第十二章羟基化.ppt

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1、精细有机合成技术,第十二章 羟基化,精细有机合成技术,概 述,1、定义 引入羟基OH的反应 目的：制得各种酚、醇、烯醇 合成烷基酚醚、二芳醚、芳伯胺和二芳基仲胺等中间体,2、引入羟基的方法,羧酸及衍生物氢化羰基化、还原 缩合反应 重排 农副产品发酵ROH（酿酒）亲核置换,精细有机合成技术,（1）羧酸及衍生物氢化,（2）羰基化、还原,（3）缩合反应,精细有机合成技术,（4）重排,（5）氧化,精细有机合成技术,（6）亲核置换,X SO3H 磺酸碱熔X X 卤素化合物水解XNH2 芳伯胺的水解XNO2 硝基化合物的水解XN2Cl 重氮盐的水解XH 如：苯的直接羟基化,精细有机合成技术,OH置换SO3

2、H,过程简单，设备要求低，适用于多种酚的制备 缺点：消耗大量的酸、碱、三废多 大吨位：苯酚、间苯二酚、1萘酚等已转用别的路线生产小吨位：J酸、H酸、酸采用此法,碱熔反应,精细有机合成技术,J酸（2-氨基-5-萘酚-7-磺酸）,H酸（1-氨基-8-萘酚-3，6-二磺酸）,酸（4-羟基-6-氨基-2-萘磺酸）,精细有机合成技术,一、反应的影响因素,1、磺化物的结构 芳环上吸电子基团（如磺酸基、羧基等）使其活化硝基的磺酸会产生氧化，不宜用碱熔的方法氯代磺酸不宜用此法，因为氯原子比磺基更易被OH取代芳环上的供电基团对磺基的碱熔起钝化作用多磺酸的碱熔，第一个磺基碱熔较容易萘磺酸：1-磺基比2-磺基活泼,

3、精细有机合成技术,磺酸盐中一般都含有无机盐（主要是硫酸钠和氯化钠）。这些无机盐在熔融的苛性碱中溶解度很小，几乎是不溶解的。在用熔融碱进行高温（300340）碱熔时，如果磺酸盐中无机盐含量太多，会使反应物变得粘稠甚至结块，使物料的流动性降低，造成局部过热甚至会导致反应物的焦化和燃烧。因此，在用熔融碱进行碱熔时，磺酸盐中无机盐的含量要求控制在10%（质量）以下。使用碱溶液进行碱熔时，磺酸盐中无机盐的允许量可以高一些。,2、无机盐的影响,精细有机合成技术,3、碱熔温度与时间,碱熔的温度主要取决于磺酸的结构 不活泼的磺酸（如苯磺酸、2萘磺酸）：高温碱熔（300340）活泼的磺酸（2氨基萘，5，7二磺酸

4、；2萘酚6，8二磺酸）要求的温度较低，一般中温度（180-230）时间（1）高温碱熔速度快、时间短，在熔融碱中加完磺酸盐后（约几小时），只要适当地迅速升温（如从300升高到340），保持10到几十分钟，即达到反应的终点；（2）中温碱熔（一般为NaOH溶液作碱熔剂）所需时间较长，一般在加完磺酸盐后保温几小时，甚至1020小时,精细有机合成技术,4、碱的浓度和用量,（1）采用NaOH或KOH作碱熔剂；KOH比NaOH活性高，但价贵；有时用二者的混合物，二者混合物熔点低于300（2）高温碱熔 使用含量在90以上的熔融碱，常压 或稀碱，但高温高压（3）中温碱熔：7080浓碱液，常压回流（4）高温碱熔：

5、碱的过量较少，1：2.5（mol比）中温碱熔 碱的过量较多，1：6-8（mol比）,精细有机合成技术,二、熔融碱的常压碱熔,用于磺基不活泼的场合 可使单磺酸、多磺酸基完全被OH置换 常压碱熔时，由于生成的酚易被空气氧化，要用水蒸汽保护 碱熔的初期由磺酸盐带入的水和反应生长的水起保护作用 碱熔的后期，需要在碱熔物的表面通适当的蒸汽,精细有机合成技术,反应实例,精细有机合成技术,精细有机合成技术,碱熔法生产2-萘酚的工艺,精细有机合成技术,工艺过程,（1）285320下，在碱熔锅中加入熔融碱（2）加入2-萘磺酸（3）加料完毕后，快速升温至330-340，保温30min(碱熔物中，游离的碱含量下降到

6、40以下为反应终点)（4）碱熔物放入热水中，使其完全溶解（5）在60-80下，用SO2进行酸化。,精细有机合成技术,三、浓碱的常压碱熔,萘系的某些多磺酸、氨基和羟基的多磺酸用7080NaOH溶液、常压、180-270反应可使萘系多磺酸中的一个磺基被羟基置换，二氨基和其他磺基不受影响 可用于制备J酸、酸、M酸、H酸等,精细有机合成技术,精细有机合成技术,-酸（4-羟基-6-氨基-2-萘磺酸）M-酸（8-氨基-4-羟基-萘-2-磺酸）,精细有机合成技术,四、稀碱的加压碱熔,精细有机合成技术,精细有机合成技术,1、2-萘酚的制备 2-萘酚及其磺酸衍生物是合成染料、有机颜料、农用化学品、医药化学品、香

7、料以及表面活性剂的重要中间体。萘的高温磺化-碱熔法是生产2-萘酚的主要方法。它是在碱熔锅中加入熔融碱，在285320下慢慢加入2-萘磺酸钠湿滤饼（含-盐70%80%），物质的量之比为1:2.3。加料完毕，快速升温到330340，保温30min左右，当碱熔物中的游离碱含量下降到4%以下时为反应终点。碱熔过程的收率可达90%95%。将碱熔物放入热水中，使其完全溶解，然后在6080用酸酸化，静置分层，用热水洗去有机层中的无机盐，经脱水、蒸馏，得到产物2-萘酚。,应用实例,精细有机合成技术,2、2-氨基-5-萘酚-7-磺酸（J酸）的生产 J酸也是重要的染料中间体，它是由吐氏酸经磺化、酸性水解和碱熔而制

8、得的。其化学反应过程如下：该法是在碱熔锅中加入45%的碱液和固碱，在190200和0.30.4MPa时，加入氨基J酸钠盐，再在190200保温反应6h，然后进行中和，酸析得J酸。,应用实例,精细有机合成技术,OH置换卤素,精细有机合成技术,卤化物中以有机氯化物的制备比较方便和价廉，所以常被用来作为制取醇和酚的中间产物。与烷基相连的氯原子通常比与芳基相连的氯原子活泼，当其与水解试剂作用时，即可水解得到相应的醇类。如 不同结构的有机氯化物，其水解的难易顺序可排列如下：C6H5CH2ClCH2=CHCH2Cl伯碳RCl仲碳RClC6H5Cl 常用的水解试剂是NaOH、Ca(OH)2及Na2CO3的水

9、溶液。不过，在氯化物碱性水解的同时，也可能伴随有碱性脱氯化氢生成烯烃的平行反应发生。,精细有机合成技术,一、碱性水解法,精细有机合成技术,精细有机合成技术,二、气相接触催化水解,氯苯在高温和催化剂作用下，不用碱也能水解 用磷酸三钙或氯化亚铜/硅胶作催化剂，氯苯和水蒸汽在420520（常压、气相）反应 氯苯的单程转化率为1015。混合物中的氯苯、水、苯酚和氯化氢，经过萃取、精馏等可得到合格的苯酚,精细有机合成技术,优点：不消耗NaOH，副产盐酸可用于苯的氧化氯化法制氯苯,工业上“再生法”缺点：Cat活性周期短（46hr），分离过程复杂，对设备的腐蚀性强 已被异丙苯法取代,精细有机合成技术,OH置

10、换NH2,合成路线较长：NO2 NH2 OH 主要用于1-萘酚衍生物的制备和某些特定位置上需要引OH的化合物,精细有机合成技术,一、酸性水解,酸性水解一般在稀硫酸中进行，温度较高时，因硫酸会引起副反应，可用磷酸和盐酸代替硫酸优点：工艺简单、收率高（可达88）、质量好（纯度95）缺点：对设备腐蚀重，设备生成能力低、废水处理量大。,精细有机合成技术,二、碱性水解,磺基在碱性条件下，如果提高碱熔稳定，可以使萘环1-位的磺基和氨基同时被OH取代,精细有机合成技术,三、亚硫酸氢钠水解,某些芳伯胺，在亚硝酸氢钠水液中，常压沸腾回流，再加碱处理，氨基被羟基取代,精细有机合成技术,四、重氮盐水解,精细有机合成

11、技术,重氮盐水解，硝酸存在时，可得到相应的硝基酚,精细有机合成技术,重氮盐的水解是单分子亲核置换反应，其历程为：,精细有机合成技术,硝基化合物的水解,芳环上的硝基如果受到邻对位上强吸电子基团的影响而得到活化。,精细有机合成技术,苯的直接羟基化,苯分子在热力学上高的稳定性使其难以加成和氧化 苯环中的碳原子受共轭电子的屏蔽作用，有利于亲电取代，而OH是亲核基团 产物酚比苯活泼，一旦生成酚后，容易进一步反应,精细有机合成技术,苯直接制苯酚反应历程,亲电取代，即在强负电性离子作用下，使羟基有亲电性 游离基取代，在催化剂作用下产生游离基OH或OOH 通过金属氧络合物将氧原子插入到CH键之间,精细有机合成

12、技术,（1）亲电取代,H2O2和HF在-3050反应（苯酚的收率可达37）次氟酸与苯反应，氟强吸电性使OH基具有亲电性,精细有机合成技术,（2）游离基取代,以Na2S2O8 Fe Cu，30反应，收率64 反应历程点：在Fe作用下，使过氧化物分解放出游离的OH，OH进攻芳环,精细有机合成技术,烷基芳烃的氧化酸解,精细有机合成技术,优点：,以苯和丙稀为原料，同时联产丙酮不需要消耗大量的酸碱，三废少连续操作，生成能力大，成本低已经成为苯酚生产的主要方法（万吨级）,精细有机合成技术,酸性分解所用酸：硫酸、磷酸、对甲苯磺酸 酸解反应放热：副反应，甚至有爆炸危险控制丙酮回流来控制反应稳定（60-100）酸解加料顺序：CHP越低，副反应越少，因而将CHP浓缩液连续地加到酸解液中，立即被酸解液所稀释，使CHP浓度控制在0.2左右 此方法也用于制备间甲酚和2-萘酚,精细有机合成技术,环烷的氧化脱氢,环己烷的氧化脱氢制备苯酚,精细有机合成技术,四氢萘的氧化脱氢制备1-萘酚,精细有机合成技术,芳酸的氧化脱羧,精细有机合成技术,（1）苯甲酸铜的生成,精细有机合成技术,（2）苯甲酸铜的热解,精细有机合成技术,（3）苯甲酰基水杨酸的水解,精细有机合成技术,（4）水杨酸脱羧生成苯酚,精细有机合成技术,（5）苯甲酸亚铜可再生为苯甲酸铜,