药物合成反应— 酰化反应
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''
72
• 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
73
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
48
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
13
一、醇的O-酰化反应
1. 羧酸为酰化剂
药物合成反应第三章酰化反应
+ CH3OH
O O C(CH2)3CH3
+ H2O
CH=CH-COOCH3
COOH
对甲苯磺酸
TsOH
+ C12H25OH Xylene
HO
OH
OH
COOC12H25
HO
OH
OH
(c) DCC 二环己基碳二亚胺
R-N=C=N-R
CH3-N=C=N-C(CH3)3 CH3CH2-N=C=N-(CH2)3-NEt2 (CH3)2CH-N=C=N-CH(CH3)2
OH O=C-R
+OH R-C-OC(CH3)3
属于SN1机理
-H+
O
R-C-OC(CH3)3
按SN1机理进
行反应，是烷 氧键断裂
* 3oROH按此反应机理进行酯化。 * 由于R3C+易与碱性较强的水结合，不易与羧酸结合，
故逆向反应比正向反应易进行。所以3oROH的酯化 反应产率很低。
该反应机理也 从同位素方法 中得到了证明
②羧酸的结构
R带吸电子基团-利于进行反应；R带给电子不利于反应 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 羰基的a位连有不饱和基和芳基，除诱导效应外，还有共轭效应，使酸性增强
③催化剂 i提高羧酸反应活性
(a)质子酸催化法: 浓硫酸,氯化氢气体,磺酸等
O
H+
R C OH
O R''OH + R C OH R'
O R'' HO C R ' - H+
R'' OH
H O
O
C
药物合成反应：酰化反应
(iii) Vesley法 采用强酸型离子交换树脂加硫酸钙 催化能力强、收率高、条件温和
Vesley法
CH3COOH + CH3OH 10min
CH3COOCH3 (94%)
20
(iv) DCC法（ dicyclohexylcarbodiimide，二环己基碳二亚胺）
21
DCC类似物：
CH3-N=C=N-C(CH3)3
41
抗胆碱药溴美喷酯（宁胃适）的合成
肌肉M3受体阻滞剂素立芬新的合成
42
3. 酸酐为酰化剂
（1）反应通式 （2）反应机理
43
（3）影响因素
A 酸酐结构的影响
羰基的α位连有吸电子基团时，活性增强
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
13
一、醇的O-酰化反应
1. 羧酸为酰化剂
（1）反应通式
（2）反应机理
提高收率:
￭ 增加反应物浓度
38
羧酸异丙烯酯:
n-C18H37
A
C4H9-n C COOH + H3C C C7H15-n
Zn2+
CH
175℃
n-C18H37 OH/H+ △ ,6min
C4H9-n n-C18H37 C COO C18H37-n
C7H15-n
92%
n-C18H37
O + H3C C
C4H9-n C COO C7H15-n
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。
化学反应中的酰化反应
化学反应中的酰化反应化学反应是我们日常生活中不可缺少的一部分，它不仅应用于我们周围的生活和工作中，也是科研领域中不可或缺的一个技术支撑。
而酰化反应则是其中的一个十分重要的反应类型。
本篇文章将介绍酰化反应的定义、机理、应用等方面的内容。
1. 酰化反应的定义酰化反应是一种有机合成反应，指的是酸酐（anhydrides）或酸卤（acyl halides）与醇（alcohol）或酚（phenol）等亲核试剂发生酰化反应。
其中，酸酐和酸卤均具有电子丰富的羰基（carbonyl）结构，容易被亲核试剂进行攻击，产生新的酯（ester）化合物。
2. 酰化反应的机理酰化反应的机理可分为两步：亲核试剂攻击和质子转移。
在第一步中，亲核试剂（如醇或酚）的亲核性中心（如羟基）攻击羰基碳原子，形成一个稳定的中间体：酸酐或酸卤与亲核试剂的加合物。
接着，在第二步中，质子转移将中间体中的酰基（acyl）基团从原来的酸酐或酸卤转移到了亲核试剂中，同时释放出质子（H+），生成酯化合物。
3. 酰化反应的应用酰化反应在有机合成领域中具有广泛的应用，尤其是在制备大分子化合物和药物研发中更是不可或缺。
例如，酰化反应被用于制备各种功能酯和酰胺（amides）等有机化合物，这些化合物在多种领域都有广泛的应用。
同时，酰化反应还可以被用作催化反应的催化剂。
除了有机合成领域外，酰化反应还在食品、香料、染料等领域中有应用。
例如，在香水制造过程中，酰化反应可以用于制备各种具有特殊香味的酯化合物。
4. 酰化反应的影响因素酰化反应的影响因素有很多，其中最为重要的因素是反应物的浓度和反应温度。
反应物浓度的影响是非常明显的。
当反应物浓度越高时，相同的酰化反应所需要的时间和反应温度就相对较低。
这是因为反应物浓度高，反应速度快，反应所需要的时间和温度就自然而然地降低了。
反应温度也是影响酰化反应的重要因素。
当反应温度较低时，由于分子运动较慢，分子之间的相对位置不稳定，酰化反应的过程会较为缓慢。
药物合成反应 第四章 酰化反应
Et O RCOOH R NH2 Et O
O P
Et3N/DMF
O N BDP
N N Nr.t.20minRCOHR二、氮原子上的酰化反应
2．影响因素
（1）催化剂 为加快酰化反应的速度，有时需加入少量强酸 作为催化剂。
RCOOH H RC OH OH OH H RC OH OH R NH2 R C N R
羧酸是一个弱酰化剂，对于弱碱性氨基化合物若直接用 羧酸酰化较为困难，反应中可加入缩合剂以提高反应活性。 活性磷酸酯类是近年发展较快的一类N-酰化偶合剂，这 些试剂在反应中可迅速转化成相应的酯类活性中间体与胺反 应生成酰胺。
二、氮原子上的酰化反应
此类试剂由于具有活化能力强，反应条件温和，光学活 性化合物不发生消旋化等特点，广泛应用于肽类或β-内酰胺 类化合物的合成中。如苯并三唑基磷酸二乙酯（BDP）
间接酰化法
（1）间接亲电酰化
N(CH3)2 [ R2N CH Cl ] . OPOCl2 - HOPOCl2 N(CH3)2 CH Cl H2O N(CH3)2 CHO R2NH HCl NR2
间接酰化法
（2）间接亲核酰化
HS HS R 、C R S S S S O H2O/HgCl2 R C C4H9Li S S
- H2O
O R C NHR H
OH H
二、氮原子上的酰化反应
（2）胺的结构 羧酸作为酰化剂一般用于碱性较强的胺类，氨基氮原子 上的电子云密度愈大，空间位阻愈小，则反应活性愈强。胺 类化合物酰化反应的活性：伯胺＞仲胺；脂肪胺＞芳香胺。 在芳香族胺类化合物中，芳环上有给电子基团时，反应活性 增强；反之，有吸电子基团时，则反应活性下降。
C C C O
H N N H C O
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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。
反应机理：多数为亲电酰化（指酰化剂相对于被酰化物而言）。 酰化剂的强弱顺序：
被酰化物的活性： 被酰化物的亲核能力越强，越容易被酰化。 R相同时： R基团的影响： 位阻：位阻大的被酰化物需要活性较强的酰化剂。
RCOOAr > RCOOCH3 > RCOOC2H5 一般采用羧酸甲酯或羧酸乙酯
(3). 催化剂的影响
催化剂包括酸（质子酸）和碱（醇钠）
若醇中含有碱性基团，或使用的醇为叔醇，适宜采用醇钠为催化 剂。
应用
适用于某些热敏性、反应活性较小的羧酸，以及在酸性介质中不 稳定，结构较为复杂的醇。
3. 酸酐为酰化剂 活性强，可用于各种类型的羟基的酰化，不可逆。
立体效应：羧基周围位阻的影响，会降低反应活性
（2）醇结构的影响—— 醇羟基亲核能力越强，反应活性越强
1. 羟基α位立体位阻的影响
甲醇>伯醇>仲醇>叔醇、烯丙醇、苄醇
2. 羟基α位电子效应的影响
吸电子基团降低羟基O的电子云密度，降低其亲核能力
（3）催化剂的影响
简单
质子酸
（无机酸）浓硫酸、磷酸、无水氯化氢、四氟硼酸
（4）反应温度的影响
搅拌、较低温度（<10℃）条件下，滴加酰化剂，再缓慢升温。
应用
（1）单一酸酐为酰化剂的酰化反应 单一酸酐种类少，该法应用受到局限。 安那度尔（镇痛药）
（2）混合酸酐为酰化剂的酰化反应
i : 羧酸-三氟乙酸混合酸酐
用于立体位阻较大的醇的酰化 ii : 羧酸-磺酸混合酸酐 用于各种立体位阻较大且对酸比较敏感的醇的酰化。
（2）无机碱（氢氧化钠、碳酸钠、醇钠）
（3）在具体药物合成合成中的应用
二、芳胺的N-酰化反应
1. 为何芳胺的N-酰化反应一般均采用酰氯、酸酐等较强的酰化剂？
机理 影响因素
酰化剂对芳胺N原子的亲电反应机理
芳胺结构的影响：芳环上给（吸）电子取代基对反应的影响？
应用 酰氯为酰化剂
第四节 C上的酰化反应
第二节 O原子上的酰化反应
R-OH & ArOH
一、醇的O-酰化反应
1. 羧酸为酰化剂
质子酸或Lewis酸
增加反应物醇的浓度；减少生成物 酯的浓度；除去生成的水
机理 亲电酰化
醇、醚、卤代烃
影响因素
（1）羧酸结构的影响—— 羧酸的酸性越强，酰化能力越强
诱导效应：羰基α位上带有吸电子基-----酸性增强 共轭效应：不饱和脂肪羧酸、芳酸的酸性略强
（3）溶剂与温度的影响
最好用过量的酰氯或过量的醇作为溶剂； 反应温度：0℃~室温 酰氯以滴加的方式在低温下缓慢加入
应用
（1）伯醇的酰化
（2）仲醇的酰化 佐匹克隆（镇静催眠药）
（3）叔醇的酰化
二、酚的O-酰化反应
酚的O-酰化反应为什么弱于醇？
影响因素
酚结构的影响
苯环上有给（吸）电子基——增强（减弱）反应活性 位阻的影响
应用
（1）酰氯为酰化剂
（2）酸酐为酰化剂
（3）其他酰化剂 羧酸为酰化剂，加入PPA或DCC，可以增强羧酸的活性，适用于 各种酚羟基的O-酰化。
第三节 N上的酰化反应
第二节 O上的酰化反应
R-NH2 Ar-NH2
一、脂肪胺(R-NH2)的N-酰化反应反应通来自：酰化试剂的酰化能力强弱：
与O-酰化反应有何区别？原因？
iii : 羧酸-磷酸混合酸酐
4. 酰氯为酰化剂
影响因素 （1）酰氯结构的影响
脂肪族酰氯 > 芳酰氯 羰基α位有吸电子基的酰氯 > 羰基α位无吸电子基的酰氯
（2）催化剂的影响
有机碱——吡啶、三乙胺、N，N-二甲基苯胺、N，N-二甲基吡啶 无机碱——氢氧化钠（钾）、碳酸钠（钾） 吡啶类碱：催化；中和反应生成的HCl
适用于具有敏感基团和结构复杂的酯的合成
仲醇酯的制备 叔醇酯的制备
阿折地平中间体——抗高血压药
内酯的制备： 分子内酰化优于分子间酰化
2. 羧酸酯为酰化剂 机理
酸催化：增强羧酸酯的活性
碱催化：增强醇的活性
影响因素 (1). 羧酸酯结构的影响
i: R的影响 α位有吸电子基的酯 > α位无吸电子基的酯 不饱和脂肪酸酯、芳酸酯活性略强于相应的饱和脂肪酸酯 ii: R1的影响 R1OH的酸性越强，R1O-越易离去，酯的酰化能力越强
一、芳烃的C-酰化反应
1. Friedel-Crafts酰基化反应 羧酸及羧酸衍生物在质子酸或Lewis酸的催化下，对芳烃 进行亲电取代生成芳酮的反应称为Friedel-Crafts（酰化） 反应。
影响因素
（1）酸酐结构的影响
羰基α位有吸电子基，反应活性强
（2）催化剂的影响
酸催化：质子酸（硫酸、TsOH、HClO4）Lewis酸（三氟化硼、 氯化锌），一般用于立体位阻较大的醇的酰化反应。
碱催化：4-吡咯烷基吡啶（PPY）
（3）反应溶剂的影响
乙酸酐本身为溶剂；催化剂吡啶、三乙胺为溶剂；水、二氯甲烷、 氯仿、石油醚、乙腈、乙酸乙酯、苯、甲苯为溶剂