第八章酰化反应及其工艺

O
C2H5
B，制备医药Aspine
C,合成香料
H3C
OH
+ CH2
O (H3C C－) 3PO 4
H3C CH3
O H3C O C CH3
+ CH2
H3PO 4
H3C CH3
三、用酰氯酯化
特点：不可逆，活性高，反应较易进行
碳酸二苯酯
阻燃型增塑剂
+ C8H17OPOCl 2 2
ONa
(C8H17O) (
引入高C酰基或芳酰基时，要用酰氯、酸酐
六、被酰化物的反应活性
取决于官能团上孤对电子的活性
中性介质中，相同的母体： RNH2>ROH RNH2>ArNH2 ROH > ArOH ArO－>ArOH
芳香族：吸电子基↑，活性↑
无空间位阻NH2>有空间位阻的NH2
如伯NH2>仲NH2
§8.2 N－酰化反应
1: 苯胺
1.3-1.5
反应结束后蒸出多余的乙酸
N－乙酸
Ar =
D
色酚AS
色酚AS－BO
CH3
Ar =
色酚AS－ RL
OCH 3
色酚AS－
Hale Waihona Puke 反应体系中加入PCl3 2，3酸：PCl3＝1：0.4 －OH供电基团使邻位羧基活性下降
加入PCl3，2，3酸和PCl3生成
注意
①物料应该干燥 ②氯苯共沸去水 ③芳胺过量5-10％ ④HCl去吸收，搪瓷设备 ⑤反应终点：130℃无HCl放出
R C+ OH H
R C+ R' HO
一般以酰氯或酸酐为酰化剂，Cat为路易 斯酸或质子酸
如无水AlCl3（非常活泼）、 ZnCl2、多磷酸等
反应的影响因素同C－烷基化反应
芳环上有供电子基团（－OH、—NH2、－OR或－NHR等），使 反应活化 芳环上有吸电子基团使反应钝化
定位：第一类取代基的对位； 当对位被取代，则进入邻位
Ⅳ光气酰化
(1)在水介质中的酰化 (2)在有机溶剂中的酰化（甲苯、氯苯、邻二氯 苯等）
(1)在水介质中的酰化
J酸和光气反应生成猩红酸，在偶氮染料中用 作偶氮组分
（2）在有机溶剂中的酰化 （甲苯、氯苯、邻二氯苯等）
实施过程
先把熔融的二氨基甲苯溶解在氯苯中，在低温 （35－40℃）通入光气反应，生成芳胺
§8.3 C－酰化反应
O
O
Ar－H ＋ 酰化剂 R C Cl →Ar C R
当R＝H，产物为醛；其他为酮
一、机理
机理同C－烷化反应，属于F－C反应，亲电取 代（加成）反应
O
+ R C Cl AlCl 3
O·· AlCl 3 RC
Cl
RC
O+··· AlCl 4－
O
+ R C H
H+
O
+ R C R' H+
第八章
酰化反应及其工艺
§8.1概述
一、定义 酰基：
含氧酸
－OH
酰基
O H C OH
O H3C C OH
O H C－
O H3C C－
甲酰基 乙酰基
O C OH
O S OH O
O C－ 苯甲酰基
O S－ 苯磺酰基 O
O
N OH O
O HO S OH
O
O
N－ O
O HO S－
O
硝酰基 硫酰基
二、酰化反应类型
要求使用过量的溶剂
四、活性芳香族化合物的C－酰化
OH
+ CH3COOH
OH
OH
+
OH
O C Cl
OH ZnCl 2
115 -120℃
OH OC
CH3
OH
HO
C
O
+ HCl
§8.4 O－酰化反应(酯化)
酯的种类很多，用途很广－制药、香料、阻燃剂、 增塑剂、表面活性剂等 O－酰化剂：羧酸、酸酐、酰卤
酰化历程
Z＝OH、OCOR、Cl、OC2H5
五、酰化试剂的活性
亲电活性正比于
O
C－
上 C+ 电荷
上离去基团 Z 的吸电子越大，则
O C－
上正电荷越强
酰氯>酸酐>脂肪族羧酸>芳香族羧酸>羧酸酯
当离去基团相同时：脂肪族>芳香族
对于脂肪族：长链C活性<短链C
对于芳香族：带有吸电子基团吸电性越强， 活性越高 故向－NH2上引入低C酰基时，可以用羧酸作酰化剂
①产物、反应物均不易挥发，可以直接将水蒸出
②反应物可与水共沸：可共沸蒸馏，冷凝分水后， 将有机层返回反应釜
③在反应中加入苯、甲苯等共沸脱水 ④加入化学脱水剂。如：P2O5、PCl3、POCl3等
Ⅰ特点
无需Cat的反应
H酸→乙酰化H酸 Ⅱ特点
需要Cat的反应Ⅱ特点
目的： （1）改变化合物的性质，如染料的色光、
牢度、药物的性能 （2）提高NH2在化学反应中的稳定性，以
满足合成工艺的需要→即暂时保护性保 护酰化
一、用脂肪族羧酸酰化 Ⅰ特点
Ⅰ特点
最常用、最便宜的酰化剂。较多用于保 护性酰化
反应活性弱，一般只有引入较简单的酰 基时才使用 如：甲酰基、乙酰基 适用于碱性较强的胺类的酰化
酰氯作酰化剂适宜向－NH2上引入长链酰基
一种非常活泼的酰化剂，反应在低T下即可完 成；特别适用于空间位阻较大的胺类
Ⅲ芳族酰氯酰化
芳族酰化剂的活性低于脂肪族酰氯，一般不易水解， 因而可以在强碱性介质中直接滴加酰化剂进行反应
CaCO3和NaOH缚酸剂，抑制OH酰化，在85℃、 NaOH条件下，使少量的OH酰化物水解
O
+ －C － －C R
O
+ －OH －C R
O －C C R
C－酰化
O －O C R
O－酰化（酯化）
三、常用的酰化剂
酸：甲酸、乙酸 酸酐：乙酐、邻苯二甲酸酐 酰氯
O
H3C C Cl
O Cl C Cl
Cl C N C Cl NN C Cl
四、酰化反应机理
酰化试剂对官能团的亲电取代，难易程 度： 与官能团上孤对电子的活性 与酰化试剂亲电活性有关
例如：高效低毒、低残留除草剂（西玛津）的 合成
五、N－酰化反应的终点控制 及酰基的水解
1，反应终点的控制 在芳胺的酰化过程中，未反应的芳胺能重氮化， 而酰化物则不能
利用这一特性，在滤纸上作渗圈试验，定性检 查酰化的终点；
用标准亚硝酸钠溶液滴定，控制未反应芳胺在 0.5％以下。按照这一原理，采用定期的自动 取样，滴定其中未反应芳胺含量，并根据滴定 的结果，调节酰化剂进料阀门的自动装置
一、用羧酸作酰化剂——直接酯化法
特点
①原料便宜，工艺成熟 ②RCOOH的活性较弱，一般需要Cat， H＋ ③可逆反应，要使反应顺利进行，除去生成的水/原 料过量 ④反应物活性： 伯－OH > 仲－OH > 叔－OH 叔－OH脱水成烯 > 酯化， 故叔醇不用此法 酚因OH与Ar共轭，活性较低，不用此法 ⑤ RCOOH的酸性↑，酯化速率↑； 空间位阻↑，反 应活性↓
二、用酸酐为C－酰化剂
O C OAlCl 2
+ 3H2SO4
C O··· AlCl 3
水解
O C OH
+ + Al2(SO4)3 5HCl
C O －H 2O
O
O
苯甲酰基苯甲酸（B，B酸）水解缩合成为蒽醌
3,5－二甲基－特丁基苯
2,6－二甲基－4－特丁基苯乙酮
空间位阻效应，只能引入一个酰基
三、酰氯为C－酰化剂
的反应
三、酰氯为酰化剂
Ⅰ特点
（1）最强的酰化剂，反应不可逆 （2）反应放热，常在冰冻条件下反应或使用溶剂稀 释以减缓反应速度； 常用溶剂：水、氯仿、乙酸、二氯乙烷、苯、甲苯等 （3）采用缚酸剂－碱：NaOH、Na2CO3、NaHCO3、 三甲胺、三乙胺、吡啶等
Ⅱ脂肪族酰氯酰化
R：C2－C18 C数目↑，反应收率↓
HCOOH > CH3COOH > RCH2COOH > R2CHCOOH > R3CCOOH > ArCOOH
CH3OH > R’CH2OH > R2’CHOH > R3’COH
实例
A，Span系列乳化剂 B，丙烯酸酯
丙烯酸酯制备工艺
C，香料
CH CH COOC 2H5
D，聚酯
二、酸酐酯化
色酚AS生产工艺
二、酸酐的酰化
Ⅰ活性高于－COOH，但价格比－COOH贵，多 用于活性较低的氨基或－OH的酰化
常用的酸酐：乙酐、邻苯二甲酸酐
一般酸酐比相应的酰氯的价格低，但酸酐的生 产需要专用的设备和特殊的生产条件
Ⅱ特点
无水生成，反应不可逆 在低温条件下，酐的水解较慢，故用乙 酐酰化时可以在水介质中进行，反应温 度20-90℃，不需要Cat 无需Cat的反应 但对于有较多吸电子基团的芳胺或空间 位阻大的芳胺，需要少量的强酸作Cat需要Cat
反应完毕用氮气赶出氯化氢和剩余的光气，再 将氯苯蒸出，最后经过真空蒸馏得到TDI
其它反应实例
利谷隆
氨基甲酸酯类杀虫剂
四、三聚氯氰酰化
三聚氯氰分子中有三个可取代的活泼的氯原子，与胺 类进行酰化反应，随着反应条件的加剧，三个氯原子 可以依次被取代，直到生成三取代物为止
三聚氯氰酰化胺类化合物时，根据需要，选择适当 的反应温度和pH值范围，控制氯原子的取代程度
特点： （1）活性强、反应不可逆 （2）适用于较难反应的酚类化合物或空 间位阻大的体系 常用的催化剂：硫酸、吡啶、高氯酸、 氯化锌、三氯化铁、叔胺、无水乙酸钠 等酸性或碱性物质
A，制备DOP
O
C
C2H5
+ O 2 H9C4 CH CH 2 OH
C
O
O
H5C2
C O CH 2 CH C4H9
C O CH 2 CH C4H9
2，水解
（1）反应式 酰胺的水解是对酰胺基的羰基亲核加成
（2）酰胺基对水解的稳定性顺序
甲酰胺的稳定性最小，从经济观点，对于保护性 酰化，应该首选甲酰基或乙酰基
（3）水解条件
A、碱性条件：采用NaOH水溶液，对有些加热后仍然不溶的 胺，可采用NaOH的醇－水溶液 B、酸性水解：多用稀盐酸，有时加入少量的硫酸以加速水 解。水解一般取物料的回流温度。对于有些难水解的酰胺（2， 6－二甲基乙酰苯胺、3，4－二硝基乙酰－1-萘胺等），可以加入三氟化 硼、甲醇等一起回流 C、要求考虑酰胺键的稳定性和芳胺本身的稳定性 D、采用碱性条件，对设备的腐蚀小，但产物在碱性、高温 下易氧化，不如在酸中稳定 采用酸性条件水解，对设备的腐蚀较严重
+ O ) PO 2NaCl
四、酯交换
酯可以和其它的醇、羧酸或酯分子仲的烷氧基或酰基 进行互换反应，实现由一种酯转化为另一种酯
1，醇解
2，酸解
3，互换
两种酯之间的互换的先决条件是反应生成的酯中至少 有一种酯的沸点比另一种酯低的多 例：对于用其他方法不易制得的叔醇的酯，可以先制 成甲酸的叔醇酯，再和指定羧酸的甲酯进行酯的互换
反应可逆一、用脂肪族羧酸酰化 A，RCOOH过量 B，脱水①产物、反应物均不易挥发，可以直接将水蒸出 为加速反应，可加入少量的强酸催化
问题
A，质子可与－NH2结合成铵盐，从而阻 碍－NH2与酰化试剂的反应，因此必须 适当控制反应介质的酸碱度 B，为防止羧酸的腐蚀，应选用铅质或 搪瓷反应釜
Ⅱ常用工艺