药物合成反应酰化反应
化学反应中的酰化反应与酰化机理解析

化学反应中的酰化反应与酰化机理解析酰化反应是化学领域中一种重要的有机合成方法,通过将酸酐或酸氯与醇或胺反应,生成酯或酰胺。
这种反应在药物合成、香料合成、高分子材料等许多领域都有广泛的应用。
本文将深入解析酰化反应的机理,并探讨其在实际应用中的重要性。
一、酰化反应机理酰化反应的机理包括两个主要步骤:酯化与脱水。
1.1 酯化酯化是酰化反应的第一步,通常是酸催化的。
在这一步中,酸酐或酸氯与醇或胺反应生成中间体酯或酰胺。
在酸催化条件下,酸酐或酸氯中的酰基(-C=O)发生亲电加成,与醇或胺中的氢原子发生亲核取代反应,生成酯或酰胺。
这一步反应通常是可逆的。
例如,酸酐与醇反应的化学方程式为:RCOOCOR' + ROH → RCOOR' + R'OH1.2 脱水脱水是酰化反应的第二步,它使酯或酰胺生成为最终的产物。
在这一步中,水分子从中间产物中脱离,产生酯或酰胺。
脱水过程可以通过加热或去水剂等方式实现。
例如,酸酐与醇酯化反应的化学方程式为:RCOOCOR' + H2O → RCOOH + R'OH二、酰化反应的重要性酰化反应在有机合成中具有重要的应用价值,主要体现在以下几个方面:2.1 药物合成许多药物分子中都含有酯或酰胺结构,酰化反应常被用于合成药物的关键步骤。
通过酰化反应能够构建出具有生物活性的化合物,从而得到对人体具有疗效的药物。
2.2 香料合成酯是许多香料的重要组成部分,包括水果、花卉和烹饪调味品中的香气成分。
利用酰化反应可以合成出各种不同的酯类化合物,为香料工业提供了广阔的发展空间。
2.3 高分子材料通过酯化反应可以合成不同结构的聚酯,如聚乙烯酯、聚丙烯酯等。
这类高分子材料具有良好的可塑性、耐热性和机械性能,广泛应用于塑料、纤维和涂料等领域。
2.4 生态友好相比于其他有机合成方法,酰化反应产生的副产物较少,反应废物也相对较少。
因此,酰化反应在绿色化学合成中具有较高的环境友好性。
中国药科大学药物合成反应讲义酰化反应

C 反应溶剂的影响
■ 采用乙酸酐、丙酸酐等简单酸酐为酰化剂时,通常以酸酐本身作为溶剂 ■ 作为催化剂的吡啶、三乙胺也可作为溶剂 ■ 其他溶剂:水、二氯甲烷、氯仿、石油醚、乙腈、乙酸乙酯、苯、甲苯等
D 反应温度的影响
通常在低温下将酰化剂滴加入反应体系中,然后缓慢升温至室温,或加热回流
47
(4)应用特点
RCONR'R'' 'R''NH
O R C X -HX
H NR'R''
RCONR'R''
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• 伯胺和仲胺均可与酰化剂反应生成酰胺 • 酰化剂的活性
• 胺的活性
(活性酯和活性酰胺除外)
伯胺>仲胺 脂肪胺>芳香胺 无位阻胺>有位阻胺
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1. 羧酸为酰化剂
(1)反应通式 (2)反应机理
A 单一酸酐为酰化剂的酰化反应
■酸酐多用于反应困难或位阻较大的醇羟基的酰化 ■单一酸酐种类较少,限制了该方法的应用
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应用实例
BF3.Et2O 催化选择 性酰化醇 羟基!
49
B 混合酸酐为酰化剂的酰化反应
(i)羧酸-三氟乙酸混合酸酐
适用于立体位阻较大的羧酸的酯化,对某些酸敏物质不宜采用此法! 50
S
R CH S
n-C4H9Li
S RC Li S
H2O/HgCl2
O R C R`
11
二、自由基反应机理
12
第二节 氧原子上的酰化反应
• 醇的O-酰化反应 • 酚的O-酰化反应 • 醇、酚羟基的保护
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一、醇的O-酰化反应
1. 羧酸为酰化剂
化学反应中的药物化学反应

化学反应中的药物化学反应药物化学反应是药物设计和合成中的重要环节,它通过化学反应来合成和改良药物分子结构,以达到理想的治疗效果。
在药物化学反应过程中,化学原理和知识是至关重要的。
本文将介绍几种常见的药物化学反应,以帮助读者了解药物设计和合成的基本知识。
1. 酰化反应酰化反应是一种常用的药物化学反应,是通过在药物分子中加入酰基(-CO-)来改变其性质。
酰基是一种常见的功能基团,可以改变分子的疏水性、氢键作用和电荷分布,从而调节其亲和力和生物利用度。
酰化反应通常使用酸催化剂和反应物进行,例如酰化试剂和羧酸,反应生成酰化产物和水。
酰化反应也可以用于药物代谢和解毒。
在身体内,酰化代谢可以将药物中的活性基团与内源性代谢产物结合,从而减少药物的毒性和排泄代谢。
例如,酰基转移酶可以将乙酰化试剂与体内活性物质结合,形成乙酰化产物,降低毒性和代谢速率。
2. 氧化反应氧化反应是一种常见的药物化学反应,是通过在药物分子中引入氧原子或氧化物基团来调节其亲和力和代谢途径。
氧化反应通常使用氧化剂、铜催化剂等进行,反应生成氧化产物和还原物。
氧化反应可以用于药物代谢、代谢加速和氧化解毒。
在身体内,细胞色素P450酶是一种常见的药物代谢酶,能够通过氧化反应将药物分子与氧原子结合,形成水溶性代谢产物,从而加速药物的排泄和代谢。
3. 还原反应与氧化反应相对应的是还原反应,是通过还原剂或电子供体引入电子或氢原子,从而改变药物分子的化学性质。
还原反应通常使用铁、锰甚至发酵剂等还原条件,反应生成还原产物和氧化物。
还原反应在药物设计和合成中也有着广泛的应用,例如过氧化物歧化酶(catalase)在身体内可用于分解药物代谢中产生的过氧化物和自由基,从而减轻药物的毒性和副作用。
4. 缩合反应缩合反应是指通过在药物分子中加入多个分子结构单元来创建新的药物分子结构。
缩合反应通常使用亲核试剂和电子亲和试剂等,反应生成小分子产物和缩合产物。
缩合反应在药物分子设计和合成中也具有广泛的应用。
药物合成反应— 酰化反应

1. 羧酸为酰化剂
应用
DCC为催化剂的酰化反应 DCC:增强羧酸的酰化能力
2. 羧酸酯为酰化剂(酯的氨解反应)
应用 1)羧酸甲酯、乙酯的应用
2)活性酯的应用
3)在实际药物合成中的应用
3. 酸酐为酰化剂 机理
4. 酰氯为酰化剂 机理
应用 缚酸剂:(1)有机碱
三乙胺、吡啶等有机碱可中和反应中产生的HCl; 以吡啶、N,N-二甲氨基吡啶类为缚酸剂时,在中和产生的酸的同 时,还可以与酰氯生成络合物,起催化作用。
酰化反应
Acylation Reaction
第一节 概述
案例——神秘的阿司匹林(Aspirin)
➢ 镇痛 ➢ 解热 ➢ 消炎 ➢ 抗风湿 ➢ 对血小板聚集有抑制作用
O
COOH
CH3C
H+
+
O
OH
CH3C
O
被酰化物
酰化试剂
COOH
+
O CCH3 O
O CH3C OH
酰化反应:在有机物分子结构中的C、N、O或S等原子
(有机酸)对甲苯磺酸、萘磺酸
作用形式:与羧酸的羰基形成烊盐,增强羰基碳原子的正电性
Lewis酸 BF3、AlCl3、FeCl3、TiCl4 作用形式:与羧酸的羰基O形成络合物,增强羰基碳原子的正电性
副反应少\收率高\条件温和
DCC (P54)——良好的酯化缩合剂
作用形式:增强羧酸的活性 特点:条件温和、收率高、立体选择性强、价格贵
上导入酰基的反应。
1. 酰基是某些药物重要的药效基团; 2. 也是药物合成中官能团转换的重要合成手段; 3. 在涉及-OH、氨基等基团的保护时,将其酰化也是一种常见 的保护方法。
药物合成反应

1.酰化反应2.claisen缩合反应3.Dieckmann反应4.Hoesch反应5. Vilsmeier-Haack反应2.填空:1.H3COOCH3OCH3CH3COCl+2. H3CCH3H3COHNH23CCH3H3CNHO O3. s +Ph NCH3HOPOCl4. O+C2H5OOOC2H5NaH/PhH5. CH3CH3(CH2)3COCl223.简答:1.以苯和丁二酸酐为原料合成四氢萘2.简述DCC、DEAD两种催化剂的催化特点1.重氮化反应2.Collins 试剂 ;3.Eatard 试剂:4.Jones 试剂5.Oppenmauer 氧化:6.Woodward 氧化7.Lindlar 催化剂8.Clemmensen 还原二、填空1. OHOH O HMnO 2CH 2Cl 22.3. H C H C COCH 3Zn-Hg HCl4. PhC Cl C Ph H LiAlH 45. ℃H/Ni100Kg/cm 200℃、 6.C NO 2OCF CO H7.CH 3CH 38.CH 3KMnO4CH2CH 2CH 39.10.11.12.13.三、简答1.KMnO4的氧化能力与反应的pH值之间的关系如何?其主要用途有哪些?2.比较LiAlH4与NaBH4在应用围反应条件的异同?3.以原料合成终产物4.由对二甲苯制备2-硝基-1,4-苯二甲酸。
5.以苯酚为起始原料合成解热镇痛药对乙酰氨基酚。
一、名词解释题1.亲核重排反应2.Beckmann重排3.Arndt-Eistert反应4.Fries重排5. -键迁移反应6.重排反应二、填空题1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.三、简答题1. Pinacol重排属于哪类重排反应?简述其反应机制及影响反应的因素。
2.基团的迁移能力或顺序在不同重排反应中有所不同,写出Wagner-Meerwein重排和Stevens重排中各自基团的迁移顺序。
药物合成反应 第四章 酰化反应

O CHCl2 H2O
CHO
Vilsmeier甲酰化反应 芳香化合物、杂环化合物及活泼烯烃化合物用二取代 甲酰胺及氧氯化磷处理得到醛类的反应称Vilsmeier甲酰化 反应。是芳香环的甲酰化反应最普通的方法。
POCl3 R1 R1 + ArCHO ArH + N C H NH R2 R2 O
机理
B: PhCOCl
CH3COCHCOOC2H5 COPh
PhCOOH + CH2
X -CN -H -CN
X DEPC/Et3N/DMF X PhCOCH Y r.t. Y
Y -COOC2H5 -NO2 -CN 收率 93.4% 85.5% 92.8% 96.8%
-COOC2H5 -COOC2H5
(2). 酮及羧酸衍生物的-位C-酰化 Claisen酯缩合反应 含有-氢的酯在醇钠等碱性缩合剂作用下发生缩合作 用,失去一分子醇得到酮酯的反应称为Claisen酯缩合反应。
N CH3.I
C O + ( CH2 )n O
n=5 (89%) n=11 (69%)
N O CH3
(3) 羧酸三硝基苯酯
O R''OH+ R-C-OH + Cl
O2N NO2
O R-C-OR''
O2N
O R C O
O2N NO2
难 于 分 离 ,所 以 三 种 物 质 一 起 加 入
O2N
酸酐为酰化剂
73%
COOH
CH3
+
H3C
C
CH3
OH
(CF3CO)2O
COOBu-t
混合酸酐的应用 ②羧酸-磺酸混合酸酐
药物合成反应第三章讲解

• 脱除方法:
• 50%氨-甲醇溶液:氨解,时间长,苯甲酰基脱除 • 氢氧化钠-吡啶:酰氨基较稳定 • Bu3SnOMe在二氯乙烷中或三氟化硼-乙醚在湿乙腈中:选择性地脱
除葡萄糖差向异构体羟基上的乙酰基 • DBU或甲氧基镁:苯甲酰基和乙酰基共存时,选择性地脱除乙酰基 • 碳酸钾-甲醇水溶液:仲醇及烯丙醇(100% ) • 氰化钾-乙醇:对酸、碱敏感的物质
O HO C OEt
碳酸乙酯
RCOOH
O Cl S Cl
RCOOH
O Cl P Cl
Cl
RCOOH
O
O
R C O C Cl
O
O
R C O S Cl
O
R CO
O
P Cl
Cl
• 3.1.3 酰卤作酰化剂
无水有机溶剂
RCO2H + SOCl2
RCOCl + SO2 + HCl
去酸剂 RCOCl + R'OH
叔醇的酯化:SN1机理
主要影响因素
• 底物的结构:底物为醇或酚,亲核物种为羟基氧原子。
当氧原子电子云密度降低时反应活性会降低,由此可知, 与烷基醇相比酚及烯丙醇的酰化会困难一些,而难以酰化 的底物就需要较强的酰化剂,比如酚的酰化一般要用酸酐 或酰卤。空间障碍也是一个较大的影响因素,如仲醇的反 应速率低于伯醇,而叔醇在酸催化下会形成碳正离子,所 以叔醇的酯化一般是单分子亲核取代(SN1)机理。
• 酰化剂:在一定的反应条件下,酰化活性顺序一般为
酰卤(Br>Cl)>酸酐>酯>酸>酰胺,这一顺序实际上与离 去基团的离去能力一致。
• 催化剂:
• 3.1.1 羧酸为酰化剂 • 3.1.2 羧酸酯为酰化剂 • 3.1.3 酸酐为酰化剂 • 3.1.4 酰氯为酰化剂 • 3.1.5 酰胺为酰化剂 • 3.1.6 乙烯酮为酰化剂
《药物合成反应》-闻韧主编第三章酰化反应-知识点总结

#2.11打卡# 完成学习目标第三章酰化反应Acylation Reaction1 定义:有机物分子中O、N、C原子上导入酰基的反应.2 分类:根据接受酰基原子的不同可分为:氧酰化、氮酰化、碳酰化3 用途:药物本身有酰基活性化合物的必要官能团结构修饰和前体药物羟基、胺基等基团的保护。
酰化机理:加成-消除机理加成阶段反应是否易于进行决定于羰基的活性:若L的电子效应是吸电子的,不仅有利于亲核试剂的进攻,而且使中间体稳定;若是给电子的作用相反。
根据上述的反应机理可以看出,作为被酰化物质来讲,无疑其亲核性越强越容易被酰化。
具有不同结构的被酰化物的亲核能力一般规律为;RCH2->R—NH->R—O->R—NH2>R—OH。
在消除阶段反应是否易于进行主要取决于L的离去倾向:L-碱性越强,越不容易离去,Cl- 是很弱的碱,-OCOR的碱性较强些,OH-、OR-是相当强的碱,NH2-是更强的碱。
RCOCl>(RCO)2O>RCOOH 、RCOOR′ >RCONH2>RCONR2′R: R为吸电子基团利于进行反应;R为给电子基团不利于反应R的体积若庞大,则亲核试剂对羰基的进攻有位阻,不利于反应进行酸碱催化碱催化作用是可以使较弱的亲核试剂H-Nu转化成亲核性较强的亲核试剂Nu-,从而加速反应。
酸催化的作用是它可以使羰基质子化,转化成羰基碳上带有更大正电性、更容易受亲核试剂进攻的基团,从而加速反应进行。
氧原子的酰化反应是一类形成羧酸酯的反应,是羧酸和醇的酯化反应,是羧酸衍生物的醇解反应醇的结构对酰化反应的影响伯醇(苄醇、烯丙醇除外)>仲醇>叔醇1) 羧酸为酰化剂:提高收率:(1)增加反应物浓度(2)不断蒸出反应产物之一(3)共沸除水、添加脱水剂或分子筛除水。
(无水CuSO4,无水Al2(SO4)3,(CF3CO)2O,DCC。
)加快反应速率:(1)提高温度(2)催化剂(降低活化能)催化剂(1)质子酸催化法: 无机酸:浓硫酸,氯化氢气体,有机酸:苯磺酸,对甲苯磺酸等。
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3、影响因素
(1)羧酸酯结构的影响 a.R基团的影响 如a位有吸电子基团,将增强其活性 b.R1基团的影响 RCOOAr>RCOOCH3>RCOOC2H5 在RCOOR1中,R1OH酸性越强,酯的酰化能力越强
(2)醇结构的影响 同前面“羧酸为酰化剂”中的内容
(3)催化剂的影响
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比吡啶类更有效
(3)反应溶剂的影响
(4)反应温度的影响
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4、应用特点
(1)单一酸酐位酰化剂的酰化反应 (使用较少)
(2)混合酸酐的应用
a.羧酸-三氟乙酸混合酸酐(适用于立体位组较大的羧酸的
酯化O )
O
RC H R C
O
O H
O
O
RC+F 3 CCO H
F 3 CC O
F 3 CC O
(1)增加反应物浓度 (2)不断蒸出反应产物之一 (3)水添A加l2脱(S水O4剂)3,或(分CF子3C筛O除)2O水,。D(CC无。水)CuSO4,无
加快反应速率:
(1)提高温度 (2)催化剂(降低活化能)
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3、影响因素
(1)羧酸结构:
a.诱导效应 羰基α位有吸电子基,增强酸性和酰化活性。卤素,
O R''OH+RC OHR'
R'' OH
O C H OR'
HR
O
O
R'' HOCR' -H+ R'' O CR'
(2)碱催化机理:增强醇的活性
R '''O N a + R ''O HR '''O H + R ''O N a R '''= C H 3 , C 2 H 5
碱 性 强
碱 性 弱
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RCO H
3) Vesley法: 条件温和、收率高
采用强酸型离子交换树脂加硫酸钙法
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4) DCC (二环己基碳二亚胺)脱水法
CH3-N=C=N-C(CH3)3 R-N=C=N-R CH3CH2-N=C=N-(CH2)3-NEt2
(CH3)2CH-N=C=N-CH(CH3)2 N C N (CH2)2 N O
硝基,氰基,羰基,醛酮等
b.共轭效应 α位有不饱和烃和芳烃,共轭作用使得酸性增强,
酰化活性提高。
c.立体效应 R的体积若庞大,则亲核试剂对羰基的进攻有位阻,
不利于反应进行
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(2)醇结构的影响
a.立体效应
甲醇>伯醇>仲醇>叔醇、烯丙醇、苄醇
b.诱导效应
OH的α位有吸电子基降低O上电子云密度,降低其对羰 基C的亲核进攻活性;同样,烯丙基和苄基可以与O原子的 电子共轭而降低电子云密度,降低O亲核活性。
CH3
CH2 HO C
CH3
O H3C C CH3 产物稳定
n-C18H37
n-C4H9
C
COOH+ H3C C
CH
Zn2+ 175℃
n-C4H9 CH2
n-C18H37 C COO C CH3
n-C7H15
n-C4H9
n-C18H37-OH/H+ △,6min
n-C18H37 C COO C18H37-n +
O
R C C l+ A lC l3
O A lC l3 R C C l
O R C Cl
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AlCl3 配 位 键 ,增 大 碳 的 正 电 性
O
RC A lC l4
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3、影响因素
(1)酰氯结构的影响 脂肪酰氯>芳酰氯 羰基α位吸电子有利于增强
(2)催化剂的影响
作催化剂的碱:吡啶、三乙胺、N,N-二甲基吡啶等有机碱
薄荷醇
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11(3)叔醇酯的Fra bibliotek备需加DDC作催化剂
(4)内酯的制备
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二、羧酸酯为酰化剂
1、反应通式
酰化剂:各种脂肪族和芳香族的羧酸酯 被酰化物:伯、仲、叔醇 催化剂:质子酸、醇钠 溶剂:醇类、醚类、卤代烃类等
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2、反应机理
(1)酸催化机理:增强羧酸酯的活性
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4、应用特点
(1)羧酸甲酯或乙酯的应用 反应中生成沸点较低的甲醇或乙醇,容易将其从反应体系 里除去,使平衡向产物方向移动。
(2)活性酯的应用
如果增加酯的反应活性,则可增加R1O-的离去能力,即增 加R1OH的酸性,一些取代的酚酯、芳杂环酯和硫醇酯活性 较强,可用于活性差的醇和结构复杂的化合物的酯化反应。
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b.用来提高醇的反应活性
偶氮二羧酸酯法(活化醇制备羧酸酯)--EDAD
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4、应用特点
(1)伯醇酯的制备
伯醇羟基活性最大,在伯、仲、叔醇羟基同时存在时,可以利 用其差别,进行选择性的酰化或对其进行保护。
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(2)仲醇酯的制备
反应一般需加质子酸、DCC、DEAD等作催化剂
O H
+ H O ( C H 2 ) n C O O H
INX
E t3 N
△ ,7 .5 -8 h
C H 3
(C H 2 )n
CO INO
C H 3
n (H 2 C ) CO +
O
No
C H 3
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c.羧酸三硝基苯酯
O O2N
Cl-TNB R C O
NO2
O2N
O
O2N
R''OH+ R-C-OH + Cl
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a.羧酸硫醇酯
RCOOH +
N SS N
2,2-二吡啶二硫化物
RCOOH +
O
N S C Cl
Ph3P Ph3P=O
Et3N
RCOCl +
N SH
吡啶硫酚
Et3N
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O N SC R
2-吡啶硫醇酯
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b.羧酸硫醇酯
N Cl.I
CH3
+ RCOOH
O N
O-C-R CH3
n-C7H15
O H3C C CH3
n-C7H15
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三、酸酐为酰化剂
1、反应通式
酰化剂:脂肪族和芳香族的酸酐 被酰化剂:伯、仲、叔醇 催化剂:质子酸、Lewis酸和有机碱 溶剂:醇类、醚类、卤代烃类
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2、反应机理
(1)H+ 催化
O
RC H
O RC
O
O RC
药物合成反应酰化反 应
一、羧酸为酰化剂
1、反应通式
酰化剂:脂肪族和芳香族的羧酸 被酰化剂:伯、仲、叔醇 催化剂:质子酸、Lewis酸和有机碱 溶剂:醇类、醚类、卤代烃类
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2、机理:亲电酰化,单分子或双分子历程
以羧酸为酰化剂的反应是可逆平衡反应
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如何提高收率:
C O O H+H 3 CC C H 3 O H ( C F 3 C O )2 O
C O O B u -t
C H 3
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b.羧酸-磺酸混合酸酐
R C O O H + R 'S O 2 C l R C O C l +R 'S O 2 C l
O RC
O R ' S O 2
O
R C+R 'S O 2 O H
机碱
氢氧化钠、碳酸钠等无
(3)溶剂与温度的影响 一般可选氯仿等卤代烃、乙醚、四氢呋喃、DMF为溶
剂,也可以不加溶剂而直接采取过量的酰氯或醇 一般在较低温度下进行反应
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4、应用特点
(1)选择性酰化 a.1,2-二醇的酰化反应
b. 非1,2-二醇的酰化反应
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谢谢大家!
OH RC
O
O
O
RCO H+R C
(2)Lewis酸催化
O RC
O
RC O
A lC l3
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O
O
RC+RCO A lC l3
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(3)吡啶碱催化
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3、影响因素
(1)酸酐结构的影响 羰基α位有吸电子基,亲电性增强
(2)催化剂的影响 酸催化 碱催化 三氟甲磺酸盐催化
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(3)催化剂的影响
a.提高酸活性的催化剂: 1) 质子酸
浓硫酸、磷酸、无水氯化氢、四氟硼酸等无机酸 对甲苯磺酸、萘磺酸等有机酸
2) Lewis酸: (BF3,AlCl3 ,TiCl4,FeCl3等)
A lC l3
O
A lC l3
O配 位 键 (增 加 C 的 正 电 性 )
RCO H
Cl C Cl O
Cl C OEt O
EtO C OEt 碳酸酯
RCOOH
OO
R C O C Cl
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四、酰氯为酰化剂
1、反应通式