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第2章烃化反应HydrocarbylationReaction年轻是我们唯一拥有权利去编织梦想的时光定义：有机物分子中C,N,O上的氢被烃基取代的反应烃基：饱和、不饱和、脂肪、芳香C-OH（醇或酚羟基）变为-OR醚C-NH(NH3)变为伯、仲、叔胺CHC-C分类1）按形成键的形

式分类分类2）按反应历程分类SN1SN2亲电取代分类3）按烃化剂的种类分类卤代烷：RX最常用硫酸酯、磺酸酯醇烯烃环氧烷：发生羟乙基化CH2N2：很好的重氮化试剂SOOHOOHSOOROORSOOArORO应用丁卡因药效为普鲁卡因的10倍C-O-CH-CH2N(C2H5)2ONH2普鲁卡因C-O-

CH-CH2N(C2H5)2On-C4H9-HN丁卡因学习重点1.氧原子上的烃化反应历程、烃化剂种类、特点及应用范围2.氮原子上的烃化反应历程、烃化剂种类、特点及应用范围伯胺的制备方法3.芳烃的C-烃化（F-C反应)历程、特点及影

响因素4.烯丙位、苄位、活性亚甲基化合物的C-烃化的反应历程及影响因素第一节氧原子上的烃化反应一醇的O-烃化1卤代烷为烃化剂2磺酸酯3环氧乙烷类作烃化剂4烯烃作为烃化剂5醇作为烃化剂6其它烃化剂二酚的O-烃化1烃化剂2多元酚的选择性烃化一醇的O-

烃化1卤代烷为烃化剂：ROH+B+R'XR-O-R'+HROROROH+R'XR-O-R'+HXB通式Williamson醚合成方法结论：醇在碱的条件下与卤代烷生成醚1卤代烷为烃化剂：醇在碱的条件下与卤代烷生成醚⚫反应机理：SN1R-XRX慢+决定反应速率R+R'OHR-

O-R'快R-O-R'+HH消旋产物Ph-CH2XR-CH=CH-CH2X叔卤代烷、、按SN1历程反应机理：SN2R'OCXRHHR'O+R-CH2-XR'O-CH2R+X构型翻转从X的背面进攻伯卤代烷RCH2X按SN2历程随着与X相连的C的取代基数目的增加越趋

向SN1影响因素aRX的影响RI>RBr>RCl>RFRI>RBr>RCl当R相同C-X极化度活性：成本：i）活性（∵卤素的电负性）当X相同时ii）卤代丙烯,卤苄>卤代烷>卤芳烃ArXClNO2OEtNO2+EtOHNaOH非那西丁

中间体当卤代烃为叔卤代烃时，不能在强碱下反应，易消除HX，可在中性或弱碱性下反应。CCH3CH3CH3+CH3-CCH2CH3B影响因素b醇的影响CH3ONa+ClCH2COOMeCH3OCH2COOMeCH3OH/pH=864℃R-OHEtOTlC6H6ROTlR'XCH3CNR-O-

R'活性低的醇，可先制成其钠盐，再反应改进得Williamson醚合成法：将醇制成醇铊，再进行烃化CH3OCH2CH2OH+EtOTlCH3OCH2CH2OTlPhCH2CH2OCH2PhCH3CNCH3OCH2CH2OCH2Ph苯影响因素c催化剂d溶

剂影响醇钠、Na、NaH、NaOH、KOH有机碱：六甲基磷酰胺（HMPA）、N,N-二甲基苯胺（DMA）、非质子溶剂：苯、甲苯（Tol）、二甲苯（xylene）、DMF、DMSO无水条件下质子性溶剂：ROX有助于R-CH2X解离，但是RO-易发

生溶剂化，因此通常不用质子性溶剂催化剂:溶剂:过量醇（即是溶质又是溶剂）第一节氧原子上的烃化反应一醇的O-烃化1卤代烷为烃化剂：醇在碱的条件下与卤代烷生成醚⚫副反应a消除反应CH3CH3CCH2(H3C)3CXB-(H3C)3C+H3

CCOCH3C2H5H3CABB:(CH3)3COH+C2H5X欲制备：A:(CH3)3CX+C2H5OHCHOCH2CH2NCH3CH3PhPhABCH-BrPhPhHOCH2CH2NCH3CH3+AXy1△产物CH

PhPh+OHBXy1△产物欲制备：ClCH2CH2N(CH3)2⚫副反应a消除反应CHOC2H5H3CBAC6H5C＊CH3+C2H5OHA:H消旋体欲制备CHOHCH3+C2H5BrB:活性强2磺酸酯类为烃化剂：主要指芳磺酸酯，引入较

大的烃基(CH3)2SO4,(C2H5)2SO4SO3RSO3RH3CROSOTsO很好的离去基团SOOOROR12CH3OH+H2SO4(CH3)2SO4+2H2O制备方法:2CH3OHNaClH2ONaOHSO3ClCH3SO

3CH3CH3+++,,：O注意事项：①磺酸酯只用于甲基化和乙基化，且只有R基参与反应，磺酸酯应用广，但磺酸为强酸，三废污染Me2SO4bp188℃(C2H5)2SO496℃/15mmHg③pH=8～9遇酸或碱会分解④收率较高，成本适中，沸点

高，反应温度较高ROH+(CH3)2SO4NaOH滴加⑤ROH+NaOH(CH3)2SO4滴加硫酸酯活性高于磺酸酯⑥②防止水解例CH2OHCHOCH2OCH3CH3CH2OC18H27CHOCH2OCH3CH3甘油+丙酮Ts

OC18H27/KOHTolEtOH/HCl△CH2OC18H27CHOHCH2OH3环氧乙烷类作烃化剂（羟乙基化反应）CHHCRHOROHROCH2CH2OH+反应机理：a酸催化CHHCRHOCHHCRHHObNuCRHCH2-OH+H+CHHCRHHONaaabRCH-C

H2OH+R为供电子基或苯，在a处断裂R为吸电子基得b处断裂产物反应机理：b碱催化R-CH-CH2OR-CH-CHOR'ORCHCH2OR'OR'ORCHCH2OR'OH+R'OR'OHSN2双分子亲核取代，开环单一，立体位阻原因为主，反应发生在取代较少的碳原子上实例Ph-CH-C

H2OPHCHCH2OCH3OHPH-CHCH2OHOCH3+CH3OH+PhCHCH2OHOCH310%90%PHCHCH2OCH3OH+75%H2SO4CH3ONaref5href5h25%OOHOCH3CH3OH/H+80%

△Ph-CH-CH2O+EtOHNaOHCH3CHCH2OEtOH80%实例环氧乙烷在催化剂如四氯化锡及少量水存在下,聚合成聚乙二醇,聚乙二醇是水溶性产品H2CCH2OnSnCl4H2O少量HO(CH2CH2O)nHH2CCH2OnRONaRO(CH2CH2O)nH聚乙二醇烷基苯醚OCH2OC

OC17H33OHHOHOOHm(OH2CH2C)OO(CH2CH2O)nHO(CH2CH2O)pHCH2OCOC17H33OKOHH2O4烯烃作为烃化剂R-OH+CH2=CH-R烯烃反位的R为吸电子基醇对烯烃双键进攻，加成而生成醚。

烯烃结构中若无极性基团存在，反应不易进行；只有当双键两端连有吸电子基，才能反应。CO-CN-COOR'-COOHCH3CH=CHCHCH3CH=CHCHC3H7OH+ONaOHOH3CC3H7OCHCH2-CH45%CH3+CH2=CHCNNaOCH390℃1hCH3OCH2CH2CN

OHHOCH2=CHCNZnCl2OCH2CH2CNHOOHOO-CN-COOH环合H+水解吸电子基：5醇作为烃化剂醇：通常加酸作为催化剂，如H2SO4H3PO4TsOHHCl气体ClCHCNC2H5n-C4H9OH/H2SO4甲苯回流CO

HOCH2CH2CHCH2OHTsOHOH△OOH88%ClCCC2H5OC4H9CNCF3SO2OR-SO3RR3OBF4用来烃化位阻醇6其它烃化剂：二酚的O-烃化1卤代烃、烯烃、硫酸酯酚酸性大于醇，所以活性比醇大，醇的氧烃化试剂均可做酚的

氧烃化试剂卤代烃烯烃OHCONH2EtBr/NaOHOEtCONH2HOOH+CH2=CH-CNHOOCH2CH2CN硫酸酯(CH3)2SO4、(C2H5)2SO4两个烃基只有一个烃基反应OHH3COCHOMe2SO4NaOHH3COMeOCHO（1）CH2N2活性甲基化试剂用于酚和羧酸的烃化

，产生N2气，无其它副反应，后处理简单室温或低于室温反应，加热易爆炸OH+Et2OH2CNNOCH3OHCOOHOHOMeCOOMeOHOMeCOOMeOMe2molCH2N2过量CH2N2（2）ROH/DCCDCC用于醇酚偶联,形

成酚醚NCNPhOH+PhCH2OHDCCPhOCH2Ph+H2O100℃OOHOHOOHOOHOH3COOCH32CH2N2RTCOOMeOHOCH3OHCOOMeOHOHOHCH3ICOOMeOHOCH2PhOH氯苄保护羟基PhCH2Cl/K2CO3分子内氢键在较温和条件下不易被破坏三多

元酚的选择性烃化第二节氮原子上的烃化反应一、氨及脂肪胺的N-烃化与卤代烃反应机理：RX+NH3H3NCXRNH3XRNH2+NH4XNH3RX+RNH2R2NH2XR2NH+NH4XNH3RX+R2NHR3NHX

R3N+NH4XNH3RX+R3NR4NX影响因素：Cl+2NH3NH2NH4Cl+理论上1:2(实际1:5～6)a)物料配比b)溶剂水醇苯甲苯环己烷DMFNH4ClNH4NO3NH4AcR相同时RI

＞RBr＞RCl＞RF一般RBr、RCl加入RI发生分子的卤素置换c)RX1伯胺的制备NH3(过量)+RXRNH21）2）Gabriel反应CCOHOHOOCCNHNHOONH3+OOONHOOKOHN-KOON-ROO

RXNH2NH2H2OHClH2O+RNH2+RNH2封管加热NONHRNH应用范围较广，除少数活性较差的卤代芳烃之外，适于各种带伯卤代烃的取代基CCOONCH2CH2NCCOOCCOONR+BrCH2CH2BrHClH2OH2NC

H2CH2NH23）改良的Gabriel反应(CF3SO2)2O+PhCH2NH2CH2Cl2NaOHn-C7H15PhCH2NSO2CF3C7H15-nNaH/DMF100℃3hPhCH=N-C7H15-n10%HCl/THF△3hTEA三乙胺n-C7H15NH2PhCH2N

HSO2CF34）Delepine反应NNNNNNNN+RX环六亚甲基四胺（乌洛托品）RX氯霉素中间体的合成书上72页5）还原烃化R-CHR'ONH3CONH3HRR'COHNH2HRR'C=NHRHR'R-CH-NH2HR'H

R-CH-NH2HR'H2-H2O醛或酮在还原剂存在下与NH3、伯胺、仲胺的反应，氮上引入烷基的反应RCH=NH+RCHNH2R-C-NHCH3RNH2(RCH3)2NH+NH2H2(RCH3)3N+NH3H2(RCH3)2

NH+RCH=NH(RCH3)2NCH-RNH2特点（1）催化剂（2）N上引入的碳数与醛酮的碳数一致（3）低级脂肪醛与NH3在H2/Ni条件下，得混合物（当C>4，得伯胺，因为位阻的影响（4）反应活性：醛>酮脂肪族>芳香族无立体位阻>有立体位阻Na/EtOHNa-Hg/Et

OHZn-Hg/HCl金属复氢化合物LiAlH4NaBH4HCOOH常用H2/Ni举例NH3+PhCHOH2/RaneyNiPhCH2NH2+(PhCH2)2NHC2H5OHCOCH3+NH3HCOOHC-CH3NH22仲胺的制备1

）仲卤代烃与NH3、伯胺反应得仲胺2）还原烃化（芳香醛效果好）当芳香醛与氨的摩尔比为2：1时，以兰尼镍为还原剂主要的仲胺H3CH3CCHINH3+H3CH3CCH2NHNH3+2CHOMeCH2CH2MeNH+CH2NH2MeH2/RNiMe85%4%3叔胺的制备1）仲胺与卤代烃作用(n-Pr

)2NH+H2C=CHCN(n-Pr)2NHCH2CH2CNNH2+n-BuBrLiN-Br-n2+LiBr2）仲胺+1mol醛或酮还原烃化伯胺+2mol醛或酮还原烃化NHCONH2HCHO/CH3OHNi/H2NCH3COH2N1反

应式RX+ArHAlCl3Ar-RRX:烷基卤代烃,环烷基卤代烃芳环:苯环,芳杂环催化剂:AlX3,ZnCl2,FeCl3,SnCl4,HF,H2SO4,H3PO42反应机理：C+离子对芳环的亲电进攻CCH3CH3H3CC

l+AlCl3CCH3CH3H3CAlCl4CCH3CH3H3C+AlCl4HCH(CH3)2AlCl4C(CH3)3+HX+AlCl33影响因素(1)RX(ROH、烯烃也可作烃化试剂）a当R相同时:RF>RCl>RBr>RI一般来说,卤代芳

烃不反应b当X相同时RCH=CH2X≈PhCH2X>(CH3)3X>R2CHX>RCH2X>CH3X(2)芳烃的结构a有供电基取代的芳烃＞无供电基取代的芳烃引入一个烃基后更易发生烃化反应，但要考虑立体位阻b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，但连有供电子基后可发生F-C反应可被烃化OCH3NO2(3)含有-NH2、-NR2的苯环,一般不发生F-C反应因为NH2+AlCl3NH2AlCl3第三节碳原子上的烃化反应影响因素催化剂a活性顺

序AlCl3>FeCl3>SnCl4>BF3>ZnCl2HF>H2SO4>H3PO4根据RX种类,ArH结构,选择Cat用量如PhCH2Cl,ZnCl2少量;CH3X、AlCl3用量大5-10%b最常用,但并不是万能的,不能用于Ph-OH烃化ArOH+AlCl3+HClArOAlCl2c烯烃和醇

的烃化剂,一般用酸(质子酸)作催化剂RCH2OHH+-H2OCH2=CH-CH3CH3CHCH3H+RCH2OH2R-CH2一、芳环上的烃化反应(付-克反应)(5)溶剂a当芳烃为液体时,可过量作为溶剂,如苯b非极性溶剂：CS2,CCl4,四氯乙烷等c中等级性溶剂二氯乙烷，四氯乙烷等d硝基苯、硝基

甲烷都可作为反应溶剂副反应(1)当烃基的碳原子数＞3时,发生异构化反应,温度升高,异构化比例增加CH3CH2CH2ClAlCl3+CH2CH2CH3CH2(CH3)2+-6℃5h35℃5h3:22:3(2)间位产物

生成:当苯环上引入的烃基不止一个时,除了正常的邻、对位产物，还常有相当比例的间位产物。通常，较强烈的条件，即强催化剂，较长时间，较高反应温度，生成不正常的间位产物。所以傅-克反应时间不宜过长，AlCl3用量不宜过大。H3CCH3CH3CH3CH3H3CCH3Cl/AlCl30℃CH3Cl

/AlCl3100℃重排△举例CH3Cl/AlCl36℃O++CHCHCOOHAlCl380℃2h+NaOHAlCl33EtOHCCl4CH2CH2OHCH=CH2KOH△140℃CHCH2COOHC-ClC-OH二、羰基化合物

α-位C烃化1活泼亚甲基化合物的C-烃化H2CXYX,Y为吸电子基吸电子能力：-NO2＞-CR＞RSO2-＞-CN＞-COOR＞PhOCH2COOEtCOOEtCHCCOOOEtOEtHCCCOOOEtOOEtR-HCCCOOOEtOEtB+BHR-X反应

机理：影响因素：（1）碱和溶剂的选择a根据活泼亚甲基的化合物的酸性，常用醇钠、醇钾b如醇钠为催化剂，则选醇为溶剂，对于在醇中难于烃化的活性亚甲基化合物，可在苯、甲苯、二甲苯等油溶剂中加入NaH或金属钠，生成烯醇盐再烃化t-BuOK＞i-PrONa＞EtONa＞

CH3ONa碱性：RX：B：H2CCOOEtCOOEt=1：1：1蒸出生成醇，再加入（2）引入烃基的顺序a当R=R‘时,分步进行b当R≠R‘时，当R、R‘为伯卤代烷，先大再小当R、R‘为仲卤代烷，先伯后仲当R、R＇为仲卤代烷，收

率低，一般选用活性高的亚甲基化合物见教材p89页例子（3）副反应a脱卤化氢的副反应HCCOOEtCOOEtHCCOOEtCOOEt++Brb脱烷氧羰基的副反应当换成苯基时，反应更易发生Ph2CCOOEtCOOEtOEtEtOCO

EtOPh2CCOOEt+c生成醚的副反应所以反应不易使用过量的R’XRONa+R'XROR'+NaX2醛酮以及羧酸衍生物α-C烃化-COCHR-COCXY活性小于活泼亚甲基化合物(1)反应式-COCH-COC-COCRB：R-X(2)机理B：-COCH-

COC-COC-COCRR-X+HX(3)影响因素碱:三苯甲基钠(锂)Ph3CNa,丁基锂NaH、NaNH2二异丙基氨基锂(i-Pr)2NLi环己基异丙基氨基锂NLi(i-Pr)2aRXb羰基化合物i醛的α-C烃化少见，易发生Aldol缩合反应，但可采用烯胺法ii酯的α-C烃化采用强碱，较

弱的碱会发生Claisen缩合副反应iii不对称酮的α-烃化R2CHCCH2R'OCHR'R2CHCOCHR'R''B：R''XOLiR2CH=CCH3R'OR2-CCCH2R'OR''R''XR2CHCABB：B为动力学控制产

物动力学取决于碱夺取H速度，碱中H位阻小原因：碱夺取位阻小的氢比夺取位阻大的氢的速度要快条件：非质子溶剂、强碱、酮不过量A为热力学控制产物原因：生成多取代烯醇热稳定，双键的稳定性随取代基的增加而增加条件

：质子溶剂（有利于两中间产物通过质子交换平衡产物转换）\或酮过量或采用较弱的碱BMichaelAddition/ConjugateAdditionH3COH3COH3COPh3CLi/MeOCH2CH2OMer.t.0.5h或1

h+动力学控制:28%72%热力学控制(酮略过量):94%6%PhCH2CNNaNH2MeIPhCHCNPhCHCNMe3烯胺的烃化(1)结构R2'NCR''CR2'''(2)制备：醛、酮+胺缩合(3)性质羰基α-C、β-C烯胺烃化R

2NCCR''R2'R2NCCRRR'R''''XCCRRR'''''OR+R'''-XH2O（4）影响因素优点：①操作简单，原料易得，收率较高②尤其适用于醛的α-C烃化，用酸做催化剂，避免Aldol缩合③无多烃化产物，只有单烃化产物④不对称酮进行烃化时，取代产物发生在

取代较少的c上NHNHONNa2CO3K2CO3TsOH时用苯带水脱水剂：例ONHN1)CH2=CHCH2BrOCH2CH=CH22)H2ONHO+CH3+NNCH3CH390%10%ThankYou！