第四章酰化反应
RCOCl N
SH
Et3N
N
该活性酯(21)常用于合成大环内酯及β-内酰胺类化合 物,收率较高。
OH CH3 COOH HO O O O O
(21)/Ph3P/AcOH/THF
OH O
CH3 (75%)
O
O
O
4.活性酯及其应用 .
羧酸三硝基苯酯
COONa H3C ROH H3C CH3 H3C COOR Cl TNB H3C CH3 R=CH3 (96%) R= i Pr (22%) R= t Bu (7%)
羧酸吡啶酯
Et3N/RCOOH
I
N CH3
Cl
OH ( CH2 )n
Hale Waihona Puke IN CH3OCOR
I
N CH3
HO(CH2)nCOOH Cl
Et3N ,7.5~8h
I
N CH3
C O O
(CH2 )n C O O N CH3 O
三、酸酐酰化剂
(RCO)2O R'OH( ArOH )
酸或碱
RCOOR'( RCOOAr )
Ac2O DMAP 95
(CH3CH2CO)2O DMAP/Et3N 94
Ac2O PPY/Et3N 92
Ac2O PPY/Et3N 86
1、主要影响因素
催化剂
当醇、酚羟基共存时,采用三氟化硼为催化剂可对醇羟基进行选择性酰化
BF3 Et2O
HO
CH2OAc
(68%)
HO
CH2OH
Ac2O Py
AcO
NO2
COOC2H5
NH2 HOOCCH2CH2CHCOOH
ROH/HBF4/Na2SO4 25~60
NH2 ROOCCH2CH2CHCOOR (34~94%)
对无机酸敏感的醇,采用苯磺酸、对甲苯磺酸等有机酸为催化剂
H H TSOH/PhH ,10min
CH2COOH OH H
Cl OCH2COOH
酰化反应
定义:是指有机分子中与氧、 定义 是指有机分子中与氧、氮、碳、硫等原子相连的氢被酰基取 是指有机分子中与氧 代的反应。 代的反应。 O O 通式
R C
Z
SH
R C
S
H
Z
应用: 应用 制备某些官能团的化合物
OCOCH3 COO (4) H2N (6) COOCH2CH2N(C2H5)2 HCl Ph NHCOCH3 CH3 N (5) CHCONH NH2 (7) N O COONa S CH3 CH3 C6H5 HCl COOC2H5
RCOOH
1、主要影响因素
催化剂
常用酸性催化剂 硫酸、氯化锌、三氟化硼、二氯化钴、三氯化铈、对甲 苯磺酸 常用碱性催化剂 吡啶、三乙胺、喹啉、N,N-二甲基苯胺等胺类,无水 醋酸钠
活性 酸催化的活性一般大于碱催化
催化剂的选择 在具体反应中,选用哪种催化剂,要根据羟基的亲核性、 位阻的大小及反应条件等来决定。
1、主要影响因素
OH
催化剂
C
CH
OAc C
CH
Ac2O/TsOH
O
回流
O
(23)
对于位阻较大的醇还可采用对二甲氨基吡啶(DMAP)、4-吡咯烷基吡啶(PPY)及P (MeNCH2CH2)3N等为催化剂
OH CH3 OH O OH Ph C OH Ph OCH3 OH OCH3
酰化剂 (PhCO)2O 催化剂 P(MeNCH2CH2)3N 收率% 99
共沸脱水
对溶剂的要求
共沸点应低于100℃ 共沸物中含水量尽可能高一些; 溶剂和水的溶解度应尽可能小,以便共沸物冷凝后可 以分成水层和有机层两相。
常用的有机溶剂
苯 甲苯 二甲苯等。
4.应用
酰化伯醇及位阻较小的仲醇 选择性酰化 酚的酰化
常用酸酐或酰氯,若用羧酸,则可在多聚磷酸(PPA)及DCC存在下对酚 羟基直接酰化制得芳酯。
HO Ph2C OH COOEt N CH3
CH3Br EtONa 60~80 , 45min
O
Me
OH P(NCH2CH2)3N
r.t.,24h
O
Ph
(91%)
Ph2C OH
COO N CH3
Ph2C OH ( 16 )
COO Br N CH3 CH3 (77%)
4.活性酯及其应用 .
制备活性酯时要考虑: 制备活性酯时要考虑 增加酯分子中离去基
1) (C2H5CO)2O /Py, 2) HCl(gas)
OCOC2H5 CH3 (59%) HCl ( 25 ) N CH3 OCOC2H5 CH3 (59%) HCl ( 25 ) N CH3
1) (C2H5CO)2O /Py, 2) HCl(gas)
常用的酸酐 醋酸酐、丙酸酐、丁二酸酐、邻苯二甲酸酐等由于 (大分子的酸酐不易制备,所以在应用上有其局限性)
保护性酰化
第一节
氧原子上的酰化反应
一、羧酸为酰化剂
可逆平衡反应
反应式
RCOOH R'OH RCOOR' H2O
采取的方法
提高反应物的活性,设法提高平衡常数 设法打破平衡,使反应向生成物的方向移动
1.反应温度和催化剂 .
质子酸
NO2 COOH
C2H5OH(过量)/conc.H2SO4 回流,1.5h
羧酸(RCOOH) 羧酸( )
其羰基碳原子的亲电性越强、位阻越小,反应越容易;反之,则 反应困难。
O 2N
COOH
HOCH2CH2NEt2 Xyl / 137~145
O2N ( 11 )
COOCH2CH2NEt2 (97.6%)
3.配料比及操作特点
除去水的方法: 加脱水剂 浓硫酸、无水氯化钙、无水硫酸酮、无水 硫酸铝等。 蒸馏除水 当反应物及生成的酯的沸点均较水的沸点高时,可 采用直接加热、或导入热的惰性气体、或用减压蒸馏 等方法将水除去。 共沸脱水 利用某些溶剂能与水形成具有较低共沸点的二元或 三元共沸混合物的原理,通过蒸馏把水除去。
R C O C NH
RCOO
(10)
R'OH
(RCO)2O O
NH C NH O R' RCOOR' H NH C NH
(10)
R C O H
(RCO)2O
R'OH
RCOOR'
RCOOH
2.反应物结构 .
取决于在电性因素与位阻因素两个方面。
醇或酚
其羟基的亲核性越强、位阻越小,反应越容易;反之,则反应困 难。
O O R COOH O O OCH3 N N RCOOR' = COOC2H5 OCH3 (99%) (97%) (97%) N N COOC2H5 N P Cl O N O
-HCl
O P O N N O O
2
C R
R'OH r.t.
RCOOR'
CH3 CH COOCH3
3.混合酸酐及其应用 3.混合酸酐及其应用
3.混合酸酐及其应用 3.混合酸酐及其应用
在使用混合酸酐时,为使所期望的酰基发生转移,需考虑 通过增大位阻或增大离去能力,以防止不期望的酰基发生转移 允许两个羰基发生可逆性进攻
羧酸羧酸-三氟乙酐混合酸酐
R C RCOOH
COOH t BuOH (CF3CO)2O
O O CF3 C CF3COOH
(CF3CO)2O
其中以第一种方式(也称酯的醇解反应)应用最广
1.反应机理
酯的醇解反应可以用酸或碱来催化,碱催化机理如下:
O R C OR'
R''O
O R C OR' H OR''
O R C OR''
R'O
2.主要影响因素
反应物的结构 催化剂 酸或碱,
常用的酸催化剂 Lewis酸; 常用碱性催化剂 类。
O n C4H9NH COEt
O
S N
(87%) CH3
CH3 COOH
COOBu t
COOH
OH
CICOOEt/Et3N/PhH 8 ,2h
O
(24%)
四、酰氯为酰化剂
RCOCl R'OH (ArOH) RCOOR' (RCOOAr) HCl
HOCH2CH2NEt2 EtONa,
硫酸、对甲苯磺酸、等质子酸,或 醇钠或其他的醇盐,有时也可用胺
O n C4H9NH (15) COCH2CH2NEt2
水 在无水条件下进行,否则,反应生成的酯会发生水 解
3.应用 .
热敏性或反应活性较小的羧酸 溶解度较小或结构复杂的醇等化合物。
COOMe Ph
CH2OH CH3COOH
R SO3H
CH3OH
R
SO3H/CaSO4
10min
CH3COOCH3
CH2OCOCH3
(94%)
1.反应温度和催化剂 .
二环己基碳二亚胺( 二环己基碳二亚胺(DCC)及其类似物为脱水剂 )
O R C OH N C N (9) O N
RCOOH
NH C N RCOO NH R C O C NH (10) O O
CH3 H3C COOH CH3 HO NO2
PPA /DCC 12h
CH3 H3C COO CH3 (90%) NO2
COOH
OH
H2SO4/H3BO3
COO
(100%)
5.选择性酰化
方法
先将不需酰化的基团保护起来 利用被酰化基团在结构中所处的地位不同,而产生的电子效应和 空间效应上的差异,通过选择适当的酰化剂、催化剂以及适宜的 反应条件,达到选择性酰化的目的。