05第五章 烃化反应
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第五章 芳烃
（4）多元取代苯: 用数字表明取代基位臵，小基团处于 1号位，取 代基位臵和最小。
CH3 CH3 CH3 CH2CH3 CH(CH3)2 C(CH3)3 CH3 CH2CH3 CH3
CH(CH3)2
1-甲基-3-异丙苯
1-甲基-4-叔丁苯 1,4-二甲基-2-乙苯
1-甲基-4-乙基-3-异丙苯
（5）. 多官能团化合物 的命名
硝化反应机理：
+ H2O + NO 2 NO 2 +
快
HO + H2O H
NO2 + H2SO4Leabharlann NO 2+
HSO 4
NO2
H2O H
+
NO 2
+
+ NO 2
慢
•硝化反应中的亲电试剂是NO2+(硝酰正离子)
（c）磺化反应
苯与浓硫酸或发烟硫酸作用，环上的一个 氢原子被磺（酸）基（-SO3H）取代，生成苯 磺酸的反应。
•当含有不同官能团时，一般按官能团的优先次序确定母 体，排在前面优先考虑。
•除作母体的官能团外，其它官能团均作取代基。 •编号，命名。 官能团先后顺序：
—COOH、—SO3H、COOR、COCl、—CONH2、—CN、—CHO、— COR、—OH、—NH2、 —C=CR、—C=CHR、—OR、—R、—Cl、—NO2
HC C CH2-CH2-C CH
CH2=CH-C
C-CH=CH2 CH
CH2=CH-CH=CH-C
因苯不易进行加成和氧化反应，却较易进行取代反应。
C 6H6
+
Br2
FeBr3
C 6H5Br + HBr
有机化学-第五章
第五章 饱和烃
5.1 饱和烃的结构和分类 5.2 链烷烃的物理性质 5.3 烷烃的化学性质
卤代反应的机理 烷烃的其他取代反应 烷烃的氧化反应 裂解及异构反应
5.4 环烷烃的化学性质
烃：分子中只含碳、氢两种元素的化合物 统称为碳氢化合物，简称为烃。烃是有机化合 物最基本的化合物，也是有机化学工业的基础 原料。
硝化反应产物复杂，除取代反应外，还有烃分子断链的 反应。 硝化反应属自由基型反应机理：
开始的· NO2来自硝酸中，· NO2是个含奇数电子的中性物种， 是一个自由基。 硝化产物作为工业溶剂，如用硝基戊烷作为纤维素酯和 合成树脂的溶剂；硝基甲烷是有机合反应的重要原料。
二. 氯磺酰化反应
烃分子中的氢被氯磺酰基（-SO2Cl）取代的反应称为 氯磺酰化反应。 常用的氯磺酰化试剂有：硫酰氯（SO2Cl2）或氯和二 氧化硫。
5469.2
2,2-二甲基己 烷
5462.1
2,2,3,3-四 甲基丁烷
5455.4
烃氧化反应的产物都是 CO2 和 H2O ，燃烧焓 -Δ Hθ 值反映了反应物的焓 Hθ反应物，即反映了异构体的 稳定性： 正构CnH2n+2 比 异构CnH2n+2 能量高，不稳定 在CnH2n+2中：支键数增多，HØ值小，稳定 每一摩尔 -CH2- 的 -ΔHθ ≈ 660 kJ· mol-1 烷烃的最大用途就是作为燃料，是目前人类的主要能 源。 合理利用现有能源，开发新的能量是人类生存面临的 主要问题之一。
可用反应--能量图表示这一反应过程：
在这一反应过程中，C 原子的杂化状态是由 Csp3 向 Csp2 的转变过程，中间体· CH3的 C 的构型是 sp2 杂化， 即平面构型。 生成的· CH3中间体的能量很高，极活泼， 很快与Cl2反应：
5.1 饱和烃的结构和分类 5.2 链烷烃的物理性质 5.3 烷烃的化学性质
卤代反应的机理 烷烃的其他取代反应 烷烃的氧化反应 裂解及异构反应
5.4 环烷烃的化学性质
烃：分子中只含碳、氢两种元素的化合物 统称为碳氢化合物，简称为烃。烃是有机化合 物最基本的化合物，也是有机化学工业的基础 原料。
硝化反应产物复杂，除取代反应外，还有烃分子断链的 反应。 硝化反应属自由基型反应机理：
开始的· NO2来自硝酸中，· NO2是个含奇数电子的中性物种， 是一个自由基。 硝化产物作为工业溶剂，如用硝基戊烷作为纤维素酯和 合成树脂的溶剂；硝基甲烷是有机合反应的重要原料。
二. 氯磺酰化反应
烃分子中的氢被氯磺酰基（-SO2Cl）取代的反应称为 氯磺酰化反应。 常用的氯磺酰化试剂有：硫酰氯（SO2Cl2）或氯和二 氧化硫。
5469.2
2,2-二甲基己 烷
5462.1
2,2,3,3-四 甲基丁烷
5455.4
烃氧化反应的产物都是 CO2 和 H2O ，燃烧焓 -Δ Hθ 值反映了反应物的焓 Hθ反应物，即反映了异构体的 稳定性： 正构CnH2n+2 比 异构CnH2n+2 能量高，不稳定 在CnH2n+2中：支键数增多，HØ值小，稳定 每一摩尔 -CH2- 的 -ΔHθ ≈ 660 kJ· mol-1 烷烃的最大用途就是作为燃料，是目前人类的主要能 源。 合理利用现有能源，开发新的能量是人类生存面临的 主要问题之一。
可用反应--能量图表示这一反应过程：
在这一反应过程中，C 原子的杂化状态是由 Csp3 向 Csp2 的转变过程，中间体· CH3的 C 的构型是 sp2 杂化， 即平面构型。 生成的· CH3中间体的能量很高，极活泼， 很快与Cl2反应：
有机化学 第五章 二烯烃
对于环烯烃，也存在类似的分类，但累积二烯 烃几乎不存在。
王鹏
山东科技大学 化学与环境工程学院
5.1 二烯烃分类与命名
二、二烯烃的命名：
主链：选择同时包含两个双键的最长碳链，命 名为“某二烯”，并在前面注明位次，如：
H3C CH3 CH2 C C CH2
2, 3－二甲基－1, 3－丁二烯
顺反的命名：编号时顺式优先，将双键的顺反 构型分别标出并写在前面，如：
1,2–加成
CH2 CH CH CH2 Br Br
CH2 CH CH CH2 + Br2
1,4–加成
CH2 Br
CH CH CH2 Br
1, 2 –加成是普通的双键亲电加成， 1, 4 –加成 则属于特殊的加成反应
山东科技大学 化学与环境工程学院
王鹏
5.5 共轭二烯烃的化学性质
影响两种反应方式的因素：
CH2 CH C CH
CH2 CH CH CH2 O
CH2 CH C H
CH2 CH C N
• 由此可见，π，π–共轭体系的实质是两个π键通过单 键连接且发生相互作用
王鹏
山东科技大学 化学与环境工程学院
5.3 电子离域与共轭体系
π，π–共轭体系的形成：
• 重键-单键-重键的交替连接
π，π–共轭体系的特点：
山东科技大学 化学与环境工程学院
王鹏
5.5 共轭二烯烃的化学性质
二、共振论对这种反应现象的解释：
反应第一步是H+的进攻：
H2C CH CH CH2
HBr
H2C CH
CH
H
(II)
CH3 +
(I)
H2C CH CH CH3
有机化学第五章芳香烃
C6H5NO2, 。 25 C
二、加成反应
Na , EtOH 。 10 ~ 15 C H2 , Rh - C , P H2 Pd-C , , P
1 , 4 - 二氢萘 十氢化萘 1,2,3,4 - 四氢化萘
三、氧化反应
CrO3 , AcOH 。 10 ~ 15 C
V2O5 - K 2SO4 O2 。 385 ~ 390 C
磺 化：
53% 。 0C
79% 。 100 C
4、定位规律的应用
A. 预测反应产物：
由定位能力决定
C H3 C H3
CO O H NO2
C H3
NH2 NO2
OCH 3
B. 正确选择合成路线：
S O3H
C H2C H3
C H2C H2C H2C H3
C (C H 3) 3 S O3H NO2
一、加成反应
R
HNO3+H2SO4
R
NO2
R + NO2
结论：原有基团的体积增大，对位产物增多。
B. 新引入基团的空间效应：
结论：对位产物随新引入基团体积的增大而增
多。
(C H 3)3C (Cl、Br)
浓 H2SO4
(C H 3)3C (Cl、Br)
SO3H
C. 温度影响
C H3
43% 4%
C H3
13% 8%
CH3CH2CCH2CHCHO O Cl
OH NO2 COCH3
COOH
4–乙酰氨基–1–萘甲酸 3–硝基–4–羟基苯乙酮
NHCOCH3
作业
结论：破坏苯环体系比较困难
HNO3 + H 2SO4 。 50 ~ 60 C
二、加成反应
Na , EtOH 。 10 ~ 15 C H2 , Rh - C , P H2 Pd-C , , P
1 , 4 - 二氢萘 十氢化萘 1,2,3,4 - 四氢化萘
三、氧化反应
CrO3 , AcOH 。 10 ~ 15 C
V2O5 - K 2SO4 O2 。 385 ~ 390 C
磺 化：
53% 。 0C
79% 。 100 C
4、定位规律的应用
A. 预测反应产物：
由定位能力决定
C H3 C H3
CO O H NO2
C H3
NH2 NO2
OCH 3
B. 正确选择合成路线：
S O3H
C H2C H3
C H2C H2C H2C H3
C (C H 3) 3 S O3H NO2
一、加成反应
R
HNO3+H2SO4
R
NO2
R + NO2
结论：原有基团的体积增大，对位产物增多。
B. 新引入基团的空间效应：
结论：对位产物随新引入基团体积的增大而增
多。
(C H 3)3C (Cl、Br)
浓 H2SO4
(C H 3)3C (Cl、Br)
SO3H
C. 温度影响
C H3
43% 4%
C H3
13% 8%
CH3CH2CCH2CHCHO O Cl
OH NO2 COCH3
COOH
4–乙酰氨基–1–萘甲酸 3–硝基–4–羟基苯乙酮
NHCOCH3
作业
结论：破坏苯环体系比较困难
HNO3 + H 2SO4 。 50 ~ 60 C
烃化_精品文档
O +
CH2Br
DMF OCH2Ph
CF3CH2OH CH2Ph OH
2.1.3醇、酚羟基的保护
在有醇、酚羟基的化合物中，同时存在其他的官 能团，这些官能团发生转换、氧化或还原反应 时，为了不使羟基发生变化，可先将羟基与某些 试剂反应，生成稳定的衍生物，待其他的官能团 转化完成后，再脱除保护基，恢复羟基。
叔卤代烃在强碱中优先发生消除反应，而不 是O-烃化反应。
CH3
CH3O C CH3 的合成
CH3
（1）CH3ONa
+ Cl
CH3 C CH3 CH3
消除 -HCl
CH3
碱
（2）CH3Cl + HO C CH3
CH3
CH3 CH3 C CH2
稳定
CH3O
CH3 C CH3 CH3
在中性或弱碱性条件下，叔卤代烃也可以进 行单分子的亲核取代反应（SN1），也可得 到O-烃化产物。
ROH RCl / R2SO4
• 混合醚：
ROR
ROH + R'Cl
ROR'
• 醇进行O-烃化反应的烃化剂有：
卤代烃RX
硫酸酯（芳磺酸酯）R2SO4、R 环氧烷，如:环氧乙烷
SO3R'
其他的烃化剂
卤代烃RX为烃化剂：
醇在碱（钠、氢氧化钠、氢氧化钾）存在下与 卤代烃RX反应制备混醚，称为威廉森法 （Williamson）。
NO2 非那西丁的中间体
叔卤代烃在强碱中优先发生消除反应，而不是 O-烃化反应。
在中性或弱碱性条件下，叔卤代烃也可以进行 单分子的亲核取代反应（SN1），也可得到O-烃 化产物。
• （2） 醇的影响
5第五章 芳烃 芳香性
O CH3CH2CH2C Cl AlCl3
O CCH2CH2CH3 Zn—Hg HCl,
CH2CH2CH2CH3 73%
5、氯甲基化反应 、
在无水ZnCl2存在下，芳烃与甲醛及 存在下，芳烃与甲醛及HCl作用，芳 作用， 在无水 作用 环上氢原子被氯甲基（ 环上氢原子被氯甲基（—CH2Cl）取代 ） 与烷基化反应相似，芳环上不能连有强吸电基。 与烷基化反应相似，芳环上不能连有强吸电基。 实际操作中可以用多聚或三聚甲醛代替甲醛
FeCl3 25 0 C
Cl
卤素活性： 卤素活性：F2 > Cl2 > Br2 > I2 芳烃活性：烷基苯>苯 卤代苯 芳烃活性：烷基苯 苯>卤代苯
Cl 90%
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl2 FeCl3
39%
Cl 55%
6%
CH3
Cl2, FeCl3 , CH3COOH 25 0C
CH3 Cl
CH3
CH3
浓HNO3 浓 H2SO4 50-60 C
NO 2
0
NO2 75-85%
NO2
NO2
NO 2 NO 2
浓 HNO3, 浓 H2SO4 100-110 C
93%
0
NO2
NO2
1%
6%
CH3
CH3
CH3
浓 HNO 3, 浓H 2SO 4 30 C
0
CH3
NO2
NO2
59%
NO2
37%
4%
硝化反应机理
O2N OH
简并轨道
6 p 6个p轨道
三、共振论对苯分子结构的解释
Kekulé 结构式 结构式:
O CCH2CH2CH3 Zn—Hg HCl,
CH2CH2CH2CH3 73%
5、氯甲基化反应 、
在无水ZnCl2存在下，芳烃与甲醛及 存在下，芳烃与甲醛及HCl作用，芳 作用， 在无水 作用 环上氢原子被氯甲基（ 环上氢原子被氯甲基（—CH2Cl）取代 ） 与烷基化反应相似，芳环上不能连有强吸电基。 与烷基化反应相似，芳环上不能连有强吸电基。 实际操作中可以用多聚或三聚甲醛代替甲醛
FeCl3 25 0 C
Cl
卤素活性： 卤素活性：F2 > Cl2 > Br2 > I2 芳烃活性：烷基苯>苯 卤代苯 芳烃活性：烷基苯 苯>卤代苯
Cl 90%
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl2 FeCl3
39%
Cl 55%
6%
CH3
Cl2, FeCl3 , CH3COOH 25 0C
CH3 Cl
CH3
CH3
浓HNO3 浓 H2SO4 50-60 C
NO 2
0
NO2 75-85%
NO2
NO2
NO 2 NO 2
浓 HNO3, 浓 H2SO4 100-110 C
93%
0
NO2
NO2
1%
6%
CH3
CH3
CH3
浓 HNO 3, 浓H 2SO 4 30 C
0
CH3
NO2
NO2
59%
NO2
37%
4%
硝化反应机理
O2N OH
简并轨道
6 p 6个p轨道
三、共振论对苯分子结构的解释
Kekulé 结构式 结构式:
第五章芳烃
+ R+
R+ + AlCl4-
亲电试剂
AlCl 3
稳C定H3性-2C+。大HC-+于CH13。C+
R
+H
AlCl4-
R + HCl + AlCl3
+
RCOCl + AlCl3
+ + R-C=O
R-C=O + AlCl4-
H
- H+
COR
COR
AlCl3
C=O...AlCl3
R
18
(3) 加成反应
(甲) 加氢
丙酰氯
Clemmenson还原
O C-CH2CH3 Zn-Hg/HCl
CH2-CH2CH3
丙酰苯
正丙苯
13
(戊) 氯甲基化
3
+ (HCHO)3 + 3HCl
ZnCl2
。
60 C
3
CH2Cl + 3H2O
氯甲基化反应在有机合成上很重要，-CH2Cl(氯甲基)很容 易转化为：
例：
-CH2OH 羟甲基
CH2Cl
+E
E
E
H
H
+
H
+
① 该反应分为两步进行，第一步先生成中间体σ－络 合物。(一般常把 p 络合物这一步略去不写)σ－络合物 所带的一个正电荷分布在5个碳上；
② 失去质子，重新恢复苯环的稳定结构，最后形成能
量较低的取代产物。
15
(甲) 硝化反应机理
• 硝化反应中进攻试剂是NO2+，浓硫酸的作用是促进NO2+ 的生成：
R+ + AlCl4-
亲电试剂
AlCl 3
稳C定H3性-2C+。大HC-+于CH13。C+
R
+H
AlCl4-
R + HCl + AlCl3
+
RCOCl + AlCl3
+ + R-C=O
R-C=O + AlCl4-
H
- H+
COR
COR
AlCl3
C=O...AlCl3
R
18
(3) 加成反应
(甲) 加氢
丙酰氯
Clemmenson还原
O C-CH2CH3 Zn-Hg/HCl
CH2-CH2CH3
丙酰苯
正丙苯
13
(戊) 氯甲基化
3
+ (HCHO)3 + 3HCl
ZnCl2
。
60 C
3
CH2Cl + 3H2O
氯甲基化反应在有机合成上很重要，-CH2Cl(氯甲基)很容 易转化为：
例：
-CH2OH 羟甲基
CH2Cl
+E
E
E
H
H
+
H
+
① 该反应分为两步进行，第一步先生成中间体σ－络 合物。(一般常把 p 络合物这一步略去不写)σ－络合物 所带的一个正电荷分布在5个碳上；
② 失去质子，重新恢复苯环的稳定结构，最后形成能
量较低的取代产物。
15
(甲) 硝化反应机理
• 硝化反应中进攻试剂是NO2+，浓硫酸的作用是促进NO2+ 的生成：
芳烃化反应
- 1 - 芳烃化反应 化学变化是指物质在化学反应中的分子构型，以及分子中的原子重新组合成新的分子。化学变化是物质发生的一切变化的总称。化学变化的本质就是有机物在化学反应中分子构型的改变。那么什么是芳香烃化反应呢？它又有哪些有趣的实验呢？请让我来带你走进芳烃化反应吧！ 我们知道，每种物质都是由碳、氢两种元素构成的。这两种元素在通常情况下可以各自保持独立存在，但当温度升高时，原子的活动性增强，就会出现相互结合的趋势。人们把这种性质叫做亲电取代反应。亲电取代反应是最常见的化学反应。比如：氯气和氟气发生反应：氯气具有很强的氧化性，能够把氟气中的氟原子取代出来。这样，氯气就和氟气发生了取代反应，产生了一种全新的物质——氯氟烃，就是氟利昂。我们刚才提到的氟利昂就是一种典型的亲电取代反应，它的化学式是CH2Cl3，其中F是氟原子， Cl是氯原子。 说起芳烃化反应，也是因为一次偶然的机会引起的。据说， 19世纪的德国化学家施密特把苯加热，发现它会冒烟。从烟雾中分离出来的是苯蒸气。他很惊讶，这个平时十分稳定的物质怎么会发生爆炸？这不科学啊。经过思考后，施密特得出结论，这一定是苯发生了芳香烃化反应。 实验三：苯和乙烯的加成反应。把点燃的木条伸入盛有反应混合物的小烧杯中，并在木条上方罩上带火星的玻璃片，观察现象。（点燃的木条放入盛有反应混合物的烧杯中，应立即观察现象）点燃的木 - 2 -
条上方罩有带火星的玻璃片，看到的是蓝色的火焰。（如果用干燥的木条直接去罩住烧杯，则看到的火焰是黄色的） 化学家巴顿看到这一现象时，心中非常困惑，他想，烧杯里面的究竟是什么呢？是什么东西使燃烧的木条发生蓝色的火焰呢？他决定将烧杯内的反应物倒掉，又重新加入了足量的苯，重复进行加热实验。奇迹出现了！罩在木条上方的带火星的玻璃片上再次燃起了蓝色的火焰，比之前更加旺盛了。原来，这次罩在木条上的玻璃片是含有溴的苯，而没有被点燃的是氯仿。此外，苯和溴蒸气混合后发生了苯与溴的加成反应，形成了芳香烃的化合物，苯。 芳烃化反应是一种非常有趣而且强大的化学反应。让我们记住这一反应，并将这一反应发扬光大，造福人类吧！
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H R' C O a CH2 H H R' C O H C-O键先从取代 较多的碳原子 一边部分断裂 H δ OR R' C CH2 Oδ H 在过渡态，键的断裂优 于键的形成，环碳原子 上带部分正电荷 -H R' CH2 b HOR
-H OR
H R' C O H
CH2
δ H R' C
R'
H C HO 仲醇 H C
COOEt C C OTl H R'I /CH3CN 60℃, 20 h H R'O
COOEt C C OR' H
COOEt
COOEt
COOEt
d.溶剂的影响
常用过量醇作(质子)溶剂，也兼作反应剂；质子溶剂有利 于RCH2-X的解离，但易于R’O-发生溶剂化，使R’O- 亲核性下 降，应当使用非质子溶剂，如：苯、甲苯、二甲苯、液氨或 DMF、DMSO等，同时需在无水条件下反应.
CH2 OR
CH2 HOR Oδ H
亲核试剂优先与取代 较多的环碳原子结合
CH2
OR OH 伯醇
Ph-CH-CH2 + EtOH
O
NaOH
CH3CHCH2OEt OH 80%
O
CH3OH/H △
+
OH OCH3 80%
OMe OH
H2SO4 ,5 h Ph CH O ,6 h CH3ONa CH2 + MeOH
O2N Cl EtOH/NaOH (95.6%) O2N OEt
非那西汀中间体
非那西汀(N-乙酰-4-乙氧基苯胺)有良好的解热镇痛作用。常用于治疗发热、头 痛、神精痛等。毒性低,作用缓慢而持久。
iv)对芳香氮杂环卤化物来说，卤原子在N原子的邻或/和对位， 其活性会增大，易于发生与醇的烃化反应，如下例：
OH CH3O CH3OH
CH3OH
+
H2C CHCN
CH3OCH2CHCN
CH3OCH2CH2CHNH2 + CH3O
二、酚的O-烃化
• 酚的酸性比醇强，所以活性比醇大，反应更容易进 行，醇的氧烃化剂均可做酚的氧烃化剂 • 烃化剂：卤代烃、硫酸酯、重氮甲烷、醇有机膦卤 化物、烯烃、氯甲醚等
(一)烃化剂
反应机理
(1) 碱催化，属于双分子亲核取代反应：
R H C O R H C CH2OR' R'OH R CH2 R'O R H C O H C CH2OR' + R'O H2 C OR'
OH O 开环单一，立体效应为主要影响因素，反应发生在取代较少的碳原子上， 产物以仲醇为主。
(2) 酸催化，属于单分子亲核取代反应：
1、卤代烃
OH + R OH R'X R + OR' X + H2O
酚羟基易苄基化，将酚置于干燥的丙酮 中，与氯化苄、碘化钾、碳酸钾回流即可。
PhH2CO
PhCH2Cl/Me2CO
HO Br HO
KI/K2CO3
Br PhH2CO
2、烯烃
OH + CH2=CH-CN
OH
OH
OCH2CH2CN
3、硫酸酯
C O: H
C X
(2)单分子亲核取代(SN1)反应及其影响因素
R-X
慢
R +X
决定反应速率 R-O-R' H 快 R-O-R'
消旋产物
R + R'OH
+ H
叔卤代烷、 Ph-CH2X、 R-CH=CH-CH2X 按SN1历程
反应速度只与[RX]克分子浓度相关。
a.随RX中烷基C原子上取代基增多，以SN1烃化的倾向增大； b.由于叔卤烃易形成较稳定的阳离子，进而常有消除成烯烃， 或与溶剂分子、或与碱试剂发生取代的副反应。故：
e.催化剂
可用：RONa、Na、NaH、NaOH、KOH等；有机碱，如： 六甲基磷酰胺(HMPA)、N,N-二甲基苯胺(DMA)…作催化剂； 用NaH代替Na可使有旋光活性的醇在用卤代烃烃化时，得 到立体专一性的醚，而用金属Na则发生醚的差向异构化。见 下例：
cis CH3I /NaH THF, 50oC, 1 h CH3 ~100% trans OH OCH3 CH3
CH2OH Me2CO/HCl CHO CH2O CH2OC18H37 CHO CH2O CH3 CH3 CH3 CH3 CH2OC18H37 EtOH/HCl ,2h CHOH CH2OH C18H37OTs/KOH/Tol >110℃, 3 h
3、环氧乙烷为烃化剂（羟乙基化反应）
ROH + H C H O C H H ROCH2CH2OH
第五章
烃化反应
Hydrocarbylation Reaction , Alkylation
中国药科大学 姚其正
★ 用烃基取代有机分子中的氢原子，均称
为烃化反应。引入的烃基包括饱和的、不饱 和、脂肪的、芳香的以及各种取代的烃基；
★ 被烃化的有：醇、酚、胺及活性亚甲基、
芳烃等。氧、氮、碳原子上的烃化反应，分 别形成醚，伯、仲、叔胺和碳链的延伸；
Cl + EtOH NO2 NaOH 非那西丁中间体 NO2 OEt
对于叔卤代烃，不能在强碱下反应，因易消除HX，宜在中性或弱碱性 下反应。 CH
3
CH3
C + CH3
B
CH2
CH3-C CH3
iii)烷基R相同时，C-X极化度(X原子半径与电负性的影响)↑，活 性↑，其顺序为：RI > RBr >RCl＞ RF .后三者常用KI催化.
欲制备：
H3C C H3C A B:
O B
C2H5
A:
(CH3)3CX + C2H5OH
(CH3)3COH + C2H5X
欲制备：
Ph Ph
CH A
O B
CH3 CH2CH2NCH 3 Xy1 △ Xy1 △ 产物 产物
A: Ph CH-Br + HOCH2CH2N(CH3)2 Ph Ph CH OH ClCH CH N(CH ) + B: Ph 2 2 3 2
i) 以叔卤烃作烃化剂时，应选择中性或弱碱性条件；也不必将醇羟基 (醇兼 作溶剂时) 先转变为烷氧阴离子； ii) 或者变換反应原料，尽量不用叔卤烃作烃化剂，见以下举例：
(H3C)3C X B
-
消除 (CH3)3C 取代 (H3C)3C B- (或溶剂) B(or...) (H3C)2C CH2
CH3
第一节 氧原子上的烃化反应
一、醇的O-烃化—醚
1、卤代烃为烃化剂
Williamson合成－－醇在碱存在下与卤代烃反应 生成醚的反应－－是制备混合醚的有效方法。
ROH + B R'X + OR
RO + HB R'OR + X
(1)双分子亲核反应及其影响因素 a.伯、仲碳的卤代烃作烃化剂，常发生SN2反应：
H N C N HOR O H H N C N O R + ArOR HOAr
H H N C N
DCC
PhOH+PhCH2OH
100℃
PhOCH2Ph+H2O
(二)酚自身结构对酚羟基烃化的影响
1、分子内氢键
H O O OH MeI/NaOH OH O OMe
HO
O
OMe MeI/NaOH
MeO
O
OMe
PhCHCH2OH + PhCHCH2OMe (90%) (10%) OMe PhCHCH2OH + (25%) OH PhCHCH2OMe (75%)
4、烯烃为烃化剂
• 醇和烯烃加成反应生成醚。也可理解为烯对 醇的O－烃化； • 只有当双键上有羰基、氰基、酯基、羧基等 存在时，较易发生烃化反应.
◆ 常用溶剂有：水、醇类、丙酮、DMF、DMSO、苯和 二甲苯(xyl)等.
b.芳卤烃与醇羟基间的烃化反应
i)芳卤烃因卤原子与芳烃间共轭效应而不活泼，不易发生烃化 反应； ii)若卤芳环上邻或对位有较强吸电取代基，才可顺利与醇发生 烃化反应；此情况下，芳卤烃上卤原子的活性顺序为：F＞Cl ＞Br ＞I，因卤素电负性越大，与芳环越不易发生共轭效应； iii)若卤芳烃上无吸电性取代基，则卤原子的活性顺序基本与 卤烷烃相同，即ii)相反，这和极化度大小相关.
H2C -N2
N
N
+
HOR
CH3 R = Ar, or:R'
N
C O
N.OR
CH3OR
OH + H2C N N Et2O
OCH3
OMe OMe 大过量CH2N2 COOMe
OH OH 2mol CH2N2 COOH
OMe OH
COOMe
5、醇-DCC 酚与醇在DCC存在下发生缩合反应可生成酚醚； 伯醇收率较好，仲、叔醇收率偏低；其过程如下：
R O R O O S O
SO3R ,
O S O
H3C
SO3R
R
O
： TsO
很好的离去基团
制备方法:
1 2CH3OH+H2SO4 SO3Cl 2 CH3 + CH3OH
NaOH
(CH3)2SO4+2H2O SO3CH3 + NaCl + H2O CH3
OTs是 很好的 离去基 团(HOTs)
CH2OH CHOH CH2OH
★ 常用的烃化剂：卤代烃及硫酸酯类；芳
磺酸酯、醇、醚、烯烃以及环氧烷、甲醛、 甲酸、重氮甲烷(甲基化或重氮化试剂)等。
-H OR
H R' C O H
CH2
δ H R' C
R'
H C HO 仲醇 H C
COOEt C C OTl H R'I /CH3CN 60℃, 20 h H R'O
COOEt C C OR' H
COOEt
COOEt
COOEt
d.溶剂的影响
常用过量醇作(质子)溶剂，也兼作反应剂；质子溶剂有利 于RCH2-X的解离，但易于R’O-发生溶剂化，使R’O- 亲核性下 降，应当使用非质子溶剂，如：苯、甲苯、二甲苯、液氨或 DMF、DMSO等，同时需在无水条件下反应.
CH2 OR
CH2 HOR Oδ H
亲核试剂优先与取代 较多的环碳原子结合
CH2
OR OH 伯醇
Ph-CH-CH2 + EtOH
O
NaOH
CH3CHCH2OEt OH 80%
O
CH3OH/H △
+
OH OCH3 80%
OMe OH
H2SO4 ,5 h Ph CH O ,6 h CH3ONa CH2 + MeOH
O2N Cl EtOH/NaOH (95.6%) O2N OEt
非那西汀中间体
非那西汀(N-乙酰-4-乙氧基苯胺)有良好的解热镇痛作用。常用于治疗发热、头 痛、神精痛等。毒性低,作用缓慢而持久。
iv)对芳香氮杂环卤化物来说，卤原子在N原子的邻或/和对位， 其活性会增大，易于发生与醇的烃化反应，如下例：
OH CH3O CH3OH
CH3OH
+
H2C CHCN
CH3OCH2CHCN
CH3OCH2CH2CHNH2 + CH3O
二、酚的O-烃化
• 酚的酸性比醇强，所以活性比醇大，反应更容易进 行，醇的氧烃化剂均可做酚的氧烃化剂 • 烃化剂：卤代烃、硫酸酯、重氮甲烷、醇有机膦卤 化物、烯烃、氯甲醚等
(一)烃化剂
反应机理
(1) 碱催化，属于双分子亲核取代反应：
R H C O R H C CH2OR' R'OH R CH2 R'O R H C O H C CH2OR' + R'O H2 C OR'
OH O 开环单一，立体效应为主要影响因素，反应发生在取代较少的碳原子上， 产物以仲醇为主。
(2) 酸催化，属于单分子亲核取代反应：
1、卤代烃
OH + R OH R'X R + OR' X + H2O
酚羟基易苄基化，将酚置于干燥的丙酮 中，与氯化苄、碘化钾、碳酸钾回流即可。
PhH2CO
PhCH2Cl/Me2CO
HO Br HO
KI/K2CO3
Br PhH2CO
2、烯烃
OH + CH2=CH-CN
OH
OH
OCH2CH2CN
3、硫酸酯
C O: H
C X
(2)单分子亲核取代(SN1)反应及其影响因素
R-X
慢
R +X
决定反应速率 R-O-R' H 快 R-O-R'
消旋产物
R + R'OH
+ H
叔卤代烷、 Ph-CH2X、 R-CH=CH-CH2X 按SN1历程
反应速度只与[RX]克分子浓度相关。
a.随RX中烷基C原子上取代基增多，以SN1烃化的倾向增大； b.由于叔卤烃易形成较稳定的阳离子，进而常有消除成烯烃， 或与溶剂分子、或与碱试剂发生取代的副反应。故：
e.催化剂
可用：RONa、Na、NaH、NaOH、KOH等；有机碱，如： 六甲基磷酰胺(HMPA)、N,N-二甲基苯胺(DMA)…作催化剂； 用NaH代替Na可使有旋光活性的醇在用卤代烃烃化时，得 到立体专一性的醚，而用金属Na则发生醚的差向异构化。见 下例：
cis CH3I /NaH THF, 50oC, 1 h CH3 ~100% trans OH OCH3 CH3
CH2OH Me2CO/HCl CHO CH2O CH2OC18H37 CHO CH2O CH3 CH3 CH3 CH3 CH2OC18H37 EtOH/HCl ,2h CHOH CH2OH C18H37OTs/KOH/Tol >110℃, 3 h
3、环氧乙烷为烃化剂（羟乙基化反应）
ROH + H C H O C H H ROCH2CH2OH
第五章
烃化反应
Hydrocarbylation Reaction , Alkylation
中国药科大学 姚其正
★ 用烃基取代有机分子中的氢原子，均称
为烃化反应。引入的烃基包括饱和的、不饱 和、脂肪的、芳香的以及各种取代的烃基；
★ 被烃化的有：醇、酚、胺及活性亚甲基、
芳烃等。氧、氮、碳原子上的烃化反应，分 别形成醚，伯、仲、叔胺和碳链的延伸；
Cl + EtOH NO2 NaOH 非那西丁中间体 NO2 OEt
对于叔卤代烃，不能在强碱下反应，因易消除HX，宜在中性或弱碱性 下反应。 CH
3
CH3
C + CH3
B
CH2
CH3-C CH3
iii)烷基R相同时，C-X极化度(X原子半径与电负性的影响)↑，活 性↑，其顺序为：RI > RBr >RCl＞ RF .后三者常用KI催化.
欲制备：
H3C C H3C A B:
O B
C2H5
A:
(CH3)3CX + C2H5OH
(CH3)3COH + C2H5X
欲制备：
Ph Ph
CH A
O B
CH3 CH2CH2NCH 3 Xy1 △ Xy1 △ 产物 产物
A: Ph CH-Br + HOCH2CH2N(CH3)2 Ph Ph CH OH ClCH CH N(CH ) + B: Ph 2 2 3 2
i) 以叔卤烃作烃化剂时，应选择中性或弱碱性条件；也不必将醇羟基 (醇兼 作溶剂时) 先转变为烷氧阴离子； ii) 或者变換反应原料，尽量不用叔卤烃作烃化剂，见以下举例：
(H3C)3C X B
-
消除 (CH3)3C 取代 (H3C)3C B- (或溶剂) B(or...) (H3C)2C CH2
CH3
第一节 氧原子上的烃化反应
一、醇的O-烃化—醚
1、卤代烃为烃化剂
Williamson合成－－醇在碱存在下与卤代烃反应 生成醚的反应－－是制备混合醚的有效方法。
ROH + B R'X + OR
RO + HB R'OR + X
(1)双分子亲核反应及其影响因素 a.伯、仲碳的卤代烃作烃化剂，常发生SN2反应：
H N C N HOR O H H N C N O R + ArOR HOAr
H H N C N
DCC
PhOH+PhCH2OH
100℃
PhOCH2Ph+H2O
(二)酚自身结构对酚羟基烃化的影响
1、分子内氢键
H O O OH MeI/NaOH OH O OMe
HO
O
OMe MeI/NaOH
MeO
O
OMe
PhCHCH2OH + PhCHCH2OMe (90%) (10%) OMe PhCHCH2OH + (25%) OH PhCHCH2OMe (75%)
4、烯烃为烃化剂
• 醇和烯烃加成反应生成醚。也可理解为烯对 醇的O－烃化； • 只有当双键上有羰基、氰基、酯基、羧基等 存在时，较易发生烃化反应.
◆ 常用溶剂有：水、醇类、丙酮、DMF、DMSO、苯和 二甲苯(xyl)等.
b.芳卤烃与醇羟基间的烃化反应
i)芳卤烃因卤原子与芳烃间共轭效应而不活泼，不易发生烃化 反应； ii)若卤芳环上邻或对位有较强吸电取代基，才可顺利与醇发生 烃化反应；此情况下，芳卤烃上卤原子的活性顺序为：F＞Cl ＞Br ＞I，因卤素电负性越大，与芳环越不易发生共轭效应； iii)若卤芳烃上无吸电性取代基，则卤原子的活性顺序基本与 卤烷烃相同，即ii)相反，这和极化度大小相关.
H2C -N2
N
N
+
HOR
CH3 R = Ar, or:R'
N
C O
N.OR
CH3OR
OH + H2C N N Et2O
OCH3
OMe OMe 大过量CH2N2 COOMe
OH OH 2mol CH2N2 COOH
OMe OH
COOMe
5、醇-DCC 酚与醇在DCC存在下发生缩合反应可生成酚醚； 伯醇收率较好，仲、叔醇收率偏低；其过程如下：
R O R O O S O
SO3R ,
O S O
H3C
SO3R
R
O
： TsO
很好的离去基团
制备方法:
1 2CH3OH+H2SO4 SO3Cl 2 CH3 + CH3OH
NaOH
(CH3)2SO4+2H2O SO3CH3 + NaCl + H2O CH3
OTs是 很好的 离去基 团(HOTs)
CH2OH CHOH CH2OH
★ 常用的烃化剂：卤代烃及硫酸酯类；芳
磺酸酯、醇、醚、烯烃以及环氧烷、甲醛、 甲酸、重氮甲烷(甲基化或重氮化试剂)等。