第四章 烷基化反应

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
N H
2、制备纯伯胺几种方法： （1）盖布瑞尔（Gabriel）合成法
O NH O RX KOH
Cl
CH2CN +
SO3CH(CH3)2
Cl
CHCN CH(CH3)2
第三节
其它烷基化试剂
一、醇类烷基化试剂
ROH + H2SO4
ROSO3H
R'OH
ROR' + H2SO4
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：
RCH—CH2 O H
[ RCHCH2OH]
R'OH
除草剂2，4-滴丁酯中间体的合成：
Cl Cl OH + ClCH2COOH
Cl
NaOH
Cl
OCH2COONa
Cl
HCl
Cl OCH2COOH
3、芳基—芳基醚（Ullmann Reaction）
ONa + X R OH
R O R
R
草枯醚（CNP）的合成 :
Cl Cl Cl Cl Cl + HO NO2
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
C2H5I C3H7OC2H5
卤代烷中随R增加，逐渐按SN１机理进行：
慢
R—X R + R'OH
快
R + X R—O—R’
[R—O—R’ ] 快
RX结构不同，反应速度:３°＞２°＞１°
３°反应中要形成C＋，所以常伴有一定要用 特殊条件，才能合成３°醚:
NaH (CH3)3C—OH HMPT/THF (CH3)3C—O—Na
例1：α—甲基环己酮的合成：
O
(CO2C2H5)2 C2H5OH C2H5ONa
O COCOOC2H5
O COOC2H5
O
NaOC2H5 CH3I
COOC2H5 CH3
O HCl CH3
3、烯胺的烷基化和酰基化反应
O + N H N
N
RX
N R
X
H2O
O R
第二节
硫酸酯和磺酸酯用作烷基化试剂
SO3OR > SO3OR > RX
CO2R H2C CO2R
+ B
CO2R HC CO2R
R'X
+ BH
R' X +
CO2R C CO2R
H
影响活性亚甲基碳原子烷基化的因素： （1）碱和溶剂的选择：醇钠最常用。 （2）一烷基化和二烷基化反应： 一取代还是二取代，由亚甲基化合 物与卤代烃活性和反应条件来定。 （3）烷基化反应中的副反应：
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。
O O N—R
O H2O O OH + RNH2 OH
（2）德来潘（Delepine）合成法
RX + （CH3）6N4
EtOH HCl
[（R（CH2）6N4] X
RNH2HCl + 6CH2(OEt)2 + NH4Cl + NH4X
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。
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
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
RCHCH2OH OR'
+
H
(1)
RCH—CH2 O
H
[ RCHCH2] OH
RCHCH2OR' OH
+
H
(2)
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。
在碱催化下：
ClCH2OMe
MeOH2CO
CH2OH
Me2SO4/NaOH
HO
CH2OCH3
H2O
MeOH2CO
CH2OCH3
二、磺酸酯作烷基化试剂 磺酸酯的制备都是从磺酰氯开始:
CH3OH NaOH 低温
H3C
SO3CH3 + HCl
H3C
SO2Cl
C2H5OH NaOH 低温
H3C
SO3C2H5 + HCl
ROSO3OR > Me
一、硫酸酯烷基化试剂 硫酸二酯是中性化合物，在水中溶解度小， 易水介。因此，使用硫酸二酯一般在碱液或无 水条件下直接加热进行烷基化反应。
CH2OH + (CH3)2SO4 NaOH
CH2OCH3
由于酚羟基容易生成钠盐，因此用硫酸二甲酯烷基化时， 酚羟基优先甲基化。
HO
CH2OH
当芳环上存在间位纯化基，使芳香烃活性降低， 甚至不发生Friedel—Cralfs反应。 如硝基苯不发生Friedel—Cralfs反应。
Friedel—Cralfs反应在合成上最大限制： 发生烷基试剂异构化作用
CH2CH2CH3 + CH3CH2CH2Cl 无水AlCl3 + 丙苯31-35% 异丙苯65-69% CH(CH3)2
R C H H
R'—O
+ RCH2—X
[R'—O
X]
R'OCH2R + X
在SN２反应中,反应速度与卤烷烃中R的结构 和卤素的性质有关。 1°＞２°＞3° X影响C－X极化度，活性次序：RI＞RBr＞RCl； R’－O-活性远大于R－OH，所以要设法先生成R’－OC3H7OH + Na
C3H7ONa
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
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。
Hale Waihona Puke Baidu
Friedel—Cralfs反应最重要用途之一： 合成环状化合物
H2 C CH2 CH2 CH2Cl
AlCl3
+ CH3CHCH2CH2CHCH3 Cl Cl
AlCl3
CH3
CH3
2、活性亚甲基碳原子的烷基化
碱 慢
O RC=CR
R'Cl
RCH2COR
RCHCOR
RCHCOR R'
常见具有活泼亚甲基化合物： 丙二酸酯、氰乙酸酯、乙酰乙酸乙酯、 丙二腈、β—双酮。
第四章 烷基化反应
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 常用烷基化试剂： 卤代烃、硫酸酯、芳磺酸酯和其他酯、醇、 醚、烯烃类、甲醛、甲酸等。
常用的烷基化试剂—卤烷烃 第一节 常用的烷基化试剂 卤烷烃 一、羟基氧原子上的烷基化反应 1、二烷基混合醚（Williamson Reaction）