烷得可极化性，卤素的活性为RI > RBr > RCl > RF ，因此有时可加入少量碘化钾以提升速率；烷基的活性顺序较为常规，烯丙、苄位> 普通卤代> 芳卤；

需要注意的是叔卤代烷由于容易消除，只能在中性或弱碱条件下反应。溶剂。质子溶剂能与烷氧负离子发生溶剂化作用，降低其亲核能力。而极性非质子溶剂（DMF、DMSO等）既能稳定极性离子又无溶剂化，效果较好。

反应条件:

常规：醇在碱性条件下与卤代烷成醚（Williamson反应）及其改进法。

改进：使用醇铊代替醇钠。

（2）磺酸/硫酸酯烃化

反应条件: 芳基磺酸酯及类似的硫酸二某酯应用也比较广，前者可以引入较大的烷基；

改进法：使用醇铊代替醇钠。

（3）环氧乙烷烃化

反应条件：环氧乙烷可以在氧原子上引入羟乙基，所有又称羟乙基化反应；环氧乙烷衍生物在酸和碱性条件下，开环的机理不同：

（4）重氮甲烷烃化

反应条件：用于酚和羧酸的烃化，羟基酸性越强越易反应，产生N2气，无其它副反应，后处理简单。

二．氮原子的烃化

（1）氨/胺直接烃化

反应机理：亲核取代：富电子的氮原子向缺电子的碳核进攻，机理与氧烃化相同。影响因素：卤素，与氧烃化相同，I > Br >> Cl >> F ，可在体系中加入碘盐提速；物料比，由于氮原子最多可烷基化4次，所以物料比严重影响着产物。此外位阻也有很大影响；

（2）伯胺制备三法

Gabriel盖布瑞尔反应：邻苯二甲酰亚胺提供氮原子。

Delepine德尔宾反应：环六亚甲基四胺（乌洛托品）提供氮原子。

三氟甲磺酰酰胺法：N-苄基三氟甲磺酰胺提供氮原子。

三种方法的共同优点是：产品纯度高。

另外，三氟甲磺酰胺法烃化后不消除&水解，取而代之为还原，则可以制备仲胺。

（3）还原烃化

反应机理：氨/胺与羰基发生加成，而后消除生成Schiff碱（亚胺），最后被还原成胺。

影响因素：制备伯胺时，低级醛得混合物；五碳以上脂肪醛在氨过量下可以得伯胺；苯甲醛1:1主要得苄胺（2:1时主要得仲胺）；脂肪酮与氨反应，产率取决于酮的位阻；芳基酮与氨反应很差；制备仲胺，除了苯甲醛，一般都不易得到高收率；制备叔胺时，产率更加依赖酮/醛的位阻；由下例可知，即便是胺的位阻较大，但只要醛位阻小（酮几乎可以直接淘汰，而醛最好也是甲醛），反应也能顺利进行。

反应机理：利用甲酸的还原性，使其自身被氧化为二氧化碳，还原底物酰亚胺成酰胺，最后水解为胺与甲酸。也可使用甲酸铵盐进行还原烃化（Leuchart-Wallach 反应）。此法可制备伯、仲、叔胺，具体为：

（4）芳胺的芳烃化

卤代芳烃与芳胺的N-烃化反应称为Ullmann反应。反应条件：由于卤代芳烃与芳胺的活性都较弱，故一般需要铜或铜盐与碱作为反应的标志性条件。

三．碳原子的烃化

（1）芳烃的傅克反应

Friedel-Crafts傅克反应（烷化）反应机理：碳正离子对芳环的亲电取代。

影响因素：卤代烷的烃基结构，有利于碳正离子稳定的结构对反应越有利；例如叔烃基或苄基、烯丙基等，最容易发生傅克烷化反应。卤素活性，RF > RCl > RBr > RI ；芳烃的结构，供电基取代＞无供电基取代，引入一个烃基后更易发生烃化反应，但要考虑立体位阻；多卤代苯、硝基苯以及单独带有酯基、羧基、腈基的吸电子基团，不发生付-克反应，可作为反应溶剂，但连有供电子基后则可发生反应。含有-OH、-NH2、-NR2等的苯环,傅克反应基本无应用价值，因其与催化剂络合，不仅不活化反应对反应不利。

催化剂，一般而言，烷化剂为卤化物时，采用金属卤化物作为Lewis酸催化剂，其活性顺序一般为AlCl3 > SbCl5 > FeCl3 > SnCl4 > TiCl4 > ZnCl2；当烷化剂为烯烃，采用质子酸一般比较好，因为H+直接加到烯烃上可获得碳正离子，质子酸的活性顺序一般为HF > H2SO4 > P2O5 > H3PO4；

应用特点：碳正离子中间体的重排。

重排需要额外的能量，温度对异构化有重要影响。

（2）炔烃的碳烃化

反应机理：炔钠中的炔基负离子进攻带正电的碳核。

影响因素：

卤代烷结构的严格限制：必须为伯卤代烷，且β位无侧链；这样可以避免发生消除。此外，烃基越小活性越好；卤素的活性，I > Br > Cl > F，溴代烃最为理想；应用特点：制备双炔或不对称炔。

（3）格氏试剂的烃化