精细有机合成化学与工艺学第11章 酰化
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第11章
Acylation
酰化
Reaction
第11章
§11.1 概述
§11.2 N—酰化
酰化
§11.3 C—酰化
§11.4 O—酰化 (酯化)
11.1概述
N-酰化:将酰基引入氮原子上,生成的产物是酰胺 C-酰化:将酰基引入碳原子上,生成的产物是醛、 酮或羧酸 O-酰化:将酰基引入氧原子上,生成的产物是酯, 也称酯化
δ δ+
-
断 键
O δ+ H3C O S O CH3 O
强酸的酰基吸电子能力很强,使酯分子中烷基 C 上
带较强的正电荷(在 C - O 处断键,而不在 O - S 处断键)。
㈢
酰化反应的通式
O R C Z+G H O R C G + HZ
Z: X、OCOR、OH、OR’、NHR’ G:ArNH2、R’NH2、R’O、Ar
(RCO)2O + R1
该反应不生成水,因而不可逆。反应生成的羧酸可以 起溶剂作用。酸酐的酰化能力强于羧酸,能用于较难酰化 的胺类,如仲胺、芳环上有吸电子基团的芳胺。 最常用的是乙酸酐,活性较高,20 ~ 90 ℃即可顺利 进
行乙酰化。乙酸酐用量一般只需过量 5 % ~ 10 % 。
⑴
胺和酰化产物的熔点都不太高,反应可不加溶剂
NaCl 盐析
水介质
.
NH2 HCl
.
氨基盐酸盐不能被酰化,多氨基化合物部分乙酰化时 可加入适量盐酸酸化,再进行酰化。
⑸
氨基酚类 在 N - 乙酰化 时,控制适当条件,可 只让氨基乙酰化,而不影响羟基
例,水中加入 2 - 氨基 - 8 - 萘酚 - 6 - 磺酸(γ酸)和 NaOH 溶液,调至弱酸性,22 ~ 30 ℃ 加入稍过量的 乙酸酐,然后用精盐盐析,就得 N - 乙酰基γ酸。
⑴ 反应精馏 脱水酰化法 主要用于 乙酸(bp 118 ℃)与芳胺的 N - 酰化。 例,N - 乙酰苯胺的制备
H O N C CH3 + H2O
NH2 + CH3COOH
将 含水乙酸 和 苯胺 加热至沸腾,先用精馏法 蒸出含水稀乙酸,再在 160 ~ 210 ℃ 减压蒸出未反 应的乙酸和 苯胺,即得到 N - 乙酰苯胺。
某些酰氯不易制成工业品,可用羧酸和PCl3、亚硫 酰氯或无水AlCl3 在无水介质中作酰化剂。
⑷ ⑸
羧酸酯:氯乙酸乙酯、乙酰乙酸乙酯、氯甲酸三氯甲酯 (双光气)、二(三氯甲基)碳酸酯(三光气) 酰 胺:尿 素、N,N - 二甲基甲酰胺;
⑹
其
它:乙烯酮、双乙烯酮
㈡
酰化剂的反应活性
酰化是亲电取代反应,酰化剂是以亲电质点参加反应的。 引入吸电子基,酰基 C 上的正电荷越大,酰化能力越强。
中进行,为减少酰氯水解,滴加酰氯时应不断地滴 加
NaOH、Na2CO3 溶液;固体 Na2CO3 、Ca(OH)2, 控
制反应液的 pH 值始终在 7 ~ 8 。
例,氯代乙酰氯 非常活泼,可在低温下完成酰化反应。
S
NH2 ClCH COCl S 2 H2O , NaOH OH 0~5 ℃ OH
NHCOCH2Cl + HCl
常用的酰氯:羧酰氯、芳磺酰氯、三聚氰酰氯、光气
溶剂:水、氯仿、乙酸、二氯乙烷、四氯化碳、苯、甲苯 反应中释放出 HCl 能与游离胺生成盐酸盐,从而使酰 化反应困难,因此反应时需加入 缚酸剂。 缚酸剂:NaOH、Na2CO3、NaHCO3、CH3COONa、 N(Et)3、N(Me)3、吡啶
11.2.5 用 酰氯 的 N - 酰化
⑵
溶剂共沸蒸馏 脱水酰化法
主要用于甲酸(bp 100.8 ℃)与芳胺的 N - 酰化。一
般精馏法不能分离出生成的水,必须加入甲苯、二甲 苯、环己烷等惰性溶剂。形成低共沸物质。 例,N - 甲酰苯胺 的制备
NH2 + HCOOH H O N C H + H2O
NHCHO
用此法还可制 得以下中间体:
CH3 N CHO
干燥,即得 对氯乙酰苯胺,mp 176 ~ 177 ℃。
⑶
用 乙酸 或 乙酸酐 作 溶剂
例,n(3-氨基-N,N-二甲基苯胺) : n(乙酸) : n(乙酸酐) = 1 : 1 : 1.1 的摩尔比在 60 ℃ 保温 30 min,反应物 在搅拌下倒入水中,滤出固体用乙醇和水重结晶, 得N,N - 二甲基 - 3 - 乙酰氯基苯胺,mp 84 ~ 86 ℃。
...
H N R' H
HZ
O H R C N R'
酰基是吸电子基,使得酰胺分子中氨基 N 上的 电子云密度降低,不容易再与亲电的酰化剂质点作 用,即不易生成 N,N-二酰化合物。所以一般情况下
易制得较纯的酰胺。
11.2.2 胺类结构的影响
胺类被酰化的相对反应活性是: 1、 2、 脂肪胺 > 芳 伯 胺 > 仲 胺 胺;
强酸对酸酐的催化作用与对羧酸的作用相似, 是生成反应活性高的酰基正碳离子。
伯胺用酸酐 酰化时,如果酸酐用量过多,并在 反应温度较高 和 反应时间较长时,除生成 一酰化 产物,还可生成 二酰化产物(羧酸一般不易生成二 酰化产物)。
(RCO)2O (RCO)2O R'NH2 R'NHCOR R'N(COR)2 -RCOOH -RCOOH
O CO + HN(CH3)2 H C N(CH3)2
CH3ONa
用类似的方法还可以制 N - 甲基甲酰胺 和 甲酰胺。
11.2.5 用 酰氯 的 N - 酰化
(不可逆)
RCOCl + R'NH2 R'NHCOR + HCl
反应不可逆。酰氯比相应酸酐更活泼,许多酰氯比相 应酸酐容易制备,因此常作酰化剂。酰氯与胺类反应通常 是放热反应,因此要冷却,也可用溶剂以减缓反应速度。
㈠
㈡ ㈢ ㈣
用 羧酰氯 的 N - 酰化
用 芳羧酸 加 PCl3 的 N - 酰化 用 芳磺酰氯 的 N - 酰化 用 三聚氰酰氯 的 N - 酰化
㈤
用光
气 的 N - 酰化
㈠
制
用 羧酰氯 的 N - 酰化
备: 羧酸 与 SOCl2 、PCl3 、PCl3 + Cl2 、COCl2作用
①
高碳脂羧酰氯 亲水性差,且易水解,N - 酰化应
③ 苯甲酰氯及其衍生物(苯甲酰氯 、 对硝基苯甲酰氯) 活性低于碳羧酰氯,不易水解,可在水中反应,个别 情况在无水氯苯中进行,缚酸剂一般用 Na2CO3。羧酰 氯用量一般是理论量的 110 % ~ 150 %。
酰化反应:在有机化合物中的碳、氮、氧、硫等原子上 引入酰基的反应
酰基:指从含氧的无机酸和有机酸的分子中除去一个 或几个羟基后所剩余的基团
㈠
⑴ ⑵ ⑶
酰化剂
羧 酸 酰 酸:甲 酸、乙 酸、草 酸;
酐:乙酸酐、顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐;CO 氯:光气(碳酸二酰氯)、乙酰氯、苯甲酰氯、 POCl3、PCl3、三聚氰酰氯
HO NH2 CH3COO
(CH3CO)2O 30 ~ 35 ℃
NHCOCH3
HO
Na2CO3 pH 7~7.5 95 ℃
NHCOCH3
NaO3S
SO3H
NaO3S
SO3H
NaO3S
SO3H
酸酐、胺类 进行 酰化 时,一般不加催化剂, 如果是多取代芳香胺,或带有较多吸电子基团的, 以及空间位阻较大的芳香胺类,因与酸酐的反应很 慢,这时需加入少量强酸作催化剂以加速反应。
例,在搅拌和冷却下,将乙酸酐加入到间甲苯胺中,60 ~ 65 ℃保温 2 h,即得间甲基乙酰苯胺。
⑵
胺和酰化产物的熔点都较高,需加入苯或石脑油 等非水溶性惰性有机溶剂
例,对氯苯胺 80 ~ 90 ℃ 溶于石脑油中,慢慢加入乙酸酐,
80 ~ 85 ℃ 保温 2 h,冷至 15 ~ 20 ℃,过滤、水洗、
在无水惰性有机溶剂中,较高温度(95 ~ 160 ℃)下进 行,且要用吡啶 或 三乙胺 等 叔胺 作 缚酸剂。
例,用 H 酸制备一系列 酰化 H 酸:
OH NH2 RCOCl
吡 啶
OH NHCOR + HCl
S
S
S
S
R: CH3 ~ C17H35 9 种 奇数 C 的烷基。收率随碳链增长降低。
②
低碳脂羧酰氯的N - 酰化反应速度较快,可在水
第二个酰基非常活泼,容易水解消除。将二酰化物 (或一酰化与二酰化的混合物)在含水的溶剂(稀
酒精)中重结晶时,最终只得到一酰化产物。
⑺
用 CO 作甲酰化剂
CO 是甲酸酸酐,不活泼,可从合成气中分离出来,
成本低,适用于在大型生产中作为甲酰化剂。
例,将无水二甲胺和含 甲醇钠 的 甲醇溶液 连续地压入
喷射环流反应器,110 ~ 120 ℃ 和 1.5 ~ 5 MPa 与CO 反应,即得 N,N - 二甲基甲酰胺。
(可逆)
羧酸价廉易得,反应活性较弱,一般用于碱性
较强的胺或氨的 N - 酰化。
常用甲酸、乙酸、乙二酸作酰化剂,个别情况
下也用苯甲酸作酰化剂。 首 先 生 成 铵 盐
羧酸 N - 酰化(可逆) 然后脱水生成酰胺
H O RCOH + R' N H
成盐
O - H+ R C O N R H H
H2O + H2O
O H R C N R'
为加速 N - 酰化反应,可加入少量 强酸 作催化剂: Ⅰ Ⅱ H+ 与 羧酸 形成 碳正离子; H+ 与 氨基 形成 铵盐,破坏氨基与酰化剂的反应;
因此,必须 控制 反应介质的 酸碱度,以增加反应速度。 Ⅰ 使 酰化反应 尽可能完全: Ⅱ 移去生成的水 使用羧酸过量
?
脱水方法:
3、
无位阻胺 > 有位阻胺
结论:即氨基 N 上电子云密度越高,碱性越强,
空间位阻越小,胺被酰化的反应活性越强。
芳 胺:
环上有供电子基时,碱性增强,芳胺的反应活性增加; 环上有吸电子基时,碱性减弱,芳胺的反应活性降低。
对于活
泼的胺,可以采用 弱 酰化剂。
对于活性低的胺,需要使用 活泼 的酰化剂。
11.2.3 用 羧酸 的 N - 酰化
⑴ ㈣ 酰化反应的种类 ⑵
C-酰 N-酰
化 化
11.2
N-酰
化
胺类的酰化是发生在氨基 N 上的亲电取代反应。 N - 酰化是制备酰胺的重要方法。 酰化的胺可以是脂肪胺、芳胺;也可以是伯胺、 仲胺,但叔胺不能。 叔胺没有活性 H
?
11.2.1 反应历程
δ-
O δ+ R C + Z
H N R' H
O R C Z
⑷
胺 和 酰化产物 可溶于水,而 N - 乙酰化速度比
乙酸酐的水解速度快得多,反应可在水介质中进行
例,将块状或熔融态间苯二胺和盐酸加入水中,溶解后加 入乙酸酐,胺 : 盐酸 : 乙酸酐的摩尔比为 1 : 1 : 1.05, 40 ℃搅拌 1 h,精盐盐析,得间氨基乙酰苯胺盐酸盐。
NH2 + (CH3CO)2O NH2 HCl NHCOCH3 + CH3COOH
δ1+ δ2+ δ3+ δ4+
R C O R' < O δ1酯
R C O H < O δ2羧 酸
R C O C R < O δ3- O δ3酸 酐
R C Cl O δ4酰 氯
R 相同时:δ1+<δ2+<δ3+ <δ4+ 。
弱酸构成的酯可作酰化剂,其活性比相应的羧酸还弱。 羧酰胺也是弱酰化剂,较少使用。 强酸构成的酯是烷基化剂,而不是酰化剂。 硫酸二甲酯 苯磺酸甲酯
⑶
②
高温熔融 脱水酰化法
适用于 稳定铵盐 的脱水
例,冰乙酸中通入 NH3 ,生成 乙酸铵, 180 ~ 220 ℃ 脱水得 乙酰胺(丙酰胺、丁酰胺)。
⑷
化学脱水剂 脱水酰化法
例,P2O5、POCl3、PCl3
11.2.4 用 酸酐 的N - 酰化
H N R2
(不可逆)
O R1 R C N R2 + RCOOH
NHCHO CH3
⑶
①
高温熔融 脱水酰化法
适用于 高沸点羧酸 和 芳胺 的 N - 酰化
例,苯甲酸、苯胺混合物在 180 ~ 190 ℃反应至不 再蒸出水和苯胺, 225 ℃反应接近完全, A、粗品用盐酸处理,
? ?
除去未反应的苯胺;
B、再用 NaOH溶液处理, 除去苯甲酸; C、粗品用乙醇重结晶,得工业品 N - 苯甲酰苯胺。
OH NH2 HO3S
+ (CH3CO)2O - CH3COOH HO3S
OH NHCOCH3
⑹
如 氨基酚 中的 羟基 也会被乙酰化,可在乙酰
化后将乙酰氧基水解掉(酯的水解)
例,水中加入 1 - 氨基 - 8 - 萘酚 - 3,6 - 二磺酸单钠盐 和 NaOH 溶液,调至 pH 6.7 ~ 7.1 ,使全溶,30 ~ 35 ℃加入乙酸酐。H 酸 : 乙酸酐摩尔比 1 : 1.47,保温 0.5 h,直到反应液中游离 H 酸 ≤ 0.1 %(质量分 数)为终点,然后加入 Na2CO3 调 pH 7 ~ 7.5 ,升温 至 95 ℃,保温 20 min,冷却至 15 ℃,就得到 N 乙酰基H 酸水溶液。
Acylation
酰化
Reaction
第11章
§11.1 概述
§11.2 N—酰化
酰化
§11.3 C—酰化
§11.4 O—酰化 (酯化)
11.1概述
N-酰化:将酰基引入氮原子上,生成的产物是酰胺 C-酰化:将酰基引入碳原子上,生成的产物是醛、 酮或羧酸 O-酰化:将酰基引入氧原子上,生成的产物是酯, 也称酯化
δ δ+
-
断 键
O δ+ H3C O S O CH3 O
强酸的酰基吸电子能力很强,使酯分子中烷基 C 上
带较强的正电荷(在 C - O 处断键,而不在 O - S 处断键)。
㈢
酰化反应的通式
O R C Z+G H O R C G + HZ
Z: X、OCOR、OH、OR’、NHR’ G:ArNH2、R’NH2、R’O、Ar
(RCO)2O + R1
该反应不生成水,因而不可逆。反应生成的羧酸可以 起溶剂作用。酸酐的酰化能力强于羧酸,能用于较难酰化 的胺类,如仲胺、芳环上有吸电子基团的芳胺。 最常用的是乙酸酐,活性较高,20 ~ 90 ℃即可顺利 进
行乙酰化。乙酸酐用量一般只需过量 5 % ~ 10 % 。
⑴
胺和酰化产物的熔点都不太高,反应可不加溶剂
NaCl 盐析
水介质
.
NH2 HCl
.
氨基盐酸盐不能被酰化,多氨基化合物部分乙酰化时 可加入适量盐酸酸化,再进行酰化。
⑸
氨基酚类 在 N - 乙酰化 时,控制适当条件,可 只让氨基乙酰化,而不影响羟基
例,水中加入 2 - 氨基 - 8 - 萘酚 - 6 - 磺酸(γ酸)和 NaOH 溶液,调至弱酸性,22 ~ 30 ℃ 加入稍过量的 乙酸酐,然后用精盐盐析,就得 N - 乙酰基γ酸。
⑴ 反应精馏 脱水酰化法 主要用于 乙酸(bp 118 ℃)与芳胺的 N - 酰化。 例,N - 乙酰苯胺的制备
H O N C CH3 + H2O
NH2 + CH3COOH
将 含水乙酸 和 苯胺 加热至沸腾,先用精馏法 蒸出含水稀乙酸,再在 160 ~ 210 ℃ 减压蒸出未反 应的乙酸和 苯胺,即得到 N - 乙酰苯胺。
某些酰氯不易制成工业品,可用羧酸和PCl3、亚硫 酰氯或无水AlCl3 在无水介质中作酰化剂。
⑷ ⑸
羧酸酯:氯乙酸乙酯、乙酰乙酸乙酯、氯甲酸三氯甲酯 (双光气)、二(三氯甲基)碳酸酯(三光气) 酰 胺:尿 素、N,N - 二甲基甲酰胺;
⑹
其
它:乙烯酮、双乙烯酮
㈡
酰化剂的反应活性
酰化是亲电取代反应,酰化剂是以亲电质点参加反应的。 引入吸电子基,酰基 C 上的正电荷越大,酰化能力越强。
中进行,为减少酰氯水解,滴加酰氯时应不断地滴 加
NaOH、Na2CO3 溶液;固体 Na2CO3 、Ca(OH)2, 控
制反应液的 pH 值始终在 7 ~ 8 。
例,氯代乙酰氯 非常活泼,可在低温下完成酰化反应。
S
NH2 ClCH COCl S 2 H2O , NaOH OH 0~5 ℃ OH
NHCOCH2Cl + HCl
常用的酰氯:羧酰氯、芳磺酰氯、三聚氰酰氯、光气
溶剂:水、氯仿、乙酸、二氯乙烷、四氯化碳、苯、甲苯 反应中释放出 HCl 能与游离胺生成盐酸盐,从而使酰 化反应困难,因此反应时需加入 缚酸剂。 缚酸剂:NaOH、Na2CO3、NaHCO3、CH3COONa、 N(Et)3、N(Me)3、吡啶
11.2.5 用 酰氯 的 N - 酰化
⑵
溶剂共沸蒸馏 脱水酰化法
主要用于甲酸(bp 100.8 ℃)与芳胺的 N - 酰化。一
般精馏法不能分离出生成的水,必须加入甲苯、二甲 苯、环己烷等惰性溶剂。形成低共沸物质。 例,N - 甲酰苯胺 的制备
NH2 + HCOOH H O N C H + H2O
NHCHO
用此法还可制 得以下中间体:
CH3 N CHO
干燥,即得 对氯乙酰苯胺,mp 176 ~ 177 ℃。
⑶
用 乙酸 或 乙酸酐 作 溶剂
例,n(3-氨基-N,N-二甲基苯胺) : n(乙酸) : n(乙酸酐) = 1 : 1 : 1.1 的摩尔比在 60 ℃ 保温 30 min,反应物 在搅拌下倒入水中,滤出固体用乙醇和水重结晶, 得N,N - 二甲基 - 3 - 乙酰氯基苯胺,mp 84 ~ 86 ℃。
...
H N R' H
HZ
O H R C N R'
酰基是吸电子基,使得酰胺分子中氨基 N 上的 电子云密度降低,不容易再与亲电的酰化剂质点作 用,即不易生成 N,N-二酰化合物。所以一般情况下
易制得较纯的酰胺。
11.2.2 胺类结构的影响
胺类被酰化的相对反应活性是: 1、 2、 脂肪胺 > 芳 伯 胺 > 仲 胺 胺;
强酸对酸酐的催化作用与对羧酸的作用相似, 是生成反应活性高的酰基正碳离子。
伯胺用酸酐 酰化时,如果酸酐用量过多,并在 反应温度较高 和 反应时间较长时,除生成 一酰化 产物,还可生成 二酰化产物(羧酸一般不易生成二 酰化产物)。
(RCO)2O (RCO)2O R'NH2 R'NHCOR R'N(COR)2 -RCOOH -RCOOH
O CO + HN(CH3)2 H C N(CH3)2
CH3ONa
用类似的方法还可以制 N - 甲基甲酰胺 和 甲酰胺。
11.2.5 用 酰氯 的 N - 酰化
(不可逆)
RCOCl + R'NH2 R'NHCOR + HCl
反应不可逆。酰氯比相应酸酐更活泼,许多酰氯比相 应酸酐容易制备,因此常作酰化剂。酰氯与胺类反应通常 是放热反应,因此要冷却,也可用溶剂以减缓反应速度。
㈠
㈡ ㈢ ㈣
用 羧酰氯 的 N - 酰化
用 芳羧酸 加 PCl3 的 N - 酰化 用 芳磺酰氯 的 N - 酰化 用 三聚氰酰氯 的 N - 酰化
㈤
用光
气 的 N - 酰化
㈠
制
用 羧酰氯 的 N - 酰化
备: 羧酸 与 SOCl2 、PCl3 、PCl3 + Cl2 、COCl2作用
①
高碳脂羧酰氯 亲水性差,且易水解,N - 酰化应
③ 苯甲酰氯及其衍生物(苯甲酰氯 、 对硝基苯甲酰氯) 活性低于碳羧酰氯,不易水解,可在水中反应,个别 情况在无水氯苯中进行,缚酸剂一般用 Na2CO3。羧酰 氯用量一般是理论量的 110 % ~ 150 %。
酰化反应:在有机化合物中的碳、氮、氧、硫等原子上 引入酰基的反应
酰基:指从含氧的无机酸和有机酸的分子中除去一个 或几个羟基后所剩余的基团
㈠
⑴ ⑵ ⑶
酰化剂
羧 酸 酰 酸:甲 酸、乙 酸、草 酸;
酐:乙酸酐、顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐;CO 氯:光气(碳酸二酰氯)、乙酰氯、苯甲酰氯、 POCl3、PCl3、三聚氰酰氯
HO NH2 CH3COO
(CH3CO)2O 30 ~ 35 ℃
NHCOCH3
HO
Na2CO3 pH 7~7.5 95 ℃
NHCOCH3
NaO3S
SO3H
NaO3S
SO3H
NaO3S
SO3H
酸酐、胺类 进行 酰化 时,一般不加催化剂, 如果是多取代芳香胺,或带有较多吸电子基团的, 以及空间位阻较大的芳香胺类,因与酸酐的反应很 慢,这时需加入少量强酸作催化剂以加速反应。
例,在搅拌和冷却下,将乙酸酐加入到间甲苯胺中,60 ~ 65 ℃保温 2 h,即得间甲基乙酰苯胺。
⑵
胺和酰化产物的熔点都较高,需加入苯或石脑油 等非水溶性惰性有机溶剂
例,对氯苯胺 80 ~ 90 ℃ 溶于石脑油中,慢慢加入乙酸酐,
80 ~ 85 ℃ 保温 2 h,冷至 15 ~ 20 ℃,过滤、水洗、
在无水惰性有机溶剂中,较高温度(95 ~ 160 ℃)下进 行,且要用吡啶 或 三乙胺 等 叔胺 作 缚酸剂。
例,用 H 酸制备一系列 酰化 H 酸:
OH NH2 RCOCl
吡 啶
OH NHCOR + HCl
S
S
S
S
R: CH3 ~ C17H35 9 种 奇数 C 的烷基。收率随碳链增长降低。
②
低碳脂羧酰氯的N - 酰化反应速度较快,可在水
第二个酰基非常活泼,容易水解消除。将二酰化物 (或一酰化与二酰化的混合物)在含水的溶剂(稀
酒精)中重结晶时,最终只得到一酰化产物。
⑺
用 CO 作甲酰化剂
CO 是甲酸酸酐,不活泼,可从合成气中分离出来,
成本低,适用于在大型生产中作为甲酰化剂。
例,将无水二甲胺和含 甲醇钠 的 甲醇溶液 连续地压入
喷射环流反应器,110 ~ 120 ℃ 和 1.5 ~ 5 MPa 与CO 反应,即得 N,N - 二甲基甲酰胺。
(可逆)
羧酸价廉易得,反应活性较弱,一般用于碱性
较强的胺或氨的 N - 酰化。
常用甲酸、乙酸、乙二酸作酰化剂,个别情况
下也用苯甲酸作酰化剂。 首 先 生 成 铵 盐
羧酸 N - 酰化(可逆) 然后脱水生成酰胺
H O RCOH + R' N H
成盐
O - H+ R C O N R H H
H2O + H2O
O H R C N R'
为加速 N - 酰化反应,可加入少量 强酸 作催化剂: Ⅰ Ⅱ H+ 与 羧酸 形成 碳正离子; H+ 与 氨基 形成 铵盐,破坏氨基与酰化剂的反应;
因此,必须 控制 反应介质的 酸碱度,以增加反应速度。 Ⅰ 使 酰化反应 尽可能完全: Ⅱ 移去生成的水 使用羧酸过量
?
脱水方法:
3、
无位阻胺 > 有位阻胺
结论:即氨基 N 上电子云密度越高,碱性越强,
空间位阻越小,胺被酰化的反应活性越强。
芳 胺:
环上有供电子基时,碱性增强,芳胺的反应活性增加; 环上有吸电子基时,碱性减弱,芳胺的反应活性降低。
对于活
泼的胺,可以采用 弱 酰化剂。
对于活性低的胺,需要使用 活泼 的酰化剂。
11.2.3 用 羧酸 的 N - 酰化
⑴ ㈣ 酰化反应的种类 ⑵
C-酰 N-酰
化 化
11.2
N-酰
化
胺类的酰化是发生在氨基 N 上的亲电取代反应。 N - 酰化是制备酰胺的重要方法。 酰化的胺可以是脂肪胺、芳胺;也可以是伯胺、 仲胺,但叔胺不能。 叔胺没有活性 H
?
11.2.1 反应历程
δ-
O δ+ R C + Z
H N R' H
O R C Z
⑷
胺 和 酰化产物 可溶于水,而 N - 乙酰化速度比
乙酸酐的水解速度快得多,反应可在水介质中进行
例,将块状或熔融态间苯二胺和盐酸加入水中,溶解后加 入乙酸酐,胺 : 盐酸 : 乙酸酐的摩尔比为 1 : 1 : 1.05, 40 ℃搅拌 1 h,精盐盐析,得间氨基乙酰苯胺盐酸盐。
NH2 + (CH3CO)2O NH2 HCl NHCOCH3 + CH3COOH
δ1+ δ2+ δ3+ δ4+
R C O R' < O δ1酯
R C O H < O δ2羧 酸
R C O C R < O δ3- O δ3酸 酐
R C Cl O δ4酰 氯
R 相同时:δ1+<δ2+<δ3+ <δ4+ 。
弱酸构成的酯可作酰化剂,其活性比相应的羧酸还弱。 羧酰胺也是弱酰化剂,较少使用。 强酸构成的酯是烷基化剂,而不是酰化剂。 硫酸二甲酯 苯磺酸甲酯
⑶
②
高温熔融 脱水酰化法
适用于 稳定铵盐 的脱水
例,冰乙酸中通入 NH3 ,生成 乙酸铵, 180 ~ 220 ℃ 脱水得 乙酰胺(丙酰胺、丁酰胺)。
⑷
化学脱水剂 脱水酰化法
例,P2O5、POCl3、PCl3
11.2.4 用 酸酐 的N - 酰化
H N R2
(不可逆)
O R1 R C N R2 + RCOOH
NHCHO CH3
⑶
①
高温熔融 脱水酰化法
适用于 高沸点羧酸 和 芳胺 的 N - 酰化
例,苯甲酸、苯胺混合物在 180 ~ 190 ℃反应至不 再蒸出水和苯胺, 225 ℃反应接近完全, A、粗品用盐酸处理,
? ?
除去未反应的苯胺;
B、再用 NaOH溶液处理, 除去苯甲酸; C、粗品用乙醇重结晶,得工业品 N - 苯甲酰苯胺。
OH NH2 HO3S
+ (CH3CO)2O - CH3COOH HO3S
OH NHCOCH3
⑹
如 氨基酚 中的 羟基 也会被乙酰化,可在乙酰
化后将乙酰氧基水解掉(酯的水解)
例,水中加入 1 - 氨基 - 8 - 萘酚 - 3,6 - 二磺酸单钠盐 和 NaOH 溶液,调至 pH 6.7 ~ 7.1 ,使全溶,30 ~ 35 ℃加入乙酸酐。H 酸 : 乙酸酐摩尔比 1 : 1.47,保温 0.5 h,直到反应液中游离 H 酸 ≤ 0.1 %(质量分 数)为终点,然后加入 Na2CO3 调 pH 7 ~ 7.5 ,升温 至 95 ℃,保温 20 min,冷却至 15 ℃,就得到 N 乙酰基H 酸水溶液。