第二章 烃化反应
2烃化反应
H 3C H 3C CHI + NH3 H3C CH NH H 3C 2
2）还原烃化（芳香醛效果好） 还原烃化（芳香醛效果好）
CHO
NH3
+ 2
Me
H2/R Ni
Me CH2 NH
Me CH2
CH2NH2
+
Me
85%
4%
§3.2 氮原子上的烃化反应
一、芳环上的烃化反应 (付-克反应) 克反应)
2. 影响因素
(4) 溶剂
a 当芳烃为 液体时,可过量作为 溶剂,如苯 可 如 b 非极性 溶剂：CS2,CCl4,四氯乙烷等 四
c中 级 溶 二 乙 ， 氯 烷 等 性 剂 氯 烷 四 乙 等
d 硝基苯、硝基甲烷都可作为反应溶剂
一、芳环上的烃化反应 (付-克反应) 克反应)
R2NH2X
NH3
R3NHX R4NX
R3N+NH4X
§3.2 氮原子上的烃化反应
影响因素
a) 物料配比 Cl + 2NH3 NH2 + NH4Cl
理论上 1:2 (实际1:5～6) 实 ～
b) 溶剂水
醇 苯 甲苯 环己烷 DMF
NH4Cl NH4NO3 NH4Ac
c)RX
R相同时RI＞RBr＞RCl＞RF 一般RBr、RCl加入RI发生分子的卤素置换
注意事项：
① 磺酸酯只用于甲基化和乙基化，且只有R基参与反应，磺酸酯应用广，但磺酸为强酸，三废污染 (C2H5)2SO4 96℃/15mmHg ② Me2SO4 bp 188℃ ③ pH=8～9 遇酸或碱会分解 ④ 收率较高，成本适中，沸点高，反应温度较高 NaOH 滴加 ⑤ (CH3)2SO4 ROH + (CH3)2SO4滴加 防止水解 ROH + NaOH ⑥ 硫酸酯活性高于磺酸酯
烃化反应
O
H
O
O
H
O
4 O-烃化和C-烃化
溶剂对烃化位置有较大的影响，酚类在DMSO、DMF、 醚类、醇类中烃化，主要的酚醚。 在水、酚或三氟乙醇中，主要的碳烃化产物。
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三、醇、酚羟基的保护
保护：当一个化合物有不止一个官能团，想在官能团A处 进行转换反应，又不希望影响分子中其他的官能团B、C， 这时常先使官能团B、C与某些试剂反应，生成其衍生物， 待达到目的之后再恢复为原来的官能团，此衍生物在下一 步官能团A的转换时是稳定的。此时引入的基团叫保护基。 理想保护基的要求： 1）引入保护基的试剂应易得、稳定及无毒； 2）保护基不带有或不引入手性中心； 3）保护基在整个过程中是稳定的； 4）保护基的引入及脱去，收率是定量的； 5）脱保护后，保护基部分与产物容易分离。
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ArOMe + BBr3 ArOBBr2 + 3H2O
Ar O Me Br2B Br
ArOBBr2 + MeBr
ArOH +H3BO3 + 2HBr
此外三溴化铝及三氯化铝的脱甲醚活性与三卤化硼相 类同。 还有两种较缓和的脱甲基条件：一是加入甲磺酸及蛋 氨酸，室温放置；二是用碘代三甲基硅烷在室温下反应。
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第二章 烃化反应
本章所要掌握的重点和难点内容如下： 1.Williamson醚合成法； 2.醇酚羟基和氨基的保护（烃化法）； 3.伯、仲、叔胺的制备； 4.碳烃化反应中的Frieldel-Crafts反应，烯丙位、苄 位和羰基化合物 α-位的碳-烃化有机金属化合物 在碳烃化中的应用。
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有机化学第二章
KMnO4
RCOOH + R'COOH
3 异构化反应－提高汽油的质量
AlBr3/HBr 27oC
4 裂化反应
400~700oC or heat, cat.
CnH2n+2
H2 + C mH2m+2 + C n-mH2(n-m)
2.6 烷烃的天然来源
► 烷烃的天然来源
(P:38)
C5-C6 C7-C9 C11-C16 C16-C18
说明：烷烃的溴代反应常用于叔氢原子的选择性卤代。
理论解释
烷烃的结构 键能 KJ/mol
-1
不同卤原子的比较 Cl2 Br2
伯氢
仲氢 叔氢
RCH2－H
R2CH－H R3C－H
405.8
393.3 376.6 活性增大 易形成自由基
1
4 5
1
82 1600
自由基的稳定性： R3C>R2HC>RH2C>CH3
► 结构简式
CH3CH3
► 键线式
CH2 CH2
CH3CH2OH
CH3 O CH3
2.1.2
戊烷(pentane)的异构体
CH3CH2CH2CH2CH3
CH3CHCH2CH3 CH3
CH3 H3C C CH3 CH3
练习：写出分子式为C6H14的同分异构体
随碳原子数的增多，同分异构体数目剧增，这是有机 化合物分子多样性的原因之一。
溴的选择性比氯好 F2易爆炸，I2难反应
过渡态理论
► 始态（反应物） ►A
过渡态
终（产物）
+ B-C
►A
+ B-C
A-B +C (Transition state) [A B C ] A-B +C
O-烃化
DCC 100 C
[14] PhOCH2Ph （96%）
特点： 1.高温，条件剧烈。 2.反应产物中有DCC的反应产物二环己基脲要分离。
偶氮二羧酸乙酯法（可以看成醇为 烃化剂）
这两个试剂总是联用的。
ArOH + ROH Ph3P/ EtOOCN NCOOEt ArOR
[15]
（88%～98%）
0～25 C ，2h
CH3 CH3
cis-(1) cis-(1)
CH3I/NaH/THF
OHCH3I/N5a0HC/T,H1Fh
OH
50 C , 1h
CH3 CH3
cis-(2) cis-(2)
[2] (100%[2) ] OCH(3100%) OCH3
CH3I/NaH/THF
(100%)
OH CH3I/N50aHC/T, H1Fh
特点： 1.反应条件温和； 2.成本高； 3.产物分离复杂：三苯基氧磷和二乙氧基甲酰肼。
芳磺酸酯作为烃化剂在药物合成中应用广泛， -OTs是很好的离去基团，用于引入分子量较大的烃基。
类似的烃化剂有CH3SO2OR ,CF3SO2OR，CF3COOR，这 些都归因于磺酰基、三氟乙酰基都是强吸电子基。
环氧乙烷作为烃化剂(羟乙基化反应)
• 环氧乙烷的性质：异常活泼的烃化剂
• 环氧乙烷作为烃化试剂与醇的反应，在氧原子上 引入羟乙基，也称为羟乙基化反应。
第二章 烃化反应
• 烃化反应定义：用烃基取代有机分子中 的氢原子。 – 被取代的氢原子 • 碳上（如苯环取代） • 官能团上（如-OH,-NH2,-SH) – 被引入的烃基 • 饱和的 、不饱和的 • 脂肪的、芳香的 • 具有各种取代基的烃基
第二章 烃化反应
002氮上的烃化
RNSO2Ar
酸或碱 RR'NH
H2O
利用亚磷酸酯与伯胺反应,再经烃化,水解可得仲胺:
R1
RNH2
(Et2O) POH
CCl4
RNHPO(OEt)2
R1X NaOH
RNPO(OEt)2
H OH
HCl
HO
RR1NH
RNH + P(OEt)2
RNHP(OEt)2
R1 X O
RR1NP(OEt)2
(3)叔胺的制备 仲胺与卤化烃反应:降压药优降宁中间体的合成:
CH2NHCH3 HC CCH2Cl
CH2NCH2C CH CH3
经仲胺锂盐的烃化合成叔胺:
NH
+nBuBr Li
萘
N Bu n
鏻鎓盐与仲胺反应:
R1R2NH +R O P Ph3
还原烃化(还原甲基化):
RNR2 Ph3P O R1
NH2 C O
NH CH2O MeOH/H2NH2 C Ni,r.t,4h O 88%
NCH3
Leuckart-wallach reaction
H R3 N R4 H O R1 R2
Delepine反应应用实例:氯霉素中间体的合成:
O2N
COCH2Br
(CH2)6N4 C6H5Cl
O2N
33℃--38℃,1h
CH3CH2OH,HCl O2N 33℃--35℃,1h
COCH2N4 (CH2)6Br
COCH2NH3 Cl
由苄胺或二苯硫基胺制备:
PhCH2NH2
+(CF3SO2)2O
OO
O
O
NR NH2NH2
O
高中化学选必三 第二章 烃 知识总结
第二章 烃一、烷烃（一）定义：碳原子之间都以单键结合，剩余碳原子全部跟氢原子结合，使每个原子的化合价都达到“饱和”的链烃叫饱和链烃，或叫烷烃 （二）通式：C n H 2n+2（n ≥1） （三）物理性质：1、随着碳原子数的增多，熔沸点依次升高，密度依次增大（密度小于水）；C 1——C 4为气态（新戊烷为气体），C 5——C 16为液态，C 17以上的为固态2、溶解性：不溶于水，易溶于有机溶剂。
液态烷烃都可做有机溶剂3、质量分数：随着碳原子数的增多，氢原子的质量分数逐渐减小，碳原子的质量分数逐渐增大，所以CH 4是氢原子质量分数最大的烷烃4、同分异构体的熔沸点：支链越多，熔沸点越低（四）结构特点：烷烃的结构与甲烷的相似，其分子中的碳原子都采取sp 3杂化，以伸向四面体4个顶点方向的sp 3杂化轨道与其他碳原子或氢原子结合，形成σ键。
烷烃分子中的共价键全部是单键。
既有极性键又有非极性键（甲烷除外）。
（五）烷烃的存在形式天然气、液化石油气、汽油、柴油、凡士林、石蜡等，它们的主要成分都是烷烃。
（六）代表物——甲烷1、物理性质：甲烷是一种无色、无臭的气体，在相同条件下，其密度比空气小，难溶于水2、化学性质：甲烷的化学性质比较稳定，常温下不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，也不与强酸、强碱及溴的四氯化碳溶液反应。
甲烷的主要化学性质表现为能在空气中燃烧(可燃性)和能在光照下与氯气发生取代反应。
（1）氧化反应：CH 4+2O 2−−→−点燃CO 2+2H 2O （淡蓝色火焰） 使用前要验纯，防止爆炸 （2）受热分解：CH 4−−→−高温C+2H 2（隔绝空气） （3）取代反应：CH 4+Cl 2−−→−光照CH 3Cl+HCl（七）化学性质：通常状况下，很稳定，不与强酸、强碱或酸性KMnO 4反应1、氧化反应（可燃性）：C n H 2n+2+2O 2−−→−点燃nCO 2+(n+1)H 2O注：当碳含量少时，产生淡蓝色火焰，但随着碳原子数的增多，碳的质量分数逐渐增大，有黑烟产生 2、取代反应：有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应（1）烷烃取代反应的特点：①在光照条件下；②与纯卤素反应；③1mol 卤素单质只能取代1molH④连锁反应，有多种产物（卤代烃和卤化氢气体）（2）举例：CH 3CH 3+Cl 2−−→−光照CH 3CH 2Cl+HCl3、受热分解：烷烃在隔绝空气的条件下，加热或加催化剂可发生裂化或裂解 通式：一分子烷烃催化剂 △一分子烷烃+一分子烯烃（八）同系物1、定义：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH 2原子团的化合物互称为同系物2、特点：（1）通式相同，结构相似，化学性质相似，属于同一类物质；（2）物理性质一般随碳原子数目的增多而呈规律性变化。
有机化学 第二章 烷烃
C
C
C C C
C
C C C
2-甲基-4-乙基己烷
4）支链上有取代基时，取代支链的名称可放在括 号中表明。例：
CH 3 H3C CH 2 C CH 3 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 H3C CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 C CH 2 CH 2 CH CH 3 H3C CH 2 C CH 3 CH 3 H3C
1．普通命名法
a． 链烃分子碳原子数目在10以内时，用天干数 表示，即甲、乙、丙、丁、、、、、、壬、癸； 在10以外，则用汉文数字表示。
例： 甲烷 乙烷 壬烷 十一烷 二十烷
b. 用正、异等来表示异构体
CH3 CH3 C CH3 CH2
CH3 CH CH3
异辛烷
异辛烷中的异不符合命名的规定，是一个特例。
偶数碳
奇数碳
二 沸点
沸点大小取决于分子间的作用力 烷烃沸点的特点 （1）沸点一般很低（ 烷烃为非极性分子，不存在静电引力， 诱导力） ，只有色散力）。 （2）随相对分子质量增大而增大（运动能量增大，范德华 引力增大）。 （3）相对分子质量相同、叉链多、沸点低。（叉链多，分 子不易接近）
三 密度
小于1
A
B
C
D
E
F
（2）正丁烷的构象势能关系图
沿C2-C3键轴 旋转的转动能 垒 22.6 kJ· -1 mol
能 量
CH3 H H CH3 H H 1
H3CCH3
H3CH
H H
4
H H
H3CH
H H 2
H CH3
CH3 H 6
4 全重叠 2，6 部分重叠 3，5 邻位交叉 1=7 对位交叉
第二章 烃化反应-3碳原子上的烃化反应
12
3. 应用特点
（1）烃基的异构化：制备稳定的烷基芳烃 氯代正丙烷在AlCl3存在下，生成丙基正离子，该正离 子可转变成更稳定的异丙基碳正离子，然后进攻苯环
Withdrawing Group) ，如－ NO2 、－ SO3H 、－ CN 、 和与环直接相连的羰基 (包括醛、酮、羧酸和酯)的 芳环底物、使芳环活性降低， Friedel-Crafts 烷化反 应不易发生。
8
随堂练习题
相同条件下，下列化合物进行傅-克（Friedel-Crafts） 烷基化反应的活性顺序是（ ）。
得定位：烷基芳烃的位置选择性 一般符合定位规律，高温下易得不正常的间位产物
15
（3） 氯甲基化反应（Blanc反应）(掌握) 在无水ZnCl2存在下，芳烃与甲醛及氯化氢作用， 芳环上的氢原子被氯甲基 (-CH2Cl)取代，称氯甲基化 反应 (chloromethylation reaction) (Blanc反应)。
36
③ 应用实例4-维拉帕米中间体的合成
维拉帕米，抗心律失常药，为一种钙离
子内流的抑制剂，在心脏，钙离子内流 受抑制使窦房结和房室结的自律性降低。
37
自学内容
2. 醛、酮、羧酸衍生物的α位C-烃化（自学） 3. 烯胺的C-烃化（自学） 4. 相转移催化反应（自学）
38
小结
芳烃的Friedel-Crafts烷基化反应（重点）
炔烃的C-烃化反应 格氏试剂的C-烃化反应
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第二章 烃化反应
Hydrocarbylation Reaction
• 定义：用烃基取代有机分子中的氢原子，包括某些杂原子或碳架上的
氢原子，均称为烃化反应。
• 引入的烃基包括:饱和的、不饱和的、脂肪的、芳香的、以及各种具
有取代基的烃基。
• 引入方式：取代反应、双键加成
• 烃化反应机理：SN1、SN2亲核取代反应、亲电取代反应、自由基反应
等
• 应用：形成O-C键、N-C键、C-C键
• 烃化剂的种类：卤代烃、硫酸酯等。
第一节 氧原子上的烃化反应
• 醇的O-烃化
• 酚的O-烃化
• 醇、酚羟基的保护
一、醇的O-烃化
• 通式：
• Williamson 醚合成方法。
影响因素：a.RX的影响
• 反应速度常数K的大小与卤代烃中烷基R的结构及卤素X的性质有关。
• 不同卤素影响C-X键之间的极化度，极化度大，反应速度快。
影响因素: b.醇的影响
影响因素: c.催化剂 d.溶剂影响
• 催化剂：碱金属、氢氧化钠、氢氧化钾等无机碱，N,N-二甲基苯胺等
有机碱。
• 溶剂：醇、醚类、芳烃、极性非质子溶剂。
• 适当加入碘化钾，有利于烃化反应。
影响因素: e.副反应
• 副产物：强碱条件下，不能用叔卤代烃作为烷化试剂，有消除反应副
产物。
2、芳香磺酸酯为烃化剂
3、环氧乙烷为烃化剂
4、烯烃为烃化剂
5、醇作为烃化剂
6、其他烃化剂
二、酚的O-烃化
2、位阻及螯合对烃化的影响
• 有些位阻活螯合的酚用卤代烃进行烃化反应结果不理想。
• 解决的方法是用氢化钠或烷基锂将酚转变为钠或锂盐，然后再用卤代
烃烃化。
3、多元酚的选择性烃化
4、O-烃化与C-烃化
• 酚在进行烃化反应时，除了O-烃化产物外，在有些情况下还会得到C-
烃化产物，溶剂对烃化位置有较大影响。
第二节 氮原子上的烃化反应
• 卤代烃与氨或伯、仲胺之间进行的烃化反应是合成胺类的主要方法之
一。
• 氨或胺都具有碱性，亲核能力较强，比羟基更容易进行烃化反应。
一、氨及脂肪胺的N-烃化
• 氨与伯胺以卤化烃烃化，易得到混合物。
• 卤代烃中，不同卤素的反应活性不同，活性顺序：I>Br>>Cl>F, 加入
碘盐可促使卤素交换，提高溴或氯代烃的反应活性。
影响因素：
1、伯胺的制备
• Gabriel反应
改良的 Gabriel反应
Delepine反应
还原烃化
特点：
• 催化剂
• N上引入的碳数与醛酮的碳数一致
• 低级脂肪醛与 NH3 在 H2/Ni 条件下，得混合物（当C>4，得伯胺，
因为位阻的影响
反应活性：醛>酮 脂肪族>芳香族
无立体位阻>有立体位阻
2、仲胺的制备
• 仲卤代烃与NH3、伯胺反应得仲胺
• 还原烃化（芳香醛效果好）当芳香醛与氨的摩尔比为2：1时，以兰尼
镍为还原剂主要的仲胺
3、叔胺的制备
• 仲胺与卤代烃作用
• 仲胺+1mol醛或酮还原烃化
伯胺+2mol醛或酮还原烃化
二、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
• 芳香胺的N-芳烃化
• 杂环胺的N-烃化
1、N-烷基及N,N-双烷基芳香胺的制备
2、芳香胺的N-芳烃化
• Ullmann反应（cat:Cu或CuI/K2CO3)
3、杂环胺的N-烃化
第三节 碳原子上的烃化反应
• 芳烃烃化
• 炔烃烃化
• 烯丙位、苄位烃化
• 羰基化合物α位烃化
• 相转移烃化
• C-芳烃化
• 有机金属化合物的应用
一、芳烃的烃化
• 反应式
• RX: 烷基卤代烃、环烷基卤代烃、芳烷基卤代烃
•
催化剂: AlX3, ZnCl2, FeCl3, SnCl
4
（Lewis酸）
HF, H2SO4, H3PO4 （质子酸）
1、反应机理
反应机理 ：C+ 离子对芳环的亲电进攻（亲电加成）
2、影响因素
• 烃化剂的结构
RX (ROH、烯烃也可作烃化试剂）
有利于RX极化、 有利于碳正离子稳定
(2) 芳烃的结构
含有-NH2、-NR2的苯环,一般不发生F-C反应
(3) 催化剂
(4) 溶剂
3、烃基的异构化
4、烃基的定位
二、炔烃的烃化
• 1-炔烃与强碱（如氨基钠）得到炔离子，利用炔端基氢的酸性生成格
氏试剂(如-C≡CMgX)。
• 卤代烃与炔离子的反应十分容易，但有一定限制，但与卤代烃的消除
反应有竞争性。
• 芳卤化物不能用来烃化炔离子，活性太低。
三、烯丙位、苄位C-烃化
• 能在强碱作用下生成相应的烯丙位或苄位碳负离子，故可用不同的亲
电性烃化试剂进行C-烃化反应。
四、羰基化合物α位C-烃化
1、活性亚甲基化合物的C-烃化
（4）单烃化或双烃化
视活性亚甲基化合物与卤代烃的活性大小和反应条
件而定。一般主要得到单烷基产物，足够量的碱和
烃化剂存在下可发生双取代。若用二卤代物可得到
环状化合物。
2、醛、酮、羧酸衍生物的α位C-烃化
3、烯胺的的C-烃化
五、相转移烃化反应
• 常用溶剂：二氯甲烷、二氯乙烷、氯仿、苯、甲苯、乙腈、乙酸乙酯
等。
• 常用相转移催化剂：季铵盐、季鏻盐、冠醚、聚乙二醇等。
1、O-烃化
• 正丁醇用氯化苄在碱性溶液中烃化。
• 醇或醇盐不能直接用硫酸二甲酯反应得甲醚。
• 相转移烃化也可用于酚羟基的烃化。
2、N-烃化
3、C-烃化
• β-二羰基化合物烃化时有O-烃化和C-烃化两种可能，影响因素较多。
六、有机金属化合物在C-烃化中的应用
（1）有机镁试剂
a.制备：
RX：R为烃基，X为I、Br、Cl;R为芳基，X为I、Br;
溶剂：醚类如THF、乙醚等(需要除水!)
催化剂：加入碘有利于制备格氏试剂。
新方法：用金属钠或钾还原镁盐，将镁制备成非常活泼的黑色粉末，与
卤代烃的反应速度比镁屑快得多。
（2）有机锂试剂
a.制备
芳基及烷基锂可由相应卤化物与金属锂得到。不含卤化锂的有机锂化
物：
一种方法：用氧化还原性金属-金属交换法得到。
另一种方法：卤-金属交换或氢-金属交换法得到。
（3）烷基铜锂试剂
烃基锂与碘化亚铜作用可以得到烃基铜锂，与格氏试剂类似。应用：与
酰氯反应得到酮、与αβ-不饱和酮发生共轭加成、与环氧乙烷、卤
代烃反应、偶联反应等。强亲核性，易与烯烃及卤素相连的碳原子作
用，而不易与羰基反应。
（4）铜、镍试剂
铜粉催化芳卤烃偶联生成联芳基化合物。
有机镍化合物主要用于两个有机分子的偶联。