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1、有机合成Organic Synthesis20122013 学年1.4 芳环的烃化和酰化反应1.4.1 Friedel Crafts 烷基化反应除卤代烃外，烯烃、醇、环氧化合物和磺酸酯也可除卤代烃外，烯烃、醇、环氧化合物和磺酸酯也可以做烃化剂。以做烃化剂。有机合成Organic Synthesis20122013 学年当用不对称环氧乙烷进行反应时，芳环往往连在已取当用不对称环氧乙烷进行反应时，芳环往往连在已取代的碳原子上。（代的碳原子上。（为什么？为什么？）有机合成Organic Synthesis20122013 学年催化剂可分为两类，一类是催化剂可分为两类，一类是路易斯酸路易斯酸，主要是金
2、属卤化物，主要是金属卤化物，其中其中AlCl3最为常用；另一类为最为常用；另一类为质子酸质子酸(如如HF、H2SO4、H3PO4等等)，烯烃、醇、环氧化合物作为烃化剂时常用它，烯烃、醇、环氧化合物作为烃化剂时常用它们作催化剂。们作催化剂。有机合成Organic Synthesis20122013 学年除了用环丙烷作烃化剂可以导入正丙基外，通常不能用除了用环丙烷作烃化剂可以导入正丙基外，通常不能用直接烃化的方法在芳环上导入直接烃化的方法在芳环上导入3个以上（含个以上（含3个）的个）的直链直链烷基，而主要得到碳正离子重排的产物。烷基，而主要得到碳正离子重排的产物。30%70%有机合成Organic
3、 Synthesis20122013 学年主要产物主要产物35%65%想一想：碳正离子的稳定性顺序是怎样的？想一想：碳正离子的稳定性顺序是怎样的？叔碳正离子叔碳正离子 仲碳正离子仲碳正离子 伯碳正离子伯碳正离子有机合成Organic Synthesis20122013 学年在卤代烷与芳环进行的在卤代烷与芳环进行的 Friedel Crafts 烷基化烷基化反应中，反应中，以叔卤代烷最活泼，伯卤代烷最不活泼。以叔卤代烷最活泼，伯卤代烷最不活泼。若烷基相同，则氟代烷最活泼，碘代烷最不活泼。与卤若烷基相同，则氟代烷最活泼，碘代烷最不活泼。与卤代烷一般反应性能恰恰相反。代烷一般反应性能恰恰相反。有机合
4、成Organic Synthesis20122013 学年烷基是使芳环致活的基团，因此烷基化的苯比苯更容易烷基是使芳环致活的基团，因此烷基化的苯比苯更容易起亲电取代反应。所以起亲电取代反应。所以 Friedel Crafts 烷基化烷基化反应很反应很难停留在一取代阶段，往往得到多烷基化物。难停留在一取代阶段，往往得到多烷基化物。尽管通过反应条件的控制、反应物比例的调节和加料顺尽管通过反应条件的控制、反应物比例的调节和加料顺序的改变等手段可以减少多元取代物的产生，但不可能序的改变等手段可以减少多元取代物的产生，但不可能完全避免。完全避免。有机合成Organic Synthesis20122013
5、 学年Friedel Crafts 烷基化烷基化反应是反应是可逆可逆反应，在强活性催化反应，在强活性催化剂的作用下，烷基苯既可以发生失烷基化反应，也可以剂的作用下，烷基苯既可以发生失烷基化反应，也可以发生再烷基化反应。发生再烷基化反应。有机合成Organic Synthesis20122013 学年芳环的氯甲基化反应芳环的氯甲基化反应 类似类似 Friedel Crafts 烷基化反应烷基化反应在无水氯化锌、四氯化锡或磷酸等催化下，活泼芳烃与在无水氯化锌、四氯化锡或磷酸等催化下，活泼芳烃与甲醛甲醛(或聚甲醛或聚甲醛)及氯化氢作用，芳环可以被氯甲基化。及氯化氢作用，芳环可以被氯甲基化。生成的生成
6、的C6H5CH2Cl 很活泼，所以过量的苯会导致副产物很活泼，所以过量的苯会导致副产物C6H5CH2C6H5 的生成。的生成。有机合成Organic Synthesis20122013 学年有机合成Organic Synthesis20122013 学年芳环上如有给电子基团则有利于氯甲基化；若是有吸电子芳环上如有给电子基团则有利于氯甲基化；若是有吸电子基团则不利于氯甲基化。基团则不利于氯甲基化。硝基苯硝基苯很难发生氯甲基化反应。很难发生氯甲基化反应。酚和芳胺不能用此反应，因为副反应很多。但可以使用酚和芳胺不能用此反应，因为副反应很多。但可以使用改进的方法。改进的方法。氯甲醚氯甲醚有机合成Org
7、anic Synthesis20122013 学年芳环上导入氯甲基后，由于苄氯上的氯十分活泼，可以很芳环上导入氯甲基后，由于苄氯上的氯十分活泼，可以很顺利地被其他原子或基团取代，所以此反应在合成上有着顺利地被其他原子或基团取代，所以此反应在合成上有着重要的作用。重要的作用。C6H5CH2ClNaOHKCNNH3(C2H5)3NH2Pd/CC6H5CH2OHC6H5CH2CNC6H5CH2NH2C6H5CH2N(C2H5)3Cl-+C6H5CH3有机合成Organic Synthesis20122013 学年氯甲基化反应中，当用溴化氢代替氯化氢时，即为溴氯甲基化反应中，当用溴化氢代替氯化氢时，即
8、为溴甲基化反应。甲基化反应。溴甲基化反应溴甲基化反应当然，也可以用碘化氢代替氯化氢。当然，也可以用碘化氢代替氯化氢。有机合成Organic Synthesis20122013 学年1.4.2 Friedel Crafts 酰化反应芳环上导入一个酰基后芳环被钝化，因而芳环上导入一个酰基后芳环被钝化，因而 Friedel Crafts 酰化反应的产物一般为一酰化产物，产酰化反应的产物一般为一酰化产物，产率较高。同时酰化反应中酰化剂的碳链不会发生重排。率较高。同时酰化反应中酰化剂的碳链不会发生重排。Friedel Crafts 酰化反应是不可逆反应。酰化反应是不可逆反应。芳环上连有强吸电子基团如硝基
9、、酰基等则不能发生芳环上连有强吸电子基团如硝基、酰基等则不能发生Friedel Crafts 烷基化和酰化烷基化和酰化反应，如反应，如硝基苯硝基苯。有机合成Organic Synthesis20122013 学年强活性芳环如多取代苯、酚和芳香醚酰化反应时可以选用强活性芳环如多取代苯、酚和芳香醚酰化反应时可以选用比较弱的催化剂如比较弱的催化剂如ZnCl2、PPA (多磷酸多磷酸)等。等。有机合成Organic Synthesis20122013 学年羧酸也可以做酰化剂，这时一般用羧酸也可以做酰化剂，这时一般用PPA (多磷酸多磷酸)、BF3 、H2SO4、HF等来催化。等来催化。酰化反应也是芳环
10、烷基化的一个间接方法，因为生成的酮酰化反应也是芳环烷基化的一个间接方法，因为生成的酮可以用可以用 Clemmensen 还原法得到烷基化的芳烃（见后）。还原法得到烷基化的芳烃（见后）。有机合成Organic Synthesis20122013 学年1.4.3 芳环上的甲酰化反应 Gattermann Koch 反应反应等分子的等分子的CO和和HCl在在无水无水AlCl3和和CuCl催化下，与芳香催化下，与芳香族化合物起亲电反应导入甲酰基。族化合物起亲电反应导入甲酰基。 CuCl的作用是与的作用是与CO络合，使之活性增高而易于发生反应。络合，使之活性增高而易于发生反应。有机合成Organic S
11、ynthesis20122013 学年此反应常用于苯、此反应常用于苯、苯甲醚和烷基苯的甲酰化。一元烷苯甲醚和烷基苯的甲酰化。一元烷基苯反应时，几乎全部在对位发生。基苯反应时，几乎全部在对位发生。酚、其它的酚醚由于易发生副反应，酚、其它的酚醚由于易发生副反应，不宜不宜用此法进行用此法进行甲酰化。甲酰化。含有强钝化基团的芳烃（如含有强钝化基团的芳烃（如硝基苯硝基苯）不发生此反应）不发生此反应。有机合成Organic Synthesis20122013 学年 Vilsmeier 反应反应常用酰化剂为常用酰化剂为DMF 和和 N 甲基甲基 N 苯基甲酰胺等。苯基甲酰胺等。常用催化剂为常用催化剂为POC
12、l3、ZnCl2等。等。此反应适用于酚、酚醚、此反应适用于酚、酚醚、 N, N 二取代芳胺、多环二取代芳胺、多环芳烃、吡咯、呋喃、吡喃、噻吩类化合物的甲酰化。芳烃、吡咯、呋喃、吡喃、噻吩类化合物的甲酰化。DMF单环芳烃主要生成单环芳烃主要生成对位对位产物。产物。有机合成Organic Synthesis20122013 学年84%75%有机合成Organic Synthesis20122013 学年稠环芳烃和杂环化合物优先在活性大的位置甲酰化。稠环芳烃和杂环化合物优先在活性大的位置甲酰化。85%80%99%有机合成Organic Synthesis20122013 学年 Reimer Tiem
13、ann 反应反应氯仿在强碱作用下与芳环反应并水解得到甲酰化产物。氯仿在强碱作用下与芳环反应并水解得到甲酰化产物。此反应适用于酚、此反应适用于酚、N, N 二取代芳胺、吡咯、吲哚等二取代芳胺、吡咯、吲哚等杂环化合物的甲酰化。杂环化合物的甲酰化。40%3848%此反应产率不高，但主要生成此反应产率不高，但主要生成邻位邻位产物。产物。有机合成Organic Synthesis20122013 学年酚羟基的邻位或对位有取代基时，常有副产物酚羟基的邻位或对位有取代基时，常有副产物 2,2 或或4,4 二取代的环己二烯酮产生。二取代的环己二烯酮产生。有机合成Organic Synthesis2012201
14、3 学年1. 【总结总结】草酸酯、甲酸酯、碳酸酯的各种反应特点。草酸酯、甲酸酯、碳酸酯的各种反应特点。2. 【区别区别】氯甲基化反应和氯甲基化反应和Gattermann Koch反应。反应。3. 【总结总结】硝基苯不能进行哪些反应？硝基苯不能进行哪些反应？4. 【比较比较】格利雅试剂、有机锂试剂、二烷基铜锂与格利雅试剂、有机锂试剂、二烷基铜锂与 , 不饱和羰基化合物反应有何异同？不饱和羰基化合物反应有何异同？本章提高5. 【比较比较】Friedel Crafts 烷基化和酰化烷基化和酰化反应有何异同反应有何异同？6. 【复习复习】Hofmann 消除反应。消除反应。7. 【复习复习】乙酰乙酸乙酯、丙二酸二乙酯的相关反应。乙酰乙酸乙酯、丙二酸二乙酯的相关反应。
