《酰化精细有机合成》PPT课件.ppt
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1、2023/8/6,1,第11章 酰化,2,2023/8/6,11.1 概 述,有机化合物分子中与碳原子、氮原子、氧原子或硫原子相连的氢被酰基取代的反应叫做酰化反应。,酰基指的是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剩余的基团。,一、定义,酰基,酰化剂,3,2023/8/6,硫酸,硫酰基,砜基,羰基,碳酰基(羧基),碳酸,甲酰基(醛基),甲酸,乙酰基,乙酸,苯磺酰基,苯甲酰基,4,2023/8/6,二、酰化试剂及反应的活泼性,(1)羧酸 RCOOH,HCOOH,CH3COOH,HOOCCOOH 2H2O,(2)酸酐,CO2(碳酸酐),CO(甲酸酐),常用酰化剂,5,2023/8/6,
2、(3)酰氯,(4)羧酸酯 ClCH2COOC2H5,CH3COCH2COOC2H5,(5)酰胺(6)其他:如双乙烯酮、二硫化碳,6,2023/8/6,不同类型酰化试剂的活性,1+,2+,3+,活性:酰氯酸酐羧酸,7,2023/8/6,11.2 N-酰化,N-酰化反应是胺类化合物与酰化剂反应,在氨基的氮原子上引入酰基而成为酰胺衍生物,是有机合成中一种常用的方法。,常用酰化剂:羧酸:甲酸、乙酸、2-羟基-3-萘甲酸(2,3-酸)羧酸酐:乙酐、邻苯二甲酸酐 酰氯:乙酰氯、光气酯、烯酮类化合物,胺类的酰化反应有两种目的:1、永久性酰化:即将酰基保留在最终产物中,如活性染料、冰染色酚等,以赋予染料或其他
3、有机化合物某些新的性能。2、临时性酰化:即为了保护氨基,亦即在氨基上暂时引入一个酰基,然后再进行其他有机合成反应,最后再水解脱除原先引入的酰基。,8,2023/8/6,9,2023/8/6,10,2023/8/6,引入永久性酰基。是合成许多药物时常用的反应例3扑热息痛(对羟基乙酰苯胺)的合成(一种解热镇痛药),其制备经过乙酰基化反应,11,2023/8/6,思考题:,12,2023/8/6,N-酰化反应的反应历程,过渡配合物,13,2023/8/6,一、N-酰化反应历程,胺类酰化反应的一般规律:1、伯胺仲胺;脂肪胺芳香胺;无空间阻碍胺有中间阻碍胺。2、在芳香族胺类化合物中,芳环上有给电基时,反
4、应活性增加;反之,有吸电子基时,则反应活性下降;3、羧酸、酸酐和酰氯等都是常用的酰化剂,当它们具有相同的烷是R时,酰化反应活性的大小次序为:酰氯酸酐酯酰胺 4、脂肪族酰化剂的反应活性随着烷基碳链的增长而减弱。5、芳香族酰氯的反应活性较脂肪族酰氯为低。6、对于酯类,凡由强酸形成的酯,常用作烷化剂;凡由弱酸形成的酯,才可作酰化剂;,14,2023/8/6,二、N-酰化反应工艺,1、用羧酸的N-酰化,特点,(1)最常用、最便宜的酰化剂。较多用于保护性酰化(2)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(3)反应可逆A:RCOOH过量 B:脱水(4)为
5、加速反应,可加入少量的强酸催化 注意,移去反应生成水的方法:1、反应精馏脱水酰化法;举例2、溶剂共沸蒸馏脱水酰化法;溶剂(甲苯、二甲苯)共沸蒸馏脱水法;3、高温熔融脱水酰化法。将胺及羧酸的蒸汽通入热至280的硅胶或200的三氧化二铝上进行气固相酰化反应。如:乙酰胺、丙酰胺等的制备。4、如果反应物羧酸和胺类均不挥发,则可直接加热反应物料蒸出水分;5、采用化学脱水剂(如:五氧化二磷、三氯氧磷、三氯化磷等;),用酸酐的N酰化,15,2023/8/6,注意事项:,(1)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。(2)为防止羧酸的腐蚀,应选用铅质或搪瓷反
6、应釜,11.2 N-酰化,16,2023/8/6,常用工艺,1:1.3-1.5 N乙酰苯胺 反应结束后蒸出多余的乙酸,苯胺与冰乙酸以1:1.31.5,T=118,蒸出乙酸,N-乙酰苯胺,(1),17,2023/8/6,用途:解热镇痛药,用途:染料、医药中间体,移除反应生成水,18,2023/8/6,2、用羧酸酐的N-酰化,特点,(1)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。(2)常用的酸酐:乙酐、邻苯二甲酸酐(3)无水生成,反应不可逆;(4)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,不需要催化剂;(3)但对于有较多吸电子基
7、团的芳胺或空间位阻大的芳胺,需要少量的强酸作催化剂。,19,2023/8/6,石脑油又称(petroleum naphtha ligroin)粗汽油:一般含烷烃55.4%、单环烷烃30.3%、双环烷烃2.4%、烷基苯11.7%、苯0.1%、茚满和萘满0.1%。平均分子量为114,密度为0.76g/cm3,爆炸极限1.2%6.0%。,20,2023/8/6,(4)二元胺的N-酰化 对于二元胺,如果仅需要酰化其中的一个氨基时,可以先用等摩尔比的盐酸,使二元胺中的一个氨基成为盐酸盐,加以保护,然后再酰化。,21,2023/8/6,(5)氨基酚类的N-酰化,H酸,乙酰化H酸,r酸,N-乙酰基r酸,22
8、,2023/8/6,3、用酰氯的N-酰化,反应特点:,(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,23,2023/8/6,用羧酸酰氯酰化,酰氯作酰化剂适宜向NH2上引入长链酰基:,操作:将3,4-二氯苯胺溶于含吡啶的二氯乙烷溶剂中,加入壬基酰氯,在室温即能完成反应。,24,2023/8/6,一种非常活泼的酰化剂,反应在低稳下即可完成;特别适用于空间位阻较大的胺类。,J酸(6-氨基-1-萘酚-3-磺酸),25,2023
9、/8/6,26,2023/8/6,用芳羧酸加三氯化磷的N-酰化,目的:避免将芳羧酸制成工业品的芳羧酸,直接在酰化反应物中加入三氯化磷的方法。,应用:,2-羟基萘-3-甲酸(简称2,3-酸),27,2023/8/6,28,2023/8/6,酸式法:反应体系中加入PCl3,2,3-酸:PCl31:0.4-OH供电基团使邻位羧基活性下降,加入PCl3,2,3-酸和PCl3生成。,工艺流程,29,2023/8/6,1-酸悬浮液槽;2-无水苯胺槽3-酰化槽;4-回流冷凝器5-氯苯及三氯化磷混合物计量槽,冰染色酚AS生产工艺简介:主要生产过程:原料的干燥PCl3与氯苯的混合配制2,3-酸在氯苯中的悬浮液在
10、PCl3存在下2,3-酸与苯胺的酰化。,外观为米黄色或微红色粉末,熔点243244,在氢氧化钠溶液中呈黄色液体,不溶于水和碳酸钠溶液,微溶于乙醇,可溶于热硝基苯中,对空气较敏感。,30,2023/8/6,注意事项:,物料应该干燥;氯苯共沸去水;芳胺过量5-10;HCl去吸收,搪瓷设备;反应终点:130无HCl放出。,31,2023/8/6,钠盐酰化法:,32,2023/8/6,用芳磺酰氯的N-酰化,常用的这类酰氯有:,芳香族酰化剂的活性低于脂肪族酰氯,一般不易水解,因而可以在弱碱性介质(用碳酸钠或氢氧化钠)中直接滴加酰化剂进行反应。,33,2023/8/6,幻灯片39,34,2023/8/6,
11、用三聚氰酰氯的N-酰化,别名:2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪;三聚氰酰氯;氰脲酰氯,应用一:荧光增白剂VBL的制备。P280,35,2023/8/6,36,2023/8/6,碳酰氯(光气),用光气(COCl2)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),产品:(1)氨基甲酰氯衍生物的制备(2)异氰酸酯的制备(3)脲类衍生物的制备,氨基甲酰氯,氨基甲酸酯,37,2023/8/6,(1)在水介质中酰化(脲类衍生物的制备),(J酸),(猩红酸),6,6-(1,3-亚脲基)双(1,1-萘酚)-3,3-磺酸,38,2023/8/6,例:异氰酸酯的合成及应用合成芳香
12、族伯胺与碳酰氯(俗称光气)依次进行酰化、脱氯化氢生成异氰酸酯。,(2)在有机溶剂(甲苯、氯苯、邻二氯苯)中酰化,39,2023/8/6,性质异氰酸酯可视为异氰酸HNCO(氰酸HOCN)中的氢被烃基取代的产物。由于分子中有累积双键,化学性质十分活泼,易与水、醇、酚和胺等含有活泼氢的化合物反应,40,2023/8/6,8-1 N-酰化反应,应用异氰酸酯是合成树脂的重要原料。例:甲苯二异氰酸酯(TDI)与二元醇作用,可得聚氨基甲酸酯(聚氨酯树脂)聚合时,添加少量水,某些二异氰酸酯与水生成二胺和二氧化碳。CO2气泡保留在聚合体中,产品呈海绵状。此即聚氨酯泡沫塑料,41,2023/8/6,(1)酰化活性
13、高;(2)酰化剂成本低廉;(3)酰化收率高,产品质量好;(4)双乙烯酮生产工艺复杂,设备投资高。,用双乙烯酮的N-酰化,42,2023/8/6,五、N-酰化反应终点的控制,1、在芳胺的酰化产物中,末反应的芳胺能够发生重氮化,而酰化物则不能。利用这一特性可在滤纸上作渗圈试验,定性检查酰化终点。2、利用重氮化方法也可以进行定量测定,用标准亚硝酸钠溶液滴定未反应的芳胺,控制其含量在0.5以下。,43,2023/8/6,六、酰基的水解,酰胺在一定条件下可以水解,生成相应的羧酸和胺:,酰胺的水解是对酰胺基的羰基亲核取代:,(1)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
14、该首选甲酰基或乙酰基,44,2023/8/6,(2)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 E、采用酸性条件水解,对设备的腐蚀较严重,45,2023/8/6,醇或酚分子中的羟基氢原子被酰基取代而生成酯的反应,叫做O-酰化反应,也叫做酯
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