第六章酰基化反应

第五章酰基化反应


定义：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，简称为酰化。 酰基－是指从含氧的无机酸、有机按酸或 磺酸分子中除去羟基后所剩余的基团。 （RCO－）
O O H C OH H 3C O C OH 苯 甲 酰基 C OH
甲 酰基
乙 酰基
常用的酰基化试剂 常用的酰化剂是酰氯、酸酐和羧酸。 如 乙酰氯、乙酸酐、顺丁烯二酸酐、甲酸、 乙酸、草酸等。
其活性排列次序为：酰氯＞酸酐＞羧酸。
5.1 N—酰基化反应

酰化反应历程可表示为
O
O AlCl3
H ：NH
HN
C
CH 3
+

Cl
C CH 3 δ＋
+
H-Cl
属于亲电取代反应
NH 2
NHCOC 8H 17
5．2 C—酰基化反应

多π电子的杂环(如呋喃、噻吩、吡咯等)容易进行酰基化反应； 缺π电子的杂环(如吡啶、嘧啶等)则很难进行酰化反应。
③催化剂和溶剂。当酰化剂为酰氯和酸酐时，常以Lewis酸如AlCl3、 BF3、SnCl4、ZnCl2等为催化剂；若酰化剂为羧酸，则多选用H2SO4、 HF及H3P04等为催化剂。 Lewis酸的催化活性大小次序为
5．2 C—酰基化反应

羧酸可以直接用作酰化剂，一般用硫酸、磷酸，最好是氟化氢作 催化剂。
5．2 C—酰基化反应

②被酰化物的结构。与Friedel—Crafts烷基化反应相似．酰基 化反应属于亲电取代反应 取代芳环的酰基化反应按下列规律进行：当芳环上具有邻、 对位定位基时，酰基主要进入对位，若对位被占，则进入邻位。
5．2 C—酰基化反应
5．2 C—酰基化反应

另一种方法是用一氧化碳和氰化氢在催化剂三氯化铝、氯化 亚铜存在下，与芳环反应使芳环上引入一甲酰基。此法被称 作一氧化碳法，或称Gattermann-Koch(加特曼-科赫反应)反
应，属于傅-克酰基化反应(Friedel-Crafts acylation)的一种 。 反应主要用于烷基苯、烷基联苯等具有推电子取代基的芳甲 醛的合成。 反应所用催化剂除以AlCl3作主催化剂外，还要加辅助催化刑 如CuCl、NiCl2、CoCl2、TiCl3等 该法不适用于酚及酚醚的甲酰化。
酰基化反应介绍
研究意义：
（1） 在羟基或氨基等官能团上引入酰基后可改变原化合物性质和功能。如 染料的染色性能和牢度指标有所改变，药物分子中引入酰基可改变药性；
（2）可用来保护氨基，反应完成后再将酰基水解去掉。
如：在苯胺上引入硝基时，我们一般用苯胺与混酸发生亲电取代反应即 可。但苯胺非常易被氧化，甚至空气中的氧气就能将无色透明的苯胺液体在 几个小时内氧化成黑色的苯醌染料，混酸更是一种强氧化剂，所以必须先将 氨基保护起来才能用混酸硝化。
氢氧化钠水溶液，对有些加热后仍不溶的胺，可用 氢氧化钠的醇—水溶液。酸性水解大多采用稀盐酸 溶液，有时可加入少量硫酸以加速水解。水解反应 般在回流温度下进行。
5．2 C—酰基化反应
一、芳环的碳酰化反应 1．Friedel—Crafts酰化反应（弗里德耳——克拉夫特）（付克反应）
定义：在三氯化铝或其他Lewis酸(或质子酸)催化下，酰化 剂与芳烃发生环上的亲电取代，生成芳酮的反应称为 Friedel—Crafts酰化反应。
O
H
NH
O
O
HN
+
Cl
C
CH 3
AlCl3 - H-Cl
HN
C
CH 3
C
CH 3
+
H 3O - CH 3COOH
NH 2
HNO3 / H2SO4
NH 2
若不保护氨基，则：
HNO3 / H 2SO4 氧化
NO 2
O ONO 2源自黑色染料——苯醌酰基化反应介绍
2. 定义：
酰基化反应指的是有机化合物分子中与碳原子、氮 原子、氧原子或硫原子相连的氢被酰基所取代的反应。
5．2 C—酰基化反应

Vilsmeier反应是在N，N—二烷基苯胺、酚类、酚醚及 多环芳烃等较活泼的芳香族化合物的芳环上引入甲酰 基的最常用的方法。对多π电子的芳杂环如呋喃、噻吩、 吡咯及吲哚等化合物环上的甲酰化，该方法进行反应 也能获得较好的收率。

二、N—酰化方法 1、用羧酸的N—酰化
用羧酸对胺类进行酰化的反应是一个可逆反应。酰化反应通式为
适用范围：碱性较强的胺类进行酰化 为了使反应进行到底用过量的羧酸，并同时不断移去反应生成的水 移去反应生成水的方法：①在反应物中加入甲苯或二甲苯进 行共沸蒸馏脱水②采用化学脱水剂如五氧化二磷、三氯氧磷等 移去反应生成的水。

5．2 C—酰基化反应


(2) Vilsmeier（维尔斯迈尔）反应
以氮取代的甲酰胺为甲酰化剂，在三氯氧磷作用下，在 芳环或芳杂环上引入甲酰基的反应称作Vilsmeier反应。
5．2 C—酰基化反应

反应机理一般认为是甲酰胺与三氯氧磷生成加成物．然 后进一步离解为具有碳正离子的活性中间体，再对芳环 进行亲电取代反应，生成α— 氯胺后很快水解成醛。
质子酸的催化活性大小次序为
5．2 C—酰基化反应
5．2 C—酰基化反应

溶剂的选择十分重要，它不仅可以影响反应的收率，而且可能影 响酰基引入的位置。例如
常用的溶剂有二硫化碳、硝基苯、四氯化碳、二氯甲烷、石油醚等。
5．2 C—酰基化反应

2．Hoesch(霍本-赫施)反应
腈类化合物与氯化氢在Lewis酸氯化锌催化下．与含羟 基或烷氧基的芳烃进行反应，可生成相应的酮亚胺，再经 水解得含羟基或烷氧基的芳香酮，此反应被称为Hoesch反 应。该反应以腈为酰基化试剂，间接地在芳环上引入酰基， 是合成酚或酚醚类芳酮的一个重要方法。 反应历程是腈化物首先与氯化氢结合，在无水氯化锌的 催化下，形成具有碳正离子活性的中间体，向苯核作亲电 进攻，经σ—络合物转化为酮亚胺，再经水解得芳酮。
5．2 C—酰基化反应
用无水氰化锌[Zn(CN)2]和氯化氢来代替氢氰酸和氯化氢， 这样可在反应中慢慢释放氢氰酸，使反应更为顺利。该 反应可用于烷基苯、酚醚及某些杂环如吡咯、吲哚等的 甲酰化。对于烷基苯，要求反应条件较剧烈，需用过量 的三氯化铝来催化反应。对于多元酚或多甲基酚，反应 条件可温和些，有时可以不用催化剂。
5.1

N—酰基化反应
6．酰基的水解 酰胺在一定条件下可以水解，生成相应的羧酸和胺。
常用的简单酰基对水解的稳定性顺序为

水解反应可以在碱性溶液或酸性溶液中进行。选择 水解条件时，必须同时注意酰胺键的稳定性和胺类 的稳定性，防止有些胺类对介质pH的敏感性，或在 较高水解温度下的氧化副反应等，碱性水解常采用
5.2 C—酰基化反应

(1)反应机理 催化剂与酰化剂首先作用，生成酰基正离子活性中间体，进攻芳环上 电子云密度较大的碳，取代该碳上的氢，生成芳酮
5．2 C—酰基化反应

反应后生成的酮和三氯化铝以络合物的形式存在，需 要稀酸处理才能得到游离的酮。AlCl3的用量必须超过 反应物的摩尔数。
(2)影响反应的因素 ①酰化剂。 各种酰化剂的反应活性顺序酰卤>酸酐>羧酸 含有不同卤素的酰卤的反应活性顺序为
5.1 N—酰基化反应

3．用酰氯的N—酰化
用酰氯酰化的反应通式为 反应特征：反应是不可逆的。反应时需要加入碱性物质，如 NaOH、Na2CO3，NaHCO3、CH3COONa、N(C2H5)3 等，以中和生成 的氯化氢，使氨基保持游离状态，从而提高酰化反应的收率。
(1)脂肪酸酰氯酰化 脂肪酸酰氯为强酰化剂，向氨基上引入长碳链酰基时，它常被采
5．2 C—酰基化反应
烃基的结构对反应影响:当酰基的α—碳原子是叔碳时，容易在 AlCl3作用下形成叔碳正离子而使反应所得产物主要是烷基化物。
5．2 C—酰基化反应

常用的酸酐多数为二元酸酐，如丁二酸酐、顺丁烯二酸酐、邻苯 二甲酸酐及它们的衍生物。二元酸酐可用于制备芳酰脂肪酸，该 酸经锌汞齐—盐酸还原可得长链羧酸，接着进行分子内酰化即得 环酮。


氮酰化－将酰基引人氮原子上合成酰胺化合物的 反应称为氮酰化． 碳酰化－将酰基引入碳原子上合成芳酮或芳醛的 反应称为碳酰化。

酰化反应可用下述通式表示

式中的RCOZ为酰化剂，其中的Z代表-X、-OCOR’、OH、-OR’、-NHR’ 等。GH为被酰化物，其中的G代 表ARNH-、R’NH-、R’O-、Ar等。
5.1 N—酰基化反应

羧酸、酸酐和酰氯反应活性的大小次序为：
芳香族酰氯的反应活性低于脂肪族酰氯(如乙酰氯)。
对于酯类，凡是由弱酸构成的酯(如乙酰乙酸乙酯)可用作酰化剂，
而由强酸形成的酯，因酸根的吸电子能力强，使酯中烷基的正电荷 增大，因而常用作烷化剂，而不是酰化剂，如硫酸二甲酯等。
5.1 N—酰基化反应
芳香族伯胺或仲胺用芳磺酰氯酰化能生成许多有价值的中间体，例如
5.1

N—酰基化反应
(3)用光气酰化
①在水介质中酰化。光气在水介质中，在低温就能和两分子芳
胺反应生成二芳基脲衍生物，反应放出的氯化氢可用碱中和。例 如，J酸用光气酰化可制得猩红酸，它是重要的染料中间体。
5.1

N—酰基化反应
③在有机溶剂中酰化。 光气在有机溶剂(如甲苯、氯苯、邻二氯苯)中，在低温下能 与等摩尔量的芳胺作用，先生成芳胺基甲酰氯，再进行加热处 理转变为芳基异氰酸酯。
应用：甲苯二异氰酸酯的制备
甲苯二异氰酸酯合成泡沫 塑料、涂料、耐磨橡胶和高 强度粘合剂的重要中间体。