第二章+烃化反应
药物合成反应-3烃化反应

第二章 烃化反应
(Hydrocarbylation Reaction,Alkylation)
一、概念
《药物合成反应》
用烃基取代有机物分子中的氢原子,包括某些 官能团或碳架上的氢原子,均称为烃化反应。
引入的烃基包括: 饱和的、不饱和的烃基 脂肪的、芳香的烃基 含有各种取代基的烃基 举例 NaOH
O CH2OCOC17H33
O
O
/KOH /H2 O
CH2OCOC17H33 O(CH2CH2O)p H
HO OH
OH (75.5%)
H(OCH2CH2)mO (13 )
(m、n、p均约为20)
O(CH2CH2O)nH
四、烯烃为烃化剂
《药物合成反应》
醇可与烯烃双键进行加成反应生成醚, 也可理解为烯对醇的O-烃化。但对烯烃双 键旁没有吸电子基团存在时,反应不易进 行。只有当双键的α-位有羰基、氰基、酯 基、羧基等存在时,才较易发生烃化反应。 例如醇在碱存在下对丙烯腈的加成反应。
HOOC NH
HX
CuSO4/NaOH,pH5~6
F3C NH2
HOOC Cl
Cu/无水K2CO3 HCl
F3C
HOOC NH
pH4
二、酯类为烃化剂
《药物合成反应》
1.硫酸酯为烃化剂
OH COOCH3 S O NH O
(CH3)2SO4/NaOH 25 ,10h
OH COOCH3 S O N CH3 O
ห้องสมุดไป่ตู้
七、溶剂对烃化位置有较大影响:
《药物合成反应》
酚类在DMSO、DMF、醚类、醇类中烃化时,主要 得酚醚(O-烃化产物),而在水、酚或三氟乙醇中 烃化时,则主要得到C-烃化产物。
第二章 烃化反应

2
芳胺的N-芳烃化
U11mann反应
Cl
NH2 + Cl
COOH CuSO4/NaOH,PH=5-6
Cl
COOH NH (56%)
△
氯灭酸
3
O 7 65 1 NH HN 2 4 8 O N3 N 9 H (A)
杂环胺N-烃化
Me2SO4 / NaOH,PH=9-10 350C Me N O O Me2SO4 / NaOH,PH=4-8 HN O N
仲卤代烷按SN1和SN2历程;
RI>RBr>RCl (活性)
(2) 采用RO-、OH-试剂。溶剂:ROH、DMSO、DMF、
HMPT等;
MeONa + ClCH2COOMe MeOH/Ph=8~9 64~66 C,3h
0
MeOCH2COOMe + NaCl
(88.4%)
Ph Ph CHOH + ClCH2CH2NMe2
+ O C
+O C
CH3 C2H5
C2H5 CHNHCH C2H5
+ HCHO
73%
H2N C O
NH
HCHO/MeOH/H2/Ni r.t.4h
H2N C O
N CH3
(88%)
二
1
芳香胺及杂环胺的N-烃化
N-烷基及N,N-双烷基芳香胺的制备 (1) 苯胺与卤代烃反应
(2) 芳胺与脂肪伯醇反应
(3) 酰胺法 (4) 伯胺与羰基化合物反应
第二章
烃化反应
有机物分子中氢原子(包括-OH、-NH2、 -SH、-C上的氢原子)被烃基取代的反应
第一节 氧原子上的烃化反应
《药物合成反应》闻韧主编第二章烃化反应-知识点总结

#2.10打卡# 李骅轩完成学习目标烃化反应定义:用烃基取代有机分子中的某些功能基上的氢原子得到烃化产物的反应都称为烃化反应。
烃基:饱和、不饱和、脂肪、芳香分类1)按被烃化物不同C-OH(醇或酚羟基)变为-OR醚;C-N(NH3) 变为伯、仲、叔胺;C-C2)按烃化剂的种类分类卤代烷:RX 最常用;硫酸酯、磺酸酯;醇;烯烃;环氧烃:发生羟乙基化;CH2N2:很好的重氮化试剂3)按反应历程分类:SN1 SN2 亲电取代一醇的O-烃化1 卤代烷为烃化剂2 磺酸酯3 环氧乙烷类作烃化剂4 烯烃作为烃化剂5 醇作为烃化剂6 其它烃化剂二酚的O-烃化1 烃化剂2 多元酚的选择性烃化一醇的O-烃化1 卤代烷为烃化剂在碱的条件下与卤代烷生成醚:SN1伯卤代烷RCH2X按SN2历程;随着与X相连的C的取代基数目的增加越趋向SN1。
影响因素 a RX的影响ii)活性:RI>RBr>RCl>RFb 醇的影响苯海拉明合成可采用的两种方法。
可以看到,由于醇羟基氢原子的活性不同,进行烃化反应时所需的条件也不同。
前一反应醇的活性低,要先制成醇钠;而二苯甲醇中,由于苯基的吸电子效应,羟基中氢原子的活性增大,在反应中加入氢氧化钠作除酸剂即可。
显然后一反应优于前一反应,因此苯海拉明的合成采用了后一种方式c催化剂的影响催化剂:醇钠、Na、NaH、NaOH、KOH有机碱:六甲基磷酰胺(HMPA)、N,N-二甲基苯胺(DMA)有些有旋光活性的醇,如果加金属钠制成醇钠,再与卤代烃反应,产物比较复杂,如用氢化钠,则可立体专一性地得到相应的甲醚。
d溶剂影响溶剂: 过量醇(既是反应物又是溶剂)非质子溶剂:苯、甲苯(Tol)、二甲苯(xylene)、DMF、DMSO无水条件下质子性溶剂:有助于R-CH2X 解离,但是与RO-易发生溶剂化,因此通常不用质子性溶剂。
副反应消除反应2 磺酸酯为烃化剂:主要指芳磺酸酯,引入较大的烃基3环氧乙烷类作烃化剂:反应机理:a 酸催化R为供电子基或苯,在a处断裂R'为吸电子基得b处断裂产物b 碱催化SN2 双分子亲核取代,开环单一,立体位阻原因为主,反应发生在取代较少的碳原子上。
第二章 烃化反应

N
N
扑尔敏
烃基的异构化
n-Pr i-Pr
+ CH3CH2CH2Br
AlCl3
or
i-Pr
+
(CH3)2CHBr
AlCl3
烃基的异构化
烃基的异构化
试 解 释 之
烃基的异构化
所以傅-克反应时间不宜过长,AlCl3用量不宜过大。
Why? ??? ???
烃基的定位
用 BF3、H2SO4、FeCl3 得到对二烃基苯。
烯及醇用AlCl3催化易得树脂状副产物,产物有颜色, 用HF或BF3可以避免。但正醇用AlCl3不发生烃基异 构化,而H2SO4或BF3则发生异构化。
芳香族化合物:
影响因素
当环上存在释电子取代基时,反应较易进 行。故当苯环上连有一个烃基后,有利于 反应的进一步进行而得到多烃基衍生物。
??
影响因素
混合物
芳香胺的N-芳基化-Ullmann反应:
后二者均为非甾体抗炎药
杂环胺的N-烃化: 抗组胺
曲吡那敏
咖啡因
黄嘌呤
可可碱
注意选择性
COOH Cl
OMgBr C2H5OH H2SO 4 CO 2C2H5 Cl C6H5MgBr C Cl H2O H2SO 4
OH Cl C Cl SOCl2 C Cl N H N N C
第一节
氧原子上的烃化反应
醚
一、醇的O-烃化
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。
卤代烃的结构不同,反应可以是单 分子亲核取代反应SN1,也可以是双 分子取代反应SN2。 通常伯卤代烃发生SN2反应
第二章 烃化反应

6
苄基卤化物,烯丙基卤化物活性较大,只要在 较弱的碱碳酸钾催化下与酚反应即得苄醚或烯 丙醚:
OH
K CO , KI 2 3 K K CO CO ,, KI KI K CO , KI 2 2 3 3 2 3 + ClCH CH=CH + 2CH=CH 2 2CH=CH + ClCH ClCH 2 Me CO 2 2 2 Me2CO Me Me CO CO 2 2 2 OH OH OH OH
NO 22 NO NO 2
OH OH OH OH
NO2
NO2
OCH3 OCH3OH OCH 3 OH NaOH OH NaOH NaOH
OCH3 OCH3ONa OCH 3 ONa ClCH2CHOHCH2OH ONa ClCH2CHOHCH CHOHCH2OH OH ClCH
2 2
OCH3 OCH OCH3 OCH2CHCH2OH 3 OCH 2OH OCH22CHCH CHCH OH 2OH OH OH 6 6
伯卤代烃:SN2机理 苄卤和烯丙卤:SN1或SN2的反应活性都很高; 不同卤素对反应活性有影响: R-I > R-Br > R-Cl。 亲核试剂对反应活性有影响,强亲核试剂对SN2反 应有利,但强碱对于易按SN1机理反应的叔卤烷影 响不大,却可引起它发生消除反应生成烯烃。
叔卤代烃作烷基化试剂:会发生消除反应,得不 到相应的醚; 要合成叔烷基混合醚时,需用叔醇与相应的卤代 烷进行反应;
OH + + R'X R-OH R'X
OH OH
R-O-R' R-O-R'
该反应为亲核取代反应(SN) 根据烃基的结构,可按SN1或SN2机理进行。
第二章:烃化反应(1,2节)

CH2CH2NMe2
N
+ ClCH CH NMe . HCl
2 2 2
NaNH2 / Tol , 6h
N
80%
Na2CO3 145~159oC , 2 h 73%
CH3CH(CH3)3
Br
N
O
+
OMe
Na2CO3 CH3CH2(CH4)3
NH N O N
145~150 oC , 8h 93%
NH2
N
Meo
,6h
NH2NH2 (80%) / EtOH
CH3CH2(CH4 )3
NH N
H N N NH
O
CH3CH2 (CH4 )3
NH2 Cl COOH Cl HOOC
CuSO4 / NaOH + pH 5~6 ,
Cl NH
56%
NH2
COOH F3C Cl HOOC
+
CF3
Cu/ K2CO3 105~110oC 73%
HCl
NH
pH=4
3.杂环胺的N 3.杂环胺的N-烃化 杂环胺的 抗组胺药的合成
NHCH2Ph
PhH2CN
第二章
烃化反应
用烃基取代有机分子中的氢原子( 用烃基取代有机分子中的氢原子(官 能团上或碳骨架上) 能团上或碳骨架上)
烃化底物: 烃化底物:
)、酚 醇(ROH)、酚(ArOH) )、 ) 胺类 活性亚甲基 芳烃
反应位点
OH NH CH2 Ar-H
氧原子上的烃化反应
醇的O 一、醇的O-烃化
1. 卤代烃为烃化剂
2. 位阻及螯合对烃化的影响
H O O OH OH O
MeI / NaOH
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
第2章 烃化反应

②、环氧乙烷的衍生物为烃化剂 反应机理:
a.在酸催化下
a
R H
H O
C
O
C
H C
H H
+
H O
R H C
b C
H H
C
Na H
H
R H
a b
R H
C CH2-OH
+
Nu
OH
+
RCH-CH2
◆R为推电子基,在a处断裂生成伯醇产物 ◆R为吸电子基,地b处断裂生成仲醇产物
b.碱催化(双分子亲核取代反应)
O NH + RNH2 NH O O
O
NH2NH2 O NR O HCl/H2O
OH + RNH2 OH O
水合肼的水解机理
O NR O
O NR HO
NH2NH2
RHN
O N H NH2
NHNH2
O
RHN
OH NH NH O
NHR H2O N NH O
O
OH2 H
RH2N
OH NH NH O
H
(PhS)2NH BuLi / THF 20℃ (PhS)2NLi RX
RN(PhS)2
HCl
RNH2
⑥还原烃化反应 1)反应分为加成与还原两步,且无季铵盐生成。
NH3 RCHO OH RCHNH2 H2 RCH2NH2
RCH=NH
H2
RCH=NH + RCH2NH2
RCHNHCH2R NH2
RCH2NH2 H2 (RCH2)2NH + NH3
在有机化合物分子中的C、N、O等 原子上引入烃基的反应
第二章 烃化反应
- 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)。
用烃基取代有机分子中的氢原子,包括在某些 官能团(如羟基、氨基、巯基等)或碳架上的 氢原子,称为烃化反应。 醇和酚氧原子上的烃化反应
胺类化合物氮原子上的烃化反应 活性亚甲基和芳基碳原子上的烃化反应
第一节 氧原子上的烃化反应
一、醇的O-烃化
1. 卤代烃为烃化剂
Williamson Synthesis ROH R'X B OR RO R'OR HB X
3. 杂环胺的N-烃化
NHCH2Ph N PhH2C N (CH2)2NMe2 N
ClCH2CH2NMe2.HCl
NaNH2/Tol. , 6h
(80%)
O O H N O N H N NH
Me2SO4/NaOH, pH 9~10 35oC
Me N O N Me N
NMe
黄嘌呤
Me2SO4/NaOH, pH 4~8
(CH2)6N4, C6H5Cl 33~38oC, 1h
O 2N
O 2N
COCH2N4(CH3)6.Br
C2H5OH. HCl 33~35oC, 1h
COCH2NH3Cl
(CF3SO2)2O
PhCH2NH2
Et3N/CH2Cl2 -78oC
PhCH2NHSO2CF3
SO2CF3
3
H R C O
CH2
R'O-
H R C O
CH2
OR'
H R C O
CH2OR'
R'OH
H R C OH
CH2OR'
R'O
环氧乙烷酸催化开环,亲核试剂优先接近取代较多的 环碳原子。
H H 3C C O
CH2
H
H H 3C C
δ + R'OH H 3C C CH2 CH2 H δ + O O H H C-O 键先从取代较多的 亲核试剂优先与取代 碳原子一边部分断裂 较多的碳原子结合 H OR OR H 3C C H CH2 HO
NH
HCHO/MeOH/H2 /Ni r.t. , 4h
O C H2 N
N CH3 (88%)
二、芳香胺及杂环胺的N-烃化
1. N-烷基及N,N-双烷基芳香胺的制备
MeI MeI
NMe2
NH2
NHMe
NH2
Et
N CHO
NHEt
CH(OEt)3/H2SO4 120oC
Cl
(65%~70%)
Cl Cl
H H3C C COOH Br
NH3(70mol) (70%)
H H3C C COOH NH2
Gabriel Synthesis
O NH O O
KOH/EtOH
N K O O
RX/DMF
NH O N R O
NH2NH2
O
NH
RNH2
HCI/H2O
CO2H
RNH2
CO2H
伯胺喹的合成 O NH O Br(H 2C)3 H CH 3 C Br Na2 CO 3 145~150 oC, 2h (73%) O 6-甲氧基-8-胺基喹啉/ Na2CO3 145~150 oC, 2h (93%) MeO NH N O N NH 2NH2 .H2 O (80%)/EtOH , 6h H3 CBrHC(H2 C) 3 N O
Cl
NH2 HO C 2 Cl
Cl
CuSO4/NaOH, pH 5~6
HO2C N H
(56%)
Chlofenamic Acid
CF3 COOH NH2 Cl F3C
HO2C N H
无水K2CO3/Cu HCl pH 4 105~110oC
Flufenamic Acid PhOH PhNH2 ZnCl2 260oC Ph2NH
O
NH N MeO
N H
O N NH 30% NaOH/Tol. MeO
NH 2 NH N
O2 N NO2
Cl
NH 3/AcONH4 170o C, 6h
O 2N NO2
NH2 (70%)
烃化反应中加入氯化铵、硝酸铵或醋酸铵等盐,因增加铵离 子,使氨的浓度增高,有利于反应进行。
氯霉素中间体
O 2N COCH2Br
R1 R N SO2Ar
H or OH/H2O
RR1NH
Ph3PO PhCH2NH2 (12%)
3. 叔胺的制备
仲胺与卤代烃作用可得叔胺。
CH2NHCH3 Cl N CH3
优降宁中间体
N H
n-BuBr
Li
N Bu-n
R1R2NH2
ROPPh3
DMF or PhH
R
N R2 R1
Ph3PO
CH 3 H 3 CHNHC C2 H5
NaOH CH3CH3NH3Br NH3 CH3CH2NH2 (CH3CH2)2NH (CH3CH2)3N (CH3CH2)4N Br CH3CH2NH2 NH4Br NH4Br NH4Br
CH3CH2Br
NH3
CH3CH3NH3Br
1. 伯胺的制备
用大大过量的氨与卤代烃反应,可抑制氮上进一步烃 化而主要得到伯胺。
RNHSO2CF3
R1X/NaOH R1
R N SO2CF3 R
LiAlH4
RR1NH
1 R1X/NaOH (EtO)2POH/CCl4 HCl R N PO(OEt)2 RNHPO(OEt)2 RNH2
RR1NH
Hinsberg Reaction ArSO2Cl/NaOH RNH2 RNH2 NH3 RNHSO2Ar DMF or PhH R1OPPh3.Br 2PhCHO H2/RaneyNi RR1NH2.Br (PhCH2)2NH (81%) R1X/NaOH
TsOMe/MeOH 180oC , 20min
O O
(100%)
3. O-烃化与C-烃化
DMF
ONa OCH2Ph
(97%) PhCH2Br CF3CH2OH (85%)
CH2Ph OH OCH2Ph
(7%)
第二节 氮原子上的烃化反应
一、氨及脂肪胺的N-烃化 卤代烃与氨的烃化反应又称氨基化反应。
OH OH OH Me2 CO/HCl OH O O C 18 H37OTs/KOH > 110o C, 3h OC18H 37 EtOH/HCl O , 2h O OC18H 37 OH OH
3、环氧乙烷为烃化剂 环氧乙烷可以作为烃化剂与醇反应,在氧原子 上引入羟乙基,亦称羟乙基化反应。
环氧乙烷衍生物在碱催化下进行的是双分子亲核取代 反应。由于位阻原因,R’O-通常进攻环氧环取代较少的 碳原子。
CH3 H C 3
CH3 N Ph N
பைடு நூலகம்
CH3ONa/MeI/MeOH
O
CH3 O N Ph
CH3 N CH 3
O
O
CH3
CH3 H3CO N Ph N
OCH 3 (100%)
SbF5 /SO 2ClF -70 C
o
t-Bu
t-BuOH/i-Pr 2NEt -80o C~0o C
t-BuOBu-t (100%) (95.6%) NO2
Cl NO2
EtOH/NaOH
EtO
2、芳基磺酸酯为烃化剂
芳基磺酸酯(OTs)是很好的离去基团,常用 于引入分子量较大的烃基。
MeNH2/EtOH 110oC , 18h
H3C H3C CHNHMe
(78%)
H3C CH3 CH N CH H3C CH3 Me
(少量)
H H3C C (CH2)3NEt2
Cl OMe Et2N(H2C)3 CH3 CH NH2
NH
PhOH 110oC, 4h
Cl N
OMe
Cl
N
(91%)
(CF3SO2)2O RNH2
(90%) OMe Ph CHCH2 OH (25%)
(10%) OH Ph CHCH2 OMe (75%)
二、酚的O-烃化 1. 烃化剂:卤代烃、硫酸酯、重氮甲烷等。
卤代烃:
R1 OH
RX
OH
R1
OR
X
H2O
CONH2 OH ONa N N
EtBr/NaOH 80~100oC , 196kPa
CONH2
(80%~86%) MeOH
(ArNH2)2.H2SO4
ArNHMe
MeOH/H
ArNMe2
NH2
NMe2
MeOH/H2O/SiO2/Al2O3 280 C , P. 3h
NH2 NHR
o
(98%)
ROH/ Raney Ni , 16h Na ArNHCOCH3 ArNMeCOCH3
Ph Ph NH2 NH
(75%)
OEt O(CH2)3N(CH3)2
Cl(CH2)3N(CH3)2/二甲苯 125~128 C, 7h
o
N
N
(57%)
CH2Ph
CH2Ph
Benzydamine
Br HO OH Br
PhCH2Cl/Me2CO/KI/K2CO3
PhH2CO
OCH2Ph
硫酸酯:
MeO HO
CHO
MeO
CHO
H δ + OR
-H
H 3C C CH2 H 3C C CH2 δ + H H HO O 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
苯基环氧乙烷在酸催化下与甲醇反应,主要得到伯醇, 而以甲醇钠催化,则主要得仲醇。