羟基化反应
氯化物的水解羟基化
11.2 氯化物的水解羟基化
（1）脂肪族氯化物的水解
RCl + NaOH
ROH + NaCl
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，例如：
CnH2n+1Cl + NaOH
CnH2n + NaCl + H2O
3
（2）芳香族氯化物的水解
Cl
H2O
Ca3(PO4)2/SiO2,400~450℃
12
（6）应用实例－2-萘酚的制备
H2SO4 160℃
NaOH
SO3H
Na2SO3
ONa
SO2 H2O
SO3Na OH
13
11.5 烃类氧化法制酚
异丙苯法制苯酚包括以下三步反应：
+ CH2 CH CH3
CH3
氧化
CH + O2
CH3
CH3 COOH CH3
酸分解
烷基化
CH3 COOH CH3
CH3 CH CH3
Fe2 + H2O2
. Fe3 + OH + OH
+ OH
H OH
Fe3
OH + Fe2 + H
17
11.1 概述
• 一、定义
• 向有机化合物分子中引入羟基的反应 称为羟基化反应，羟基化反应的产物是醇 类和酚类化合物（ROH或ArOH）。
1
二、羟基化的目的及用途
醇类和酚类化合物广泛应用于精细化工生产中。 含4～11个碳原子的脂肪醇是制备多种增塑剂的重要 原料，而十二醇以上的高级脂肪醇则用于制备表面活 性剂、化妆品和润滑剂等精细化学品。酚类化合物则 广泛用于合成树脂、农药、医药、染料、塑料等精细 化学品中。
精细有机合成12第十二章羟基化-文档资料
O H O H C H C H C H C l + N a O H 3 2 C H C H C H O H+ N a C l 3 2 O C H C H +a H O C H C l+ 2 2 N 3
• 由此可见，当氯衍生物与碱作用时，亲核取代与 消除反应都有可能发生，何者为主与许多因素有 关，如温度、介质、水解剂等，其中对反应选择 性起决定作用的是水解剂的选择。进行取代反应 要求采用亲核性较强的弱碱(如Na2CO3)作水解剂， 进行消除反应时要求采用亲核性较弱的强碱(如 NaOH)作水解剂。
– （4）碱的浓度和用量
• 磺酸盐碱熔时，磺酸盐与碱熔剂的理论用量比是 1：2（物质的量比），但实际上碱必须过量。
• 二、碱熔方法 • 1. 用熔融碱的常压碱熔（常压高温碱熔）
• 此法主要用于磺基活泼的情况，也可用于单磺酸 或多磺酸中的磺基完全被羟基置换。用这种方法 可以制得苯系和萘系许多酚类，重要的有苯酚、 间苯二酚、混合甲酚、1- 萘酚、2- 萘酚等。
• 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得的。 其化学反应过 程如下：
S O H 3 N H 2 S O H 3
发 烟 硫 酸 H O S
3
N H 2 S O H 3
酸 性 水 解 中 和 盐 析
磺 化
N a O S 3
NaO3S
NH2
NaOH
NaO3S
NH2
SO3Na
ONa
H3O
+
HO3S
NH2
OH
J酸
• 3. 用稀碱液的加压碱熔（加压中温碱熔）
羟基化
HO3S OH
J酸
NH2
1
• 该法是在碱熔锅中加入45%的碱液和固碱，在 190～200℃和0.3～0.4MPa时，加入氨基J酸钠盐， 再在190～200℃保温反应6h，然后进行中和，酸 析得J酸。
– 思考：写出分别由氯苯和苯磺酸为原料制备 间硝基苯酚的合成方法。
1
第三节 有机化合物的水解
• 一、卤化物的水解 • 1. 脂肪族卤化物的水解
SO3Na ONa 2 NaOH
+
+
Na2SO3
+
H-OH
8
• 2. 用浓碱液的常压碱熔（常压中温碱熔）
• 萘系的某些多磺酸、氨基和羟基多磺酸可用70 ~ 80 %苛性钠溶液进行常压碱熔。反应温度是常压 下碱液的沸点（180 ~ 270℃）。此法可使萘多磺 酸中的一个磺基被羟基置换，而氨基和其他磺基 则不受影响。
第十二章 羟基化
1
第一节 概述
• 一、羟基化反应及其重要性
• 羟基化是指向有机化合物分子中引入羟基制得醇、 酚等物质的反应。 • 羟基化产物在精细化工中具有广泛的用途，主要 用于生产合成树脂、各种助剂、染料、农药、表 面活性剂、香料和食品添加剂等。另外，通过酚 羟基的转化反应还可以制得烷基酚醚、二芳醚、 芳伯胺和二芳基仲胺等许多含其他官能团的重要 中间体和产物。
NH2 + H2O + H2SO4
15%～ 20%硫 酸 200℃， 1.2～ 1.5MPa
OH + NH4HSO4
2
• 2. 碱性水解
• 在磺酸基碱熔时，如果提高碱熔温度，可以使萘 环上α 位的磺酸基和α 位的氨基同时被羟基所置 换。此法只用于变色酸（1,8-二羟基萘-3,6-二磺 酸）的制备。反应式如下：
羟基化反应
（2）RX水解 R-Cl+NaOH→ROH+NaCl (3) 取代 芳磺基的水解或碱熔
SO3H SO3 N a
+ H2O ON a H+
OH
+H2SO4
Na O H 325℃
OH
（4） 还原
RCOOR' Na + C2H5OH RCH2OH + R'OH
RCHO
（5）氧化
[H]
RCH2OH
+ KMnO4(稀) + OH-
（3）碱熔时间和温度 碱熔的温度主要决定于磺酸的结构。 不活泼磺酸，用熔融碱在300~340℃进行常压碱
熔。一般在熔融碱中加完磺酸盐后数10分钟即到
终点。
温度过高或时间过长，都会增加副反应，但温
度太低会产生凝锅事故。
比较活泼的磺酸，可选用70%~80%的苛性钠溶 解，在180~270℃之间进行碱熔。 更活泼的萘系多磺酸，则可在20%~30%稀碱溶 液中进行加压碱熔，反应时间：10-20h.
废酸多，不适用于芳环上含-NO2、-Cl等基团的芳
磺酸的碱熔
用途： 酚类生产，如H-酸、J-酸、γ-酸等
1、反应历程和动力学 亲核置换历程
反应历程分两步: （1）OH-负离子加成到与磺酸盐负离子相连的C原 子上，产生带有两个负电荷的中间络合物
决速步骤
（2）此中间络合物再同OH-反应得到酚盐负离子
H+,H2O 60~80℃ OH
（2）H酸的制备
新合成路线（日本）
四．芳伯胺和重氮盐的羟基化
1、 -OH置换-NH2
① 芳伯胺酸性水解法
在稀硫酸、磷酸和盐酸中进行，用于萘胺及衍生物的
三氟甲磺酸酐和羟基反应机理
三氟甲磺酸酐和羟基反应机理
三氟甲磺酸酐是有机化学中的一种重要化合物，通常用于醇羟基
化反应。
在该反应中，三氟甲磺酸酐（Tf2O）作为催化剂，可以与醇
形成中间酰氧化合物，再进一步与其他羰基化合物反应，形成新的羟
基化产物。
下面我们就围绕三氟甲磺酸酐和羟基反应机理来进行探讨。
首先，三氟甲磺酸酐能够与醇发生酯化反应，形成中间酰氧化合物。
这里主要是由三氟甲磺酸酐作为催化剂发挥作用，加速酸性条件
下的醇与酸酐的反应速率。
此时，Tf2O可以与醇在酸性条件下形成三
氟甲磺酸酯，同时产生磺酸盐。
这一过程的机理与一般的酯化反应类似，都是酸性催化。
其次，中间产物的形成被认为是三氟甲磺酸酐羟基化反应中的关
键步骤。
中间产物酰氧化合物可以在酸性条件下进一步发生反应，与
其他羰基化合物（如醛、酮等）反应，形成羟基化产物。
这里产生的
中间产物通常会被称为酰氧离子，它的电荷分布类似于羰基的电荷分布，可以与其他羰基反应。
最后，三氟甲磺酸酐羟基化反应的产物既可以是1,2-醇，也可以是1,3-醇，取决于反应物的结构。
为了得到想要的产物，有时候需要
选择合适的反应物。
此外，三氟甲磺酸酐的使用量应该控制在适量范
围内，以免过多的三氟甲磺酸酐参与反应，导致产物的杂质含量增加。
总之，三氟甲磺酸酐和羟基反应机理涉及到酸催化、酯化反应和
羰基反应等多个方面。
通过调整反应条件和反应物，可以实现对产物
的选择性控制，进而获得理想的羟基化产物。
第11章 羟基化技术
磺化碱熔法制2一萘酚的工艺流程如图11一l所示。
酚
苯磺化碱熔法和氯苯水解法制苯酚都存 在很多缺点。利用异丙苯法合成苯酚是当前 世界各国生产苯酚最重要的路线。此法的优 点是以苯和丙烯为原料。在生产苯酚的同时 联产丙酮，不需要消耗大量的酸碱，且“三 废”少，能连续操作，生产能力大，成本低。 此方法已发展成为生产苯酚的主要方法，工 业上已有数万吨级装置。 异丙苯法制苯酚包括以下三步反应
所以在温和条件下由苯直接羟 基化合成酚是一个难题。苯的单程 转化率不高，因此苯的损失大，回 收费用也大。目前的研究主要集中 在氧化剂及相应的催化剂的选择上， 并取得了一定的研究成果，有些成 果已经显示出了工业化的前景。 苯直接羟基化制苯酚的几种催 化反应，包括阳极氧化法、NzO氧 化法、H。o。氧化法、02直接氧化 法等，其中02直接氧化法由于收率 太低，应用受到限制。
芳磺酸盐在高温与熔融的苛性碱(或苛性 碱溶液)作用下，使磺基被羟基所置换的反应 叫做碱熔。
生成的酚钠用无机酸酸化，即转变为 游离酚：
11．3．2影响因素 1．磺酸的结构 碱熔反应是亲核置换反应，因此芳环其他碳 原子上有了吸电子基(主要是磺基积羧基)，对磺基 的碱熔起活化作用。硝基虽是很强的吸电子基，但 在碱熔条件下硝基会产生氧化作用而使反应复杂化， 所以含有硝基的芳磺酸不适宜碱熔。氯代磺酸也不 适于碱熔，因为氯原子比磺基更容易被羟基置换。 芳环上有了供电子基(主要是羟基和氨基)，对磺基 的碱熔起钝化作用。例如间氨基苯磺酸的碱熔，需 要用活泼性较强的苛性钾(或苛性钾和昔桦铀的混 合物、作碱熔剂。
2．N20氧化法 在高温(约823K)T"，以V20s／sioz为催化剂 N2O能把苯直接氧化为苯酚，唯一的副产物是N2。 此法具有高度绿色性和直接性。
醛脱羟基化反应机理研究
醛脱羟基化反应机理研究在有机合成中，醛脱羟基化反应是一种常用且重要的反应类型。
它可以将醛分子中的羟基原子脱除，形成羰基化合物。
这一反应机理一直以来都备受化学家们的关注和研究。
本文将对醛脱羟基化反应的机理进行深入探讨。
醛脱羟基化反应是一种典型的氢气转移反应，也被称为醛羟基的氧杂及。
在催化剂的作用下，醛分子中的一个羟基与氢气反应，生成一个醛基和水。
该反应通常在高温和高压条件下进行，以促使反应的进行。
在醛脱羟基化反应中，最为重要的是催化剂的选择。
常用的催化剂包括过渡金属催化剂和酸性催化剂。
过渡金属催化剂具有高效且选择性较好的特点，可以使反应更加高效进行。
而酸性催化剂则更加广泛应用于工业化生产中。
催化剂的选择对于反应的速率和选择性有着重要的影响。
醛脱羟基化反应的机理主要有两种观点，分别是氢化物迁移机理和氢氧化物迁移机理。
氢化物迁移机理认为，在催化剂的作用下，羟基原子上的氢原子被催化剂上的金属原子或离子吸附，形成氢化物。
然后，氢化物与醛分子中的羟基发生氧杂及反应，生成一个醛基和水。
这一机理认为醛脱羟基化反应是由氢化物的迁移引发的。
氢氧化物迁移机理则认为，在催化剂的作用下，醛分子中的羟基通过与活性位点上的氧原子形成氢氧化物。
然后，氢氧化物与其他醛分子发生氧杂及反应，生成醛基和氢氧化物。
这一机理认为醛脱羟基化反应是直接由醛分子中的羟基与其他醛分子发生反应完成的。
对于这两种机理，实验证据不一。
因此，在探讨醛脱羟基化反应的机理时，需要综合考虑实验数据和理论模型。
除了催化剂的选择和反应机理的探索外，反应条件也对醛脱羟基化反应的效果有着重要的影响。
高温和高压条件可以增加反应速率，但同时也会带来副反应的产生。
因此，寻找适宜的反应条件是进一步开展醛脱羟基化反应研究的必要步骤之一。
总结起来，醛脱羟基化反应作为一种重要的有机合成反应，其机理研究具有重要意义。
目前，氢化物迁移机理和氢氧化物迁移机理是两种较为广泛认可的机理模型，但对于具体的反应体系仍需进一步实验验证。
双羟基化反应
双羟基化反应
Upjohn双羟基化反应（Upjohn Dihydro某ylation）
Upjohn双羟基化反应，是指烯烃在四氧化锇作为催化剂、NMO作再氧化剂的条件下，转化为相应的顺式邻二醇。
此反应避免了使用有毒且昂贵的计量锇试剂。
反应缺点是所需反应时间有时较长，邻二醇在反应条件下易被继续氧化为邻二酮，以及产率较类似的Sharpless不对称双羟基化反应为低。
反应机理
四氧化锇与烯烃发生[3+2]加成、生成锇酸酯中间体，然后转化为相应的顺式邻二醇。
使催化剂再生，必须通过加水分解锇酸酯。
为此，反应通常在含水体系中进行。
加水分解是该催化体系的限速步骤。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1、反应历程和动力学 亲核置换历程
.
反应历程分两步: （1）OH-负离子加成到与磺酸盐负离子相连的C原
子上，产生带有两个负电荷的中间络合物
决速步骤
（2）此中间络合物再同OH-反应得到酚盐负离子
.
其中，（1）是决速步骤，反应表现为二级反应
若中间体络离子转化成酚盐负离子为决速步骤，则 反应为三级反应
RX+NaOH→ROH+NaCl C5H11Cl+NaCl→C5H11OH+NaCl
.
RX结构不同，水解速度不同 水解反应中氯化物的活性：
常用的水解试剂： NaOH 、Ca(OH)2、Na2CO3 与水解竞争副反应：β——消除反应
.
2、氯化物水解过程与反应选择性的控制 （1）脂肪族RX水解反应历程：SN1、SN2 竞争反应：β——消除反应，历程：E1、E2
.
③ NaHSO3水解 即某些芳伯胺在NaHSO3水溶液中，常压沸腾回流 100~104℃然后再加碱处理，即可完成-NH2被-OH的 置换反应
.
RX水解反应中微量醚生成的原因:
举例 ①丙烯的次卤取代制环氧丙烷
C H 3 C H = C H 2+ H OC l
-HCl
石灰乳CH3
CH CH2 O
C H 3 C H C H 2 C l O H
.
②由环氧氯丙烷制甘油
.
（2）芳香族卤代烃的水解
Cl
O N a
350~370℃
+2N aO H(10% 水 溶 液 ) 20M Pa,Cu催 化 剂
O N a
量 比 1： 2.3
30m in 90% ~95%
H+,H2O 60~80℃
OH
.
（2）H酸的制备
.
新合成路线（日本）
.
四．芳伯胺和重氮盐的羟基化 1、 -OH置换-NH2 ① 芳伯胺酸性水解法 在稀硫酸、磷酸和盐酸中进行，用于萘胺及衍生物的 水解
.
② 碱性水解，在碱性熔融条件下将-NH2转化成-OH 变色酸
（2）RX水解 R-Cl+NaOH→ROH+NaCl
(3) 取代 芳磺基的水解或碱熔
SO3H + H2O
SO3 Na Na O H 325℃
ON a H+
.
OH +H2SO4
OH
（4） 还原
R C O O R ' N a + C 2 H 5 O H R C H 2 O H + R 'O H
[H ]
R R X + O H - H OCX H O C H 2 R +X -
主要讨论SN2，即双分子亲核取代/消除历程
.
SN2历程 E2历程
决速步骤
决速步骤
.
SN2、E2何者为主，是控制或提高反应选择性须解 决的问题
影响SN2选择性因素： 底物的结构 介质的性质（溶剂） 水解剂的碱性
.
提高SN2反应选择性，需满足： A. 底物结构为1°RX（直链） B. 低极性溶剂 C. 水解试剂碱性相对较弱，亲核性强 D. 温度高 底物卤代烃结构对SN2、E2反应选择性的影响：
.
芳环上有供电子基，如−OH、−NH2能使磺酸钝 化，不利于碱熔。 因此，间氨基苯磺酸的碱熔需用活泼性较强的 苛性钾-苛性钠混合物作碱熔剂。
.
（2）无机盐的影响 芳磺酸碱盐反应体系均会含有Na2SO4、NaCl等无 机盐。这些无机盐在熔融苛性碱中几乎不溶解，所 以若无机盐含量太少，反应体系就会变得很稠，物 料的流动性变差甚至局部过热甚至导致反应物焦化 或燃烧。 因此，碱熔时，磺酸盐中无机盐含量一般控制在 <10％。
羟基化反应
一．概述： 1. 定义
羟基化反应：向分子中引入—OH的反应 2. 用途：用于制备醇、酚等
.
3. 引入-OH的方法
（1）加成 亲电加成
CH2=CH2 + H2SO4 → CH3CH2OSO3H CH2=CH2 + H2O → CH3CH2OH
亲核加成
O C
+ RMgX
.
H2O CHCH3 OH
.
3.应用实例 ①由环氧氯丙烷制甘油 ②由硝基苯制硝基苯酚
Cl NO2 10%NaOH
OH NO2
1MPa,145~150℃
.
三．芳磺酸盐的碱熔
1、定义：芳磺酸盐在高温下与苛性碱作用，从而使 SO3H被-OH置换的反应。
.
反应特点： 需高温（溶解态苛性钠/钾)，T>300℃ 大量使用强酸、强碱 H2SO4、NaOH(s) 废酸多，不适用于芳环上含-NO2、-Cl等基团的芳 磺酸的碱熔 用途： 酚类生产，如H-酸、J-酸、γ-酸等
.
(4) 碱的浓度和用量： 高温碱熔时，一般使用90%以上的熔融碱。 芳磺酸/碱的量比(mol) ，理论上1：2，实际上 1：2.5。 中温碱熔，一般使用70%-80%浓碱液，且碱过 量较多，有时可达1:6-8
.
Байду номын сангаас
4. 应用实例 （1）2−萘酸酚的制备
SO 3N a
285~320℃
+N aO H （ 熔 融 ）
一般难发生。但当芳环上连有强吸电子基团时，反 应易发生
.
反应中，邻硝基氯苯与NaOH的量比为1:2.5，反 应时间为8h，反应完成后酸化至pH=4.5
.
Cl
O2N
NO2
NO2
ONa
OH
Na2CO3 O2N
NO2 O2N
NO2
35℃
NO2
NO2
注意：卤代烃的水解反应为两相反应，加强机械搅 拌有利于反应进行。
.
例如
SO3H
S O 3H
S O 3H
二级反应
苯磺酸碱熔接近于三级 1——萘磺酸碱熔，则处于2-3级之间
.
3. 影响因素 （1）芳磺酸的结构
芳磺酸碱熔反应：亲核置换反应。 芳环上有吸电子基，易于碱熔； 但硝基芳磺酸（高温下NO2的氧化作用会使反 应复杂化），氯代芳磺酸（−Cl比−SO3H更易被 OH-取代）不适合碱熔
.
（3）碱熔时间和温度 碱熔的温度主要决定于磺酸的结构。
不活泼磺酸，用熔融碱在300~340℃进行常压碱 熔。一般在熔融碱中加完磺酸盐后数10分钟即到 终点。 温度过高或时间过长，都会增加副反应，但温 度太低会产生凝锅事故。
.
比较活泼的磺酸，可选用70%~80%的苛性钠溶 解，在180~270℃之间进行碱熔。 更活泼的萘系多磺酸，则可在20%~30%稀碱溶 液中进行加压碱熔，反应时间：10-20h.
R C H O
R C H 2O H
（5）氧化
+K M nO 4(稀 )+O H -
HH H OO H
.
本章重点：通过亲核取代反应合成醇、酚的方法 包括：氯化物的水解
芳磺基的羟基置换 芳伯胺经重氮盐所发生的水解 芳环上的直接引入-OH
.
二．卤化物的水解——羟基化
1、氯化物的水解 历程：亲核取代 例如：