精细有机合成化学与工艺学第11章 酰化ppt课件.ppt

第11章酰化Acylation Reaction,11.1 概述 11.2 N酰化11.3 C酰化11.4 O酰化 (酯化）,第11章酰化,11.1概述,酰化反应：在有机化合物中的碳、氮、氧、硫等原子上引入酰基的反应酰化：将酰基引入氮原子上，生成的产物是酰胺酰化：将酰基引入碳原子上，生成的产物是醛、酮或羧酸酰化：将酰基引入氧原子上，生成的产物是酯，也称酯化 酰基：指从含氧的无机酸和有机酸的分子中除去一个或几个羟基后所剩余的基团, 酰化剂,羧酸：甲酸、乙酸、草酸；,酸酐：乙酸酐、顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐；CO,酰氯：光气（碳酸二酰氯）、乙酰氯、苯甲酰氯、POCl3、PCl3、三聚氰酰氯,羧酸酯：氯乙酸乙酯、乙酰乙酸乙酯、氯甲酸三氯甲酯 （双光气）、二（三氯甲基）碳酸酯（三光气）,酰胺：尿素、N,N - 二甲基甲酰胺；,其它：乙烯酮、双乙烯酮,某些酰氯不易制成工业品，可用羧酸和PCl3、亚硫酰氯或无水AlCl3 在无水介质中作酰化剂。, 酰化剂的反应活性,酰化是亲电取代反应，酰化剂是以亲电质点参加反应的。,引入吸电子基，酰基 C 上的正电荷越大，酰化能力越强。,R 相同时：1+2+3+ 4+ 。,强酸构成的酯是烷基化剂，而不是酰化剂。,弱酸构成的酯可作酰化剂，其活性比相应的羧酸还弱。羧酰胺也是弱酰化剂，较少使用。,断键,强酸的酰基吸电子能力很强，使酯分子中烷基 C 上带较强的正电荷（在 C - O 处断键，而不在 O - S 处断键）。,酰化反应的通式,Z： X、OCOR、OH、OR、NHR,G：ArNH2、RNH2、RO、Ar,11.2N - 酰化,胺类的酰化是发生在氨基 N 上的亲电取代反应。,N - 酰化是制备酰胺的重要方法。,酰化的胺可以是脂肪胺、芳胺；也可以是伯胺、仲胺，但叔胺不能。,叔胺没有活性 H,?,酰基是吸电子基，使得酰胺分子中氨基 N 上的电子云密度降低，不容易再与亲电的酰化剂质点作用，即不易生成 N,N-二酰化合物。所以一般情况下易制得较纯的酰胺。,11.2.1反应历程,11.2.2胺类结构的影响,胺类被酰化的相对反应活性是：,1、脂肪胺 芳胺,3、无位阻胺 有位阻胺,结论：即氨基 N 上电子云密度越高，碱性越强，空间位阻越小，胺被酰化的反应活性越强。,2、伯胺 仲胺；,环上有供电子基时，碱性增强，芳胺的反应活性增加；环上有吸电子基时，碱性减弱，芳胺的反应活性降低。,对于活泼的胺，可以采用 弱 酰化剂。对于活性低的胺，需要使用 活泼 的酰化剂。,芳胺：,11.2.3用 羧酸 的 N - 酰化（可逆）,羧酸价廉易得，反应活性较弱，一般用于碱性较强的胺或氨的 N - 酰化。,常用甲酸、乙酸、乙二酸作酰化剂，个别情况下也用苯甲酸作酰化剂。,为加速 N - 酰化反应，可加入少量 强酸 作催化剂：,H+ 与 羧酸 形成 碳正离子；,H+ 与 氨基 形成 铵盐，破坏氨基与酰化剂的反应；,因此，必须 控制 反应介质的 酸碱度，以增加反应速度。,使 酰化反应 尽可能完全：,移去生成的水,?,脱水方法：,反应精馏 脱水酰化法,主要用于 乙酸(bp 118 )与芳胺的 N - 酰化。,例，N - 乙酰苯胺的制备,将 含水乙酸 和 苯胺 加热至沸腾，先用精馏法蒸出含水稀乙酸，再在 160 210 减压蒸出未反应的乙酸和 苯胺，即得到 N - 乙酰苯胺。, 溶剂共沸蒸馏 脱水酰化法,主要用于甲酸(bp 100.8 )与芳胺的 N - 酰化。一般精馏法不能分离出生成的水，必须加入甲苯、二甲苯、环己烷等惰性溶剂。,例，N - 甲酰苯胺 的制备,用此法还可制得以下中间体：,形成低共沸物质。,高温熔融 脱水酰化法, 适用于 高沸点羧酸 和 芳胺 的 N - 酰化,例，苯甲酸、苯胺混合物在 180 190 反应至不再蒸出水和苯胺， 225 反应接近完全，,A、粗品用盐酸处理，,B、再用 NaOH溶液处理，,C、粗品用乙醇重结晶，得工业品 N - 苯甲酰苯胺。,除去未反应的苯胺；,除去苯甲酸；,?,?,高温熔融 脱水酰化法, 适用于 稳定铵盐 的脱水,例，冰乙酸中通入 NH3 ，生成 乙酸铵， 180 220 脱水得 乙酰胺（丙酰胺、丁酰胺）。,化学脱水剂 脱水酰化法,例，P2O5、POCl3、PCl3,11.2.4用 酸酐 的N - 酰化（不可逆）,该反应不生成水，因而不可逆。反应生成的羧酸可以起溶剂作用。酸酐的酰化能力强于羧酸，能用于较难酰化的胺类，如仲胺、芳环上有吸电子基团的芳胺。,最常用的是乙酸酐，活性较高，20 90 即可顺利进行乙酰化。乙酸酐用量一般只需过量 5 % 10 % 。,胺和酰化产物的熔点都较高，需加入苯或石脑油等非水溶性惰性有机溶剂,例，对氯苯胺 80 90 溶于石脑油中，慢慢加入乙酸酐，80 85 保温 2 h，冷至 15 20 ，过滤、水洗、干燥，即得 对氯乙酰苯胺，mp 176 177 。,胺和酰化产物的熔点都不太高，反应可不加溶剂,例，在搅拌和冷却下，将乙酸酐加入到间甲苯胺中，60 65 保温 2 h，即得间甲基乙酰苯胺。,用 乙酸 或 乙酸酐 作 溶剂,例，n(3-氨基-N,N-二甲基苯胺) : n(乙酸) : n(乙酸酐) = 1 : 1 : 1.1 的摩尔比在 60 保温 30 min，反应物在搅拌下倒入水中，滤出固体用乙醇和水重结晶，得N,N - 二甲基 - 3 - 乙酰氯基苯胺，mp 84 86 。,胺 和 酰化产物 可溶于水，而 N - 乙酰化速度比乙酸酐的水解速度快得多，反应可在水介质中进行,例，将块状或熔融态间苯二胺和盐酸加入水中，溶解后加入乙酸酐，胺 : 盐酸 : 乙酸酐的摩尔比为 1 : 1 : 1.05，40 搅拌 1 h，精盐盐析，得间氨基乙酰苯胺盐酸盐。,氨基盐酸盐不能被酰化，多氨基化合物部分乙酰化时可加入适量盐酸酸化，再进行酰化。,氨基酚类 在 N - 乙酰化 时，控制适当条件，可只让氨基乙酰化，而不影响羟基,例，水中加入 2 - 氨基 - 8 - 萘酚 - 6 - 磺酸（酸）和NaOH 溶液，调至弱酸性，22 30 加入稍过量的乙酸酐，然后用精盐盐析，就得 N - 乙酰基酸。,如 氨基酚 中的 羟基 也会被乙酰化，可在乙酰化后将乙酰氧基水解掉（酯的水解）,例，水中加入 1 - 氨基 - 8 - 萘酚 - 3,6 - 二磺酸单钠盐 和 NaOH 溶液，调至 pH 6.7 7.1 ，使全溶，30 35 加入乙酸酐。H 酸 : 乙酸酐摩尔比 1 : 1.47，保温 0.5 h，直到反应液中游离 H 酸 0.1 %（质量分数）为终点，然后加入 Na2CO3 调 pH 7 7.5 ，升温至 95 ，保温 20 min，冷却至 15 ，就得到 N - 乙酰基H 酸水溶液。,酸酐、胺类 进行 酰化 时，一般不加催化剂，如果是多取代芳香胺，或带有较多吸电子基团的，以及空间位阻较大的芳香胺类，因与酸酐的反应很慢，这时需加入少量强酸作催化剂以加速反应。,强酸对酸酐的催化作用与对羧酸的作用相似，是生成反应活性高的酰基正碳离子。,伯胺用酸酐 酰化时，如果酸酐用量过多，并在反应温度较高 和 反应时间较长时，除生成 一酰化产物，还可生成 二酰化产物（羧酸一般不易生成二酰化产物）。,第二个酰基非常活泼，容易水解消除。将二酰化物（或一酰化与二酰化的混合物）在含水的溶剂（稀酒精）中重结晶时，最终只得到一酰化产物。,用 CO 作甲酰化剂,CO 是甲酸酸酐，不活泼，可从合成气中分离出来，成本低，适用于在大型生产中作为甲酰化剂。,例，将无水二甲胺和含 甲醇钠 的 甲醇溶液 连续地压入喷射环流反应器，110 120 和 1.5 5 MPa 与CO 反应，即得 N,N - 二甲基甲酰胺。,用类似的方法还可以制 N - 甲基甲酰胺 和 甲酰胺。,11.2.5用 酰氯 的 N - 酰化（不可逆）,反应不可逆。酰氯比相应酸酐更活泼，许多酰氯比相应酸酐容易制备，因此常作酰化剂。酰氯与胺类反应通常是放热反应，因此要冷却，也可用溶剂以减缓反应速度。,常用的酰氯：羧酰氯、芳磺酰氯、三聚氰酰氯、光气,溶剂：水、氯仿、乙酸、二氯乙烷、四氯化碳、苯、甲苯,反应中释放出 HCl 能与游离胺生成盐酸盐，从而使酰化反应困难，因此反应时需加入 缚酸剂。,缚酸剂：NaOH、Na2CO3、NaHCO3、CH3COONa、N(Et)3、N(Me)3、吡啶,用 羧酰氯 的 N - 酰化,用 芳羧酸 加 PCl3 的 N - 酰化,用 芳磺酰氯 的 N - 酰化,用 三聚氰酰氯 的 N - 酰化,用 光气 的 N - 酰化,11.2.5用 酰氯 的 N - 酰化,制备： 羧酸 与 SOCl2 、PCl3 、PCl3 + Cl2 、COCl2作用, 高碳脂羧酰氯 亲水性差，且易水解，N - 酰化应在无水惰性有机溶剂中，较高温度（95 160 ）下进行，且要用吡啶 或 三乙胺 等 叔胺 作 缚酸剂。,例，用 H 酸制备一系列 酰化 H 酸：,R： CH3 C17H35 9 种 奇数 C 的烷基。收率随碳链增长降低。,用 羧酰氯 的 N - 酰化,低碳脂羧酰氯的N - 酰化反应速度较快，可在水中进行，为减少酰氯水解，滴加酰氯时应不断地滴加 NaOH、Na2CO3 溶液；固体 Na2CO3 、Ca(OH)2，控制反应液的 pH 值始终在 7 8 。,例，氯代乙酰氯 非常活泼，可在低温下完成酰化反应。,例，3,3 - 二硝基苯甲酰苯胺 的制备,粉状间硝基苯胺（mp 114 ）、石灰乳加入水中，60 62 滴加熔融间硝基苯甲酰氯（mp 37 ），盐酸酸化，60 过滤，水洗至中性，得 3,3 - 二硝基苯甲酰苯胺。, 苯甲酰氯及其衍生物(苯甲酰氯 、 对硝基苯甲酰氯)活性低于碳羧酰氯，不易水解，可在水中反应，个别情况在无水氯苯中进行，缚酸剂一般用 Na2CO3。羧酰氯用量一般是理论量的 110 % 150 %。,n(胺) : n(酰氯) = 1 : 1.12，间硝基苯胺转化率 90 %；n(胺) : n(酰氯) = 1 : 1.23，间硝基苯胺转化率 = 94 %。, 用 芳羧酸 加 PCl3 的 N - 酰化,为避免将芳酸制成工业品的芳羧酰氯，可用在酰化反应中加入 PCl3。,此方法主要用于 2 - 羟基萘 - 3 - 甲酸（2,3 - 酸）与 苯胺 反应制 2 - 羟基萘 - 3 - 甲酰苯胺（商品名 色酚AS）。,用其它 芳伯胺 代替苯胺，可制得一系列色酚。, 酸式 酰化法,2,3 - 酸 和 1/8的 PCl3 加入氯苯中，升温至 65 加入苯胺，72 滴加其余 PCl3 - 氯苯溶液，130 回流 1 h，用水吸收逸出的 HCl。反应完毕后，反应物放入水中，用碳酸钠中和至 pH 8 以上，蒸出氯苯和过量苯胺，再过滤，热水洗，干燥，得 色酚AS。, 钠盐 酰化法,2,3 - 酸、无水Na2CO3 加入氯苯中，加热成盐，逸出CO2，134 135 脱水，至蒸出的氯苯透明无水，加入间甲苯胺，在65 70 滴加 PCl3 - 氯苯混合液，118 120 保温 2 h，中和、后处理，即得 色酚AS-D。,对大多数色酚来说，两种制备方法，产品质量和收率相差不大，但有些色酚必须采用酸式酰化法。,钠盐酰化法可不用耐酸设备，而酸式酰化法则必须用搪瓷反应器，石墨冷凝器和氯化氢吸收设备。,若芳胺价格较贵，或不易随水蒸气蒸出，就需要使用理论量或不足量的芳胺。,PCl3 很易水解，所用原料、设备应干燥无水。其用量按羧酸计一般要超过理论量的 10 % 50 % 。,若芳胺价廉、且容易随水蒸气和氯苯一起蒸出，回收利用，可用过量的芳胺。, 用 芳磺酰氯 的 N - 酰化,最常用的芳磺酰氯是 苯磺酰氯，也可用苯环上有取代基的苯磺酰氯。芳磺酰氯不易水解，N - 酰化反应可在水中进行，水介质的 pH 值可控制在弱酸性或弱碱性。,例，2-甲基-5-硝基苯磺酰基苯胺的制备,水中加入乙酸钠和苯胺，室温下慢慢加入 2 - 甲基 - 5 - 硝基苯磺酰氯，加料过程中应始终保持乙酸的酸性，如对刚果红呈酸性，应补加适量Na2CO3 ，苯胺与酰氯的摩尔比为 1.067 : 1，反应液中苯胺残余量约为总量的 8 %时，加入 Na2CO3调至弱碱性，升温至 70 ，使酰氯反应完全。再用盐酸将反应物调至强酸性，过滤，水洗得产物。, 用 三聚氰酰氯 的 N - 酰化,三聚氰酰氯本身相当活泼，一酰化在 0 左右进行，在三氮苯环上引入一个供电性的氨基后，另两个 Cl 的活性下降，随着反应条件的加剧，三个 Cl 可依次被取代，直至生成三取代物，选择合适的条件（温度、介质的 pH 值），可制得 一酰化物、二酰化物、三酰化物。,胺：脂肪族胺、芳香族胺。, 用 光气 的 N - 酰化,光气是碳酸的二酰氯，一种非常活泼的酰化剂，常温常压下是气体，剧毒，bp 8.3 ，使用时应特别注意。由 CO 和 Cl2 在 200 通过活性碳 催化制得。,氨基甲酰氯衍生物 的制备,氨基甲酰氯衍生物是光气分子中的一个氯与胺反应而生成的产物。,气相法,例，将无水甲胺气体和稍过量的光气分别预热后，进入文氏管，280 300 快速反应生成气态甲氨基甲酰氯，冷却至 35 40 以下，即得液态产品 或 将气体用CCl4 或 氯苯 在 0 20 循环吸收，得到质量分数10 % 20 % 的甲氨基甲酰氯 溶液。,液相法,例，将光气在 0 左右溶于甲苯，通入稍过量无水二甲胺气体，然后过滤除去副产的二甲胺盐酸盐，将滤液减压精馏，蒸出甲苯，再蒸出 二甲氨基甲酰氯。,氨基甲酰氯衍生物 与 醇 或 酚 反应制备氨基甲酸酯衍生物 或 异氰酸酯。,异氰酸酯 的制备,为了避免低温操作，可以先将胺类溶解于甲苯、氯苯等溶剂中（或再通入干燥的 HCl、CO2 使其成铵盐），40 160 通入光气，直接制得 异氰酸酯。,甲氨基甲酰氯 的 CCl4 溶液加热至沸腾，可蒸出 异氰酸甲酯。,例，将 2,4 - 和 2,6 -二 氨基甲苯 的混合物溶于邻二氯苯中，通入干燥 HCl 使其成铵盐浆状液，然后通入光气，在温和条件下反应，生成 甲苯二氨基甲酰氯，然后高温下分解，并用惰性气体脱除 HCl ，减压精馏先蒸出邻二氯苯，最后蒸出甲苯二异氰酸酯。,脲衍生物 的制备,例，2-氨基-5-萘酚-7-磺酸（J-酸）加入 80 Na2CO3 溶液，生成 J - 酸钠盐、NaHCO3。40 、pH 7.2 7.5 通光气，然后精盐盐析、过滤、干燥得猩红酸。,芳胺 在 水介质 或 水 - 有机溶剂 中，缚酸剂存在下，20 70 通入光气，制得 对称二芳基脲。,芳基异氰酸酯溶液与另一种胺可制备不对称脲。,例，敌草隆的制备,为避免使用剧毒的光气，可使用代用酰化剂，如,1、尿素,2、碳酸二甲酯,3、氯甲酸三氯甲酯（双光气，液体，bp 128 ）,4、二(三氯甲基)碳酸酯(三光气，白色固体，mp 79 ),11.2.6 用 酰胺 的 N - 酰化,用 尿素 的 N - 酰化,用 甲酰胺 的 N - 酰化,N - 甲酰化剂可以是甲酸、甲乙酐或甲酰胺。甲酸 酰化时生成水，反应时要脱水，操作复杂。甲乙酐 活泼，操作简便，但价格贵。甲酰胺 在 N - 甲酰化时生成氨，操作简单。,尿素价廉易得，可代替光气，可生产 单取代脲、双取代脲。,用 尿素 的 N - 酰化,例，苯胺、尿素、盐酸和水按一定比例，100104 回流 1 h，主要得 单苯基脲，副产少量 N,N - 二苯基脲。如改变原料配比，104 106 ，长时间回流，主要生成N,N - 二苯基脲。,用 甲酰胺 的 N - 酰化,例，苯胺、甲酰胺和甲酸按 1 : 1.023 : 0.06 摩尔比，N2 保护下，145 反应 3 h，得 N - 甲酰苯胺（mp 46 47 ）收率 98 %。某些情况下，甲酰胺 即是 N甲酰化剂，又是溶剂，有其特殊的效果。,11.2.7用 双乙烯酮 的 N - 酰化,双乙烯酮由乙酸催化热解得乙烯酮，然后低温二聚而成。,双乙烯酮可看作是乙酰乙酸的酸酐，性质活泼，与胺类的 N - 酰化反应可在较低的温度下，在水、甲苯、乙醇或丙酮等介质中进行。,双乙烯酮 bp 127.4 ，须在 0 5 的低温贮存于不锈钢或铝制容器中，如温度升高，会自身聚合反应。双乙烯酮具有很强的组织粘膜刺激性和催泪性。,例，n(邻甲苯胺) :n(双乙烯酮) = 1 : 1.05 1.04，同时滴入水中，温度保持 10 15 ，搅拌 1 h，过滤，即得N - 乙酰乙酰邻甲苯胺，收率 90.5 %。,例，双乙烯酮 和 氨水 滴入水中，pH 值保持 9.3 以上，反应温度低于 40 ，最后调到 pH 7 ，得质量含量20 % 的 乙酰乙酰胺 水溶液，它也可作为乙酰乙酰基的 N - 酰化剂。,11.2.8用 羧酸酯 的 N - 酰化,碳酸二甲酯,氯甲酸三氯甲酯（双光气）,二（三氯甲基）碳酸酯（三光气）, 碳酸二甲酯,价格低，bp 90.2 ，使用方便。可作代替光气制备氨基甲酸酯、异氰酸酯、对称 N,N - 二取代脲。,氯甲酸三氯甲酯（双光气）,例，n(3,4 - 二氯苯胺) : n(双光气) = 1 : 0.65，甲苯中回流，就得 3,4 - 二氯苯异氰酸酯。,成本比光气高，但使用方便，适用于小批量、高附加值的产品生产。,液体，使用方便，可代替光气作 N - 酰化剂。,二（三氯甲基）碳酸酯（三光气）,例，将 J 酸钠盐水溶液调 pH =7.0，40 60 慢慢加入稍过量的三光气，同时不断加入 NaOH 水溶液，保持 pH =7.0 至反应完全，盐析得 猩红酸。,白色粉末，使用方便，可代替光气作 N - 酰化剂。,11.2.9过渡性N-酰化和酰氨基的水解,过渡性 N - 酰化：,酰化剂的选择的主要因素：该酰氨基对于下一步反应的效果；酰化剂的价格；酰化反应是否容易进行；酰化产物的收率及质量；酰氨基是否易水解、及收率。,先将氨基转化为酰氨基，以利于某些化学反应（硝化、卤化、氯磺化、O - 烷基化、氧化等）的顺利进行，完成目的反应后再将酰氨基水解成氨基（氨基的保护）。,酰胺的水解 是对 酰胺基 羰基 的亲核加成，常用的简单酰化剂对水解的稳定性顺序为：,酰胺的水解可在 碱性 或 酸性 溶液中进行，选择水解条件时，还必须注意 酰胺 和 胺类 的 稳定性，防止有些胺类对 pH 的敏感，或在较高水解温度下的氧化副反应。水解反应一般在物料的回流温度进行。,优点：乙酸 价格低，乙酸酐酰化法简单、收率高；乙酰基易水解。N - 乙酰芳胺 在稍过量的 稀碱 或稀酸 溶液中加热，就可使乙酰氨基水解。,例，对甲苯胺 乙酰化、硝化、乙酰氨基水解 制邻硝基对甲苯胺。,过渡性 N - 乙酰化 法,过渡性 N - 碳酰化 法,例，苯胺、尿素反应得二苯脲，二苯脲磺化、氯化、水解脱碳酰基、再水解脱磺酸基得 2,6 - 二氯苯胺。,过渡性 N - 苯磺酰化 法,苯磺酰氨基对碱相当稳定，稀酸中仍很稳定，在质量分数 75 %硫酸中易水解。价格贵，水解时废酸多，限制了其应用。许多已被 N - 乙酯化法代替。,苯磺酰化在水中进行，CaCO3 存在下，65 加入过量 5 % 的苯磺酰氯完成。 4 % NaOH 溶液中乙酰氨基水解，沸腾下进行。,苯甲酰化是向调成弱碱性的水解液中，55 60 加入对硝基苯甲酰氯 氯苯溶液而完成的。,脱苯磺酰基反应是在质量分数 90 % 94 %硫酸中， 35 进行的，该步收率 87 %以上，最后将产品制成盐酸盐总收率 72 %,11.3O - 酰化（酯化）,醇或酚分子中的羟基氢原子被 酰基 取代生成酯的反应。,11.3.1用羧酸的酯化,11.3.2用酸酐的酯化,11.3.3用酰氯的酯化,11.3.4酯交换法,10.3.1.1反应历程,11.3.1用羧酸的酯化,羧酸价廉、最常用，但活性弱，只用于醇的酯化。,羧酸在质子酸的作用下质子化生成碳正离子，是亲电试剂，醇是亲核试剂，离去基团是水。是可逆反应。K=酯水羧酸醇,11.3.1.2酯化催化剂,结论：即氨基 N 上电子云密度越高，碱性越强，空间位阻越小，胺被酰化的反应活性越强。,传统催化剂是浓硫酸、氯化氢、苯磺酸等，新的催化剂有聚苯乙烯磺酸型正离子交换树脂、硅胶、氧化亚锡、草酸亚锡、钛酸四烃基酯等。,11.3.1.3醇或酚的结构的影响,酯化速度：伯醇仲醇叔醇酚；无位阻有位阻。叔醇和酚一般不用羧酸酯化，而用酸酐、酰氯或羧酸加三氯化磷等酯化。,11.3.1.4羧酸结构的影响,随羧酸碳链的增长，酯化速度明显下降，但K值增加。位阻有减速作用，苯甲酸等虽酯化速度慢，但平衡常数K值高，一旦酯化不易水解。,11.3.1.5羧酸酯化的方法,为了使羧酸或醇尽可能完全酯化，可采用以下方法：1 用过量低碳醇2 从酯化混合物中蒸出生成的酯3 从酯化混合物中蒸出生成的水（直接蒸水或共沸蒸水） 4 羧酸盐与卤烷的酯化法（当卤烷比相应的醇价廉易得，而且反应较易进行时）,11.3.2用酸酐的酯化,主要是乙酐、邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐等。(1)单酯的制备只利用酸酐中的个羧基，反应不生成水，是不可逆反应，可在较温和条件下进行。(2)双酯的制备用环状酸酐可制得双酯，反应分两步进行，策一步生成单酯非常容易，由单酯生成双酯属于用羧酸的酯化，需要较高的温度和催化剂，并需蒸出反应生成的水。,11.3.3用酰氯的酯化,用于相应的酸不活泼、相应的酸酐不易制得的情况，还用到无机酸的酰氯，如三氯化磷、三氯氧磷、三氯化磷加氯气、三氯硫磷等。,11.3.4酯交换法,(1)酯醇交换法 用于低碳醇的酯与一种高沸点的醇或酚在催化剂存在下加热蒸出低碳醇，制备高沸点醇或酚的酯，此法应用最广。(2)酯酸交换法 例如磷酸二甲酯钾盐与硫酸二甲酯制磷酸三甲酯。(3)酯酯交换法 很少用,11.4C - 酰化,碳原子上的 氢 被 酰基 取代的反应。,11.4.1C - 酰化 制芳酮,11.4.2C - 酰化 制芳醛,11.4.3C - 酰化 制芳酸（C - 羧化）,主要用于芳环上引入酰基，制芳酮、芳醛和羟基芳酸。,C - 酰化 的 反应历程,C - 酰化 属 傅 - 克反应，是亲电取代（或加成）反应。,11.4.1C - 酰化 制 芳酮,无水AlCl3 催化 酰氯 进行 C - 酰化反应的历程：,无水AlCl3 催化 酸酐 进行 C - 酰化反应的历程：,后者转化率不高，实际只让 酸酐 中的一个酰基参加反应。,酸酐中一个酰基参加反应，1 mol 酸酐至少要 2 mol AlCl3。,影响因素,被酰化物的结构,酰 化 剂 的 结 构,催 化 剂,溶 剂,被酰化物的结构,芳环上有强供电基（ - NHR、 -OCH3、 - NH2、 -OH、 -NR2、-NHAc）时，反应容易进行，可用ZnCl2、多聚磷酸等温和催化剂。酰基的空间位阻较大，主要或完全进入取代基的对位。当对位被占据时，才进入邻位。,亲电取代,芳环上有吸电基（-Cl、-COOR、-COR）时，使反应难以进行。因此，在芳环上引入一个酰基后，芳环被钝化，不易发生多酰化副反应，所以 C - 酰化的 收率很高。,对一些 活泼化合物（1,3,5 - 三甲苯、萘），一定条件下可引入两个酰基。,硝基使芳环强烈钝化，所以硝基苯不能C - 酰化，因此可被用作 C - 酰化反应的 溶剂。,杂环化合物,缺电子 的 杂环，难被 C - 酰化。,富电子 的 杂环，易被 C - 酰化。,酰基一般进入杂原子的位，如位被占据，也可进入位。,酰化剂的结构,最常用的酰化剂：酰卤、酸酐,酰化剂的反应活性顺序：,其次是 羧酸、烯酮。,催化剂,作用是 增强 酰基 上 C 的正电荷，从而增强进攻质点的亲电能力。芳环 的 C 的给电子能力 弱于 氨基的N 和 羟基的 O，所以 C - 酰化 通常要用强催化剂。,路易斯酸的催化活性次序：,AlBr3 AlCl3 FeCl3 BF3 TiCl3 ZnCl2 SnCl2 TiCl4 CuCl2,质子酸的催化活性次序：,HF H2SO4 (P2O5)2 H3PO4,路易斯酸的催化活性大于质子酸。,催化剂种类、用量 取决 被酰化物结构、酰化剂、反应条件等。,溶剂,无水 AlCl3 作催化剂,常用的溶剂：CH2Cl2、CCl4、1,2-C2H4Cl2、CS2、C6H5NO2、石油醚,如生成的 芳酮 - AlCl3 配合物 反应温度 下是 液态，可不用溶剂；,如生成的 芳酮 - AlCl3 配合物 反应温度 下是 固态 ，就要使用过量的 液态被酰化物，或使用惰性溶剂。,实例, 芳 胺 的 C - 酰化（无水 ZnCl2 催化法）, AlCl3 - 无溶剂 酰化法, AlCl3 - 过量被酰化物 酰化法, AlCl3 - 溶剂 酰化法, 间苯二酚 的 C - 酰化, AlCl3 - 无溶剂 酰化法,例，n(苯甲酰氯) : n(邻二氯苯) : n(无水AlCl3) = 1:1.01:2， 130 135 反应 4 h，将反应物倒入稀盐酸中、滤出粗品 3,4 - 二氯二苯甲酮，水洗、活性碳 - 乙醇 - 盐酸混合液脱色、重结晶即得成品，收率 70 % 72 %。, AlCl3 - 过量被酰化物 酰化法,例，n(邻苯二甲酸酐):n(苯):n(无水AlCl3)=1:12:2.2, 5560 反应 1 h，混合物在稀硫酸中水解、水蒸气蒸出过量苯、冷却、过滤得 邻苯甲酰基苯甲酸、收率93 %。, AlCl3 - 溶剂 酰化法,例，n(精萘):n(乙酸酐):n(无水AlCl3)=1:1.15:2.587， 1,2 - 二氯乙烷中 30 反应 1 h，将混合物倒入水中，分出油层，蒸出 C2H4Cl2、减压蒸出- 萘乙酮，收率 90 %。,在硝基苯中 65 反应得-萘乙酮；石油醚或CS2 中反应得、的混合物。,硝基苯 能与 AlCl3 形成活性较低的 络合物，只适用于较易酰化的反应。,某些氯代烃 可在较高温度下，AlCl3 作用下发生芳环上的 C - 烷基化反应。因此只宜采用较低的反应温度。,石油醚 不溶解 AlCl3 ，因此是非均相反应，但它相当稳定，不会引起副反应。,CS2 不溶解 AlCl3 ，不稳定，且常含其它 硫化物 而有恶臭，只用于需要 温和条件 的情况。, 芳 胺 的 C - 酰化（无水 ZnCl2 催化法）,1 mol 芳胺在 C - 酰化 时要 2 mol 以上的 羧酰氯 使同时发生 C - 酰化、N - 酰化，然后再将 酰氨基 水解。,注意：叔胺 C - 酰化 时并不同时发生 N - 酰化 反应。,例，n(对硝基苯胺):n(邻氯苯甲酰氯):n(无水ZnCl2) = 1 : 2.50 : 1.23，220 加热 1 2 h，至无 HCl 逸出， 反应物用水稀释，酸性水解、精制得 2 - 氨基 - 2 - 氯 - 5 - 硝基二苯甲酮，收率 60 %。,例，n(N,N-二甲基苯胺):n(光气):n(无水ZnCl2)= 4.09 : 1 : 0.25，无水ZnCl2存在下，28 80 反应，得 4,4 - 双（二甲氨基）二苯甲酮（四甲基米氏酮）。 按N,N - 二甲基苯胺计，四甲基米氏酮收率 76.1 %。,作缚酸剂所消耗的 N,N - 二甲基苯胺 可回收使用。,叔胺, 间苯二酚 的 C - 酰化,间苯二酚相当活泼，但 羟基 不易酯化，酚酯在加热时可以 重排 成 羟基芳酮。,例，2,4 - 二羟基二苯甲酮 的制备,三氯甲苯法,苯甲酰氯法, 苯 甲 酸 法, 苯酐法,苯甲酰氯法,氯苯作溶剂，AlCl3作催化剂。产品质量好，收率 50 % 60 %。,三氯甲苯法,可用DMSO（二甲亚砜）作溶剂。,可用乙醇作溶剂。,加相转移催化剂（十六烷基三甲基溴化铵）。,收率 95 %，但原料价格高，且产品颜色深，不易脱色提纯。, 苯 甲 酸 法,收率 90 %，但原料苯甲酸易升华，粘附于反应器壁，反应时间长，熔融物排放操作较困难。, 苯酐法,首先制 2 -（2,4 - 二羟基苯甲酰）苯甲酸，再脱羧反应制得。此法收率低，且提纯时用到乙醚。,11.4.2C - 酰化 制 芳醛,C - 甲酰化剂：CO、CHCl3、N,N - 二甲基甲酰胺、乙醛酸（甲酰氯 不稳定，因此不能作 C - 甲酰化剂）,用 CO 的 C - 甲酰化,用 CHCl3 的 C - 甲酰化,用 N,N - 二甲基甲酰胺 的 C - 甲酰化,用 乙醛酸 的 C - 甲酰化,例，将甲苯在无水 AlCl3 - CuCl2 存在下，用 CO 和 HCl处理，可得到对甲基苯甲醛。,此法收率低，催化剂不能回收，有环境污染问题。现开发了 HF-BF3 催化作用下用 CO 的 C - 甲酰化法。,用 CO 的 C - 甲酰化,酚类在 NaOH 水溶液 中与 CHCl3 作用可在芳环上引入醛基生成 羟基芳醛。,例，苯酚和三氯甲烷制邻羟基苯甲醛（水杨醛）。,用 CHCl3 的 C - 甲酰化,只适用于 芳环上 或 杂环上 电子云密度较高 的 活泼化合物的 C - 甲酰化 制 芳醛。,用 N,N - 二甲基甲酰胺 的 C - 甲酰化,也可用 N - 甲基 - N - 苯基甲酰胺 作酰化剂。,例， 1 mol N-甲基-N-氰乙基苯胺、3 mol N,N-二甲基甲酰胺混合，2025 滴加1.05 mol POCl3、45 50 保温 2 h，90 95 保温 3 h，冷却，倒入水中，过滤、水洗、得 对-（N-甲基-N-氰乙基）氨基苯甲醛，收率 72 %。,反应物,溶剂,此法只适用于酚类、酚醚 的 C - 甲酰化。,用 乙醛酸 的 C - 甲酰化,例，邻苯二酚亚甲醚在低温、强酸中与 乙醛酸 反应得高收率的 3,4-二氧亚甲基苯乙醇酸，后者在温和条件下用稀硝酸氧化脱羧几乎定量生成 3,4-二氧亚甲基苯甲醛，总收率 80 %。,11.4.3C - 酰化 制 芳酸（C-羧化）,此方法只适用于 酚类 的羧化制 羟基芳酸。,例，苯酚钠水溶液加热、真空蒸气干燥成活动蓬松状固体无水酚钠，降温至 100 ，通入CO2 至压力上升至 0.7 0.8 MPa，停止通CO2，生成的络合物加热至 130 140 ，即发生分子重排生成邻羟基苯甲酸（水杨酸），收率 98 %。,间苯二酚、氨基酚都很活泼，羧化反应可在水介质中进行。,例，间苯二酚、磷酸氢钠、NaHCO3 溶于水中，110 通入CO2，即得 2,4 - 二羟基苯甲酸。,1酰基的定义是什么？2什么叫酰化反应？3用羧酸的N-酰化反应过程中为什么加入化学脱水剂？4对于二胺类的酰化，怎样才能保留一个氨基不进行 N-酰化反应？5用酰氯进行N酰化时，为什么系统中加入碱性化合物？6对于C酰化反应，主要产物有哪些？7对于C酰化反应，如果芳环有给电子基时，酰化反应 的规律是什么？8某些C酰化反应，必须使用某种溶剂时，应注意什么 问题？,