-`
烷基化反应的机理
石油炼制过程中的烷基化反应是指在酸性催化剂的作用下，烷烃分子与烯烃分子的
化学加成反应，在反应过程中烷烃分子中的活泼氢原子的位置被烯烃所取代。由于异构
烷烃中叔碳原子上的氢原子比正构烷烃中伯碳原子上的氢原子活泼得多，因此参加烷基
化反应的烷烃为异构烷烃，一般特指异丁烷。
烷基化原料是以催化裂化液化气中异丁烷和异丁烯、丁烯-1 为主。烷基化常用的酸
性催化剂有硫酸、氢氟酸、三氯化铝等，本装置使用的催化剂为硫酸。
4.1 正碳离子的概念
在研究各种有机化学反应的时候，人们发现各种有机反应中间产物大体可以分为3种类型：自由基、阳离子、阴离子。烷基化反应属于其中的阳离子反应，即生成了正碳
离子。随着人们对烷基化反应机理的不断探索与认识的日渐成熟，人们普遍接收的是正
碳离子——链式反应机理。
所谓正碳离子是一个带正电荷的碳原子，它只有6个外层电子，是缺电荷的，其通式
可以写为：
C
围绕正碳离子的取代物可以是氢原子，也可以是甲基基团，其四种形式分别为：
H H H CH3
H C H CH3 C H CH3 C CH3CH3 C CH3
其稳定性从左到右依次增大，也就是说叔碳原子的正碳离子是最稳定的。这里所说
的稳定性是相对而言的，总体来说，各种正碳离子都是极不稳定的，很容易进一步参与
反应。只有当其与另一对电子成键以后，也就是说，当这个碳原子周围有了8个电子以后，它才能说是真正稳定了。
正碳离子与另一对电子成键的最常见的形式是加合一个负离子。这是正碳离子的最
后一步反应，但却开始了另一个正离子的进程。
4.2正碳离子的化学行为
以酸为催化剂的烷基化反应中，酸所提供的氢质子与烯烃的加成反应是产生正碳离
子的主要反应。
-`
C C H C C
H
如果烯烃与氢质子反应生成的了伯碳原子或仲碳原子上的正碳离子，它们有可能重
排或异构化为稳定性相对较高的正碳离子。
如：
CH3 CH2 CH2 CH2CH3 CH2 CH CH3
CH3CH3 CH3
CH3 C CH CH3CH3 C CH CH3
CH3
烯烃与质子发生加成反应能够生成正碳离子，反过来正碳离子也能失去质子再生成
烯烃，而且不仅可能生成原来的烯烃，生成更稳定的烯烃的可能性更大。
CH3 CH2 CH CH2H CH3 CH2 CH CH 3
H H
很少CH3 CH2CH CH2
主要产物CH3CH CH CH3
正碳离子能够进一步与碳碳双键发生亲电加成反应，这是烷基化反应链增长的主要
步骤：
CH3（ CH3）3C（ CH3）2 C CH2（CH3）3C CH2 C CH3
要结束C
仲叔碳原子上连接着
3
个8
+的继续增长，需要提供负离子。由于异丁烷分子
甲基基团，使得这个叔碳原子上的氢原子很可能以氢负离子的形式失去，异丁烷变成叔丁基正碳离子，C8+则接受氢负离子生成烷基化反应的主要产物异辛烷。
-`
CH3
（CH3）3 C CH2C CH3（CH3）3CH
CH3
（CH3）3C CH2 CH CH3（CH3）3C
4.3烷基化反应的产物分布
以异丁烷和异丁烯、 1 －丁烯、 2－丁烯等 3种不同的烯烃为原料，以硫酸为催化剂，所
得到的烷基化产物见下表：
原料烯烃异丁烯1－丁烯2－丁烯
烷烯比 3.0 3.0 3.0
产物组成，％
2， 3－二甲基丁烷 5.6 4.9 4.5
2－甲基戊烷 1.8 1.6 1.5
3－甲基戊烷0.80.50.5
C6合计8.27.0 6.5
2， 2， 3－三甲基丁烷0.30.40.3
2， 3－二甲基戊烷 2.0 1.7 1.6
2， 4－二甲基戊烷 4.1 3.2 3.3
2－甲基己烷0.20.20.2
3－甲基己烷0.10.20.3
C7合计 6.7 5.7 5.7
2， 2， 4－三甲基戊烷24.728.832.6
2， 2， 3－三甲基戊烷 1.7 2.3 2.4
2， 3， 4－三甲基戊烷 6.311.811.8
2， 3， 3－三甲基戊烷9.515.217.0
2， 3－二甲基己烷 2.5 3.5 2.6
2， 4－二甲基己烷 3.5 3.4 3.1
2， 5－二甲基己烷 1.6 3.3 2.2
3， 4－二甲基己烷-0.20.4
C8合计49.868.572.1
-` C9+35.518.815.7
由上表看出：
1）异丁烷与碳四烯烃的烷基化反应不仅生成C8化合物，还生成C6、C7以及 C9以上重组分，由此可以推断其反应机理是比较复杂的；
2）烷基化反应产物的分布中，C8化合物占大多数，C8化合物中又以2,2,4-三甲基戊烷所占的比例最大，其次为2,3,4-三甲基戊烷和2,3,3-三甲基戊烷；
3）硫酸烷基化反应产物的种类多于氢氟酸烷基化，可能是因为硫酸烷基化涉及到更
多的反应过程。
4.4烷基化链式反应机理
各种丁烯——异丁烷烷基化反应的主要产物是2,2,4-三甲基戊烷，在丙烯异丁烷的
烷基化反应中，三甲基戊烷在反应产物中也占有相当数量。
以正碳离子理论为基础的烷基化反应，可以归纳为以下链式反应机理。
任何链式反应一般均包括3个步骤，即链的引发、链的增长、链的终止。
1）链的引发
在异丁烷与烯烃的烷基化反应过程中，烯烃得到氢质子H+形成正碳离子为链的引发
过程，如下图中所生成的叔丁基上的正碳离子对烷基化反应起着至关重要的作用。
CH 3
CH 2C H（CH3）3C
CH 3
CH3CH CH CH3H CH3 CH2CH CH3
CH（3CH2）CH3（CH3）3C
2
CH3
R CH3 CH CH CH3R C H C H CH3
CH3CH3
R CH2 C CH3R CH2C
CH3
CH 3
其中CH 2C H（CH3）3C
CH 3
关于链的引发，有几点需要说明：
硫酸或氢氟酸的离解生成了氢质子，从而为正碳离子提供了正离子源，但当酸
处于完全不能离解的状态时，如在相当干燥的条件下，也就是说没有极性很大
的水分子时，酸不能离解，烷基化反应则不能发生。
只有叔丁基正碳离子能够担任载链的功能，如果其他直链烯烃接受了氢质子，
则情况比较复杂：或者直链烯烃本身异构化为叔丁基正碳离子；或者直链烯烃
的正碳离子摘取异丁烷的氢负离子，使异丁烷变为叔丁基正碳离子来引发烷基
化反应。
大分子正碳离子（可用 R+表示），特别是酸溶性烃类，是高度离子化的，能够摘
取烯烃或异丁烷的氢负离子，生成新的叔丁基正碳离子。
叔丁基正碳离子的主要来源是异丁烯，正丁烯得到质子形成的正碳离子经过氢转移
也能得到叔丁基正碳离子。但是人们研究烷基化反应机理时发现，至少部分示踪的正丁烯
变成了异丁烷，说明在酸性条件下正丁烯异构化生成了异丁烯，异丁烯接受氢负离子
转移成了异丁烷；另外进行异丁烯/ 异丁烷的烷基化反应并不能显著提高三甲基戊烷的含量，在氢转移起主要作用时，指挥加快异丁烯的二聚和多聚，说明烷基化反应之前正丁
烯要经过异构过程。这也是异丁烷与不同烯烃进行烷基化反应所得到的产物分布大致相
似的主要原因。
2）链的增长
以下反应式解释了链的增长的过程，叔丁基正碳离子夺取氢负离子后生成产物，并
保证了叔丁基正碳离子的继续存在。
CH3CH
C
3
CH3C CH2C C CC C C
CH3CH3C C
C
（CH3）3C CH2CH CH2 CH3 C C C C C C
C
3）链的终止
增长中的正碳离子通常从异丁烷中摘取一个氢负离子而停止增长，这是大多数烷基
化链终止的方式。而链增长的正碳离子失去H+成为烯烃却是很少发生的，因为在对烷基
化产物进行分析时很少发现有烯烃，而且烯烃一旦生成也会立即在烷基化条件下被质子
化而重新参加反应的。
C C C C C C
C C C C C C C C C C C C C C C C
C C C
碳四馏分中的异丁烷与异丁烯发生烷基化反应生成2,2,4-三甲基戊烷的化学反应式
为：
CH3CH3CH3CH3 CH3 C H CH 2C CH3C CH2 C H CH3 CH3CH3CH3
4.5烷基化反应中的几种类型
从烷基化产物组成表中可以看出，烷基化反应过程要比上述链式反应机理复杂得多，
一般过程中的反应有以下几种。
1）异构化
为什么用正丁烯烷基化时所得到的2,2,4-三甲基戊烷比用异丁烯烷基化时还多？人们发现即使用丙烯烷基化时也生成相当数量的2,2,4-三甲基戊烷。合理的解释是，在酸性条件下，正丁烯发生了异构化反应，生成了异丁烯，异丁烯接受氢负离子转移生成了
异丁烷。
14
注： C 为研究烷基化反应时常用的示踪原子。
CH 3CH 3
CH 3CH C14H CH3H CH 2C 14H
CH 3C 14
CH 3CH 3 CH333
CH CH
3C 14
CH3 C H CH3C
14
H
（3）3
C
CH CH CH333
CH CH
烷基化反应中异构化反应的说法受到普遍的承认，并得到以下事实的证实：
①在烷基化的反应温度下，几种丁烯之间的热力学平衡是有利于异丁烯的，从对热力学有利考虑，异丁烯存在的百分数最高。
②从研究来看，各种丁烯所得到的烷基化产物的组成大体上是相似的，也就是说这意味着不同丁烯在进入烷基化反应之前，先进行了异构化反应，并且不同丁烯都异构化为一个以异丁烯为主的平衡的组成相似的烯烃混合物，所以使得不同烯烃的烷基化产物有着相似的组成。
③如果正丁烯直接参加链引发反应的话，将会有相当数量的正丁烷生成。事实上并没有一定量的正丁烷在烷基化反应中生成，这说明不是正丁烯直接参加引发烷基化反应的。
2）异丁烯二聚或多聚
在低温下，异丁烯在酸性催化剂的作用下，可以聚合成高聚物——聚异丁烯。而高
温下异丁烯就进行二聚反应，产生异辛烯，将这个异辛烯加氢就可以得到异辛烷。因此，
人们想到在异丁烯与异丁烷烷基化中，似乎不是一个异丁烷分子与一个异丁烯分子发生
烷基化反应，而是由异丁烯二聚然后再从异丁烷上摘取一个氢而完成烷基化反应的。
既然存在二聚反应，就不可避免地可能产生三聚与多聚，特别是异丁烯的多聚，使
得烷基化产物中总是包括一定量的高沸点物。如果在烷基化反应器中提高异丁烷的浓度，
可以减少异丁烯彼此碰撞的机会，从而减少高沸物的生成，这也就是工业生产中控制反应烷烯比在15～ 20范围的原因。
3）断裂反应
多聚反应生成的烯烃在催化剂的作用下得到质子形成正碳离子，这些大分子正碳离
子在摘取氢负离子之前自身能够发生断裂反应，所生成的较小分子量的正碳离子摘取氢
负离子生成烷烃，这就是生成C5、 C7等烷烃的原因。
发生断裂反应还有如下一些证据：
①将 2,2,4-三甲基戊烯作为烷基化原料进行反应，在反应产物中发现了C5和 C7异构烷烃等低分子产物，说明有断裂反应。
②将三甲基戊烷和二甲基己烷在硫酸存在下进行降解反应，生成相当数量的C4～ C7等低分子烷烃或烯烃产物。
对断裂反应的研究发现，烯烃发生多聚合反应所生成的大分子烷基正离子是产生断
裂反应的中间体。在不同的反应条件下，可能发生不同种类的断裂反应。
4）氢负离子转移反应
正碳离子有着从其他烷烃分子上摘取一个氢负离子的可能，从而使自己成为稳定的
烷烃，同时开始一个新的正碳离子。
CH3CH 3CH3CH 3
R C
CH 3C H R C H CH 3
C CH3CH 3CH3CH 3
正碳离子能够从烯烃以及较大一些聚合物分子中摘取氢负离子，这个反应称为氢负
离子转移反应。氢负离子转移反应可以解释丙烯与异丁烷烷基化时也能产生2,2,4-三甲基戊烷的原因了。
5）岐化反应
在丁烯异丁烷的烷基化产物中还可以看到少量的C7产物，这是在与C4与 C8之间发生了岐化反应所生成的。
C8H18C4H 10C5H 12C7H16
4.6反应产物的解释
1)2,2,4-三甲基戊烷在不同的烷基化原料、工艺和反应条件下都是最重要的反应产物，
约占全部反应产物的20～ 50 ％。其生成反应是叔丁基正碳离子与异丁烯共二聚后从异丁
烷摘取一个氢原子后完成的。在烷基化条件下，正丁烯可以异构化为异丁烯或叔丁基正
碳离子，丙烯也可以摘取异丁烷中的氢负离子，使异丁烷变成为叔丁基正碳离子以至异
丁烯，从而生成2,2,4-三甲基戊烷。
2）一般认为二甲基己烷是异丁烯和正丁烯共二聚后再从异丁烷上摘取氢负离子后生成
的。
3）C7和 C8的多种异构体是在二聚反应后的正碳离子阶段发生异构化反应而生成的。
该是正、异丁烯的直接二聚骨架。
4）烷基化反应产物中的重质化合物应是烯烃多聚合的产物。
++
5） C5、 C6、 C7等轻烃的生成是C12、C16等大分子正碳离子的断裂反应以及C8+正碳离子的岐化反应生成的。
6）丙烯异丁烷烷基化反应的反应产物主要是二甲基戊烷，由于正碳离子的作用，也能生
不应C7+、
成三甲基戊烷。此外，丙烯也能发生二聚、多聚反应，其正碳离子也能发生岐化、异构化和断裂反应。
有机反应和反应机理总结（二） 来源：王悦的日志 有机反应和反应机理总结（二） （5）还原反应 1乌尔夫－凯惜纳－黄鸣龙还原：将醛或酮、肼和氢氧化钾在一高沸点的溶剂如一缩二乙二醇（HOCH2CH2OCH2CH2OH，沸点245˚C）中进行反应，使醛或酮的羰基被还原成亚甲基，这个方法称为乌尔夫－凯惜纳（Wolff L−Kishner N M）－黄鸣龙方法还原。对酸不稳定而对碱稳定的羰基化合物可以用此法还原。 2去氨基还原：重氮盐在某些还原剂的作用下，能发生重氮基被氢原子取代的反应，由于重氮基来自氨基，因此常称该反应为去氨基还原反应。 3异相催化氢化：适用于烯烃氢化的催化剂有铂、钯、铑、钌、镍等，这些分散的金属态的催化剂均不溶于有机溶剂，一般称之为异相催化剂。在异相催化剂作用下发生的加氢反应称为异相催化氢化。 4麦尔外因—彭杜尔夫还原：醛酮用异丙醇铝还原成醇的一种方法。这个反应一般是在苯或甲苯溶液中进行。异丙醇铝把氢负离子转移给醛或酮，而自身氧化成丙酮，随着反应进行，把丙酮蒸出来，使反应朝产物方面进行。这是欧芬脑尔氧化法的逆反应，叫做麦尔外因—彭杜尔夫（Meerwein H－Ponndorf W）反应。5卤代烃的还原：卤代烃被还原剂还原成烃的反应称为卤代烃的还原。还原试剂很多，目前使用较为普遍的是氢化锂铝，它是个很强的还原剂，所有类型的卤代烃包括乙烯型卤代烃均可被还原，还原反应一般在乙醚或四氢呋喃（THF）等溶剂中进行。 6伯奇还原：碱金属在液氨和醇的混合液中，与芳香化合物反应，苯环被还原为1，4-环己二烯类化合物，这种反应被称为伯奇还原。 7均相催化氢化：一些可溶于有机溶剂中的催化剂称为均相催化剂。在均相催化剂作用下发生的加氢反应称为均相催化氢化。 8克莱门森还原：醛或酮与锌汞齐和浓盐酸一起回流反应。醛或酮的羰基被还原成亚甲基，这个方法称为克莱门森还原。 9罗森孟还原法：用部分失活的钯催化剂使酰氯进行催化还原生成醛。此还原法称为罗森孟（Posenmund, K. W.）还原法。 10斯蒂芬还原：将氯化亚锡悬浮在乙醚溶液中，并用氯化氢气体饱和，将芳腈加入反应，水解后得到芳醛。此还原法称为斯蒂芬（Stephen, H.）还原。 11催化氢化：在催化剂的作用下，不饱和化合物与氢发生的加氢反应称之为催化氢化。 12催化氢解：用催化氢化法使碳与杂原子（O，N，X等）之间的键断裂，称为催化氢解。苯甲位的碳与杂原子之间的键很易催化氢解。 13酮的双分子还原：在钠、铝、镁、铝汞齐或低价钛试剂的催化下，酮在非质子溶剂中发生双分子还原偶联生成频哪醇，该反应称为酮的双分子还原。 14硼氢化-还原反应：烯烃与甲硼烷作用生成烷基硼的反应称为烯烃的硼氢化反
烷基化反应的机理 石油炼制过程中的烷基化反应是指在酸性催化剂的作用下，烷烃分子与烯烃分子的化学加成反应，在反应过程中烷烃分子中的活泼氢原子的位置被烯烃所取代。由于异构烷烃中叔碳原子上的氢原子比正构烷烃中伯碳原子上的氢原子活泼得多，因此参加烷基化反应的烷烃为异构烷烃，一般特指异丁烷。 烷基化原料是以催化裂化液化气中异丁烷和异丁烯、丁烯-1为主。烷基化常用的酸性催化剂有硫酸、氢氟酸、三氯化铝等，本装置使用的催化剂为硫酸。 正碳离子的概念 在研究各种有机化学反应的时候，人们发现各种有机反应中间产物大体可以分为3种类型：自由基、阳离子、阴离子。烷基化反应属于其中的阳离子反应，即生成了正碳离子。随着人们对烷基化反应机理的不断探索与认识的日渐成熟，人们普遍接收的是正碳离子——链式反应机理。 所谓正碳离子是一个带正电荷的碳原子，它只有6个外层电子，是缺电荷的，其通式可以写为： 围绕正碳离子的取代物可以是氢原子，也可以是甲基基团，其四种形式分别为： 其稳定性从左到右依次增大，也就是说叔碳原子的正碳离子是最稳定的。这里所说的稳定性是相对而言的，总体来说，各种正碳离子都是极不稳定的，很容易进一步参与反应。只有当其与另一对电子成键以后，也就是说，当这个碳原子周围有了8个电子以后，它才能说是真正稳定了。 正碳离子与另一对电子成键的最常见的形式是加合一个负离子。这是正碳离子的最后一步反应，但却开始了另一个正离子的进程。 正碳离子的化学行为 以酸为催化剂的烷基化反应中，酸所提供的氢质子与烯烃的加成反应是产生正碳离子的主要反应。 C H H H CH 3 CH 3 CH 3CH 3 CH 3 CH 3 H H H C C C C
本文整理出常见的有机人名反应80多个，共计约100页，大部分内容在竞赛考察范围之内。全国初赛有机难度虽然有所降低，但有能力冲刺决赛的选手对于有机反应必须熟练掌握，熟记反应实例与机理。熟记有机人名反应不仅是化学竞赛的要求，也是考研的重要内容，更是对化学先驱们的尊重与缅怀。 索引： Arbuzov反应 Arndt-Eister反应 Baeyer-Villiger 氧化 Beckmann 重排 Birch 还原 Bischler-Napieralski 合成法 Bouveault-Blanc还原 Bucherer 反应 Cannizzaro 反应 Chichibabin 反应 Claisen 酯缩合反应 Claisen-Schmidt 反应 Clemmensen 还原 Combes 合成法 Cope 重排 Cope 消除反应 Curtius 反应 Dakin 反应 Darzens 反应 Demjanov 重排 Dieckmann 缩合反应 Elbs 反应 Eschweiler-Clarke 反应 Favorskii 反应 Favorskii 重排 Friedel－Crafts烷基化反应 Friedel－Crafts酰基化反应 Fries 重排 Gabriel 合成法 Gattermann 反应 Gattermann-Koch 反应 Gomberg-Bachmann 反应 Hantzsch 合成法 Haworth 反应 Hell-V olhard-Zelinski 反应 Hinsberg 反应 Hofmann 烷基化 Hofmann 消除反应 Hofmann 重排(降解)
Houben-Hoesch 反应Hunsdiecker 反应 Kiliani 氰化增碳法Knoevenagel 反应 Knorr 反应 Koble 反应 Koble-Schmitt 反应Leuckart 反应 Lossen反应 Mannich 反应 Meerwein-Ponndorf 反应Meerwein-Ponndorf 反应Michael 加成反应Norrish I和II 型裂解反应Oppenauer 氧化 Paal-Knorr 反应 Pictet-Spengler 合成法Pschorr 反应Reformatsky 反应 Reimer-Tiemann 反应Reppe 合成法 Robinson 缩环反应Rosenmund 还原 Ruff 递降反应Sandmeyer 反应Schiemann 反应 Schmidt反应 Skraup 合成法Sommelet-Hauser 反应Stephen 还原 Stevens 重排 Strecker 氨基酸合成法Tiffeneau-Demjanov 重排Ullmann反应 Vilsmeier 反应 Wagner-Meerwein 重排Wacker 反应 Williamson 合成法 Wittig 反应 Wittig-Horner 反应 Wohl 递降反应 Wolff-Kishner-黄鸣龙反应Yurév 反应 Zeisel 甲氧基测定法
正构烷烃临氢异构化反应的研究综述 摘要：综述了近年来正构烷烃在分子筛为载体的双功能催化剂上临氢异构化反应机理的研究进展，介绍了单分子机理、双分子机理、孔口机理及锁匙机理。同时，综述了近年来临氢异 构催化剂的发展，介绍了β分子筛、丝光沸石、SAPO 系列分子筛、固体超强酸等为载体的双 功能催化剂。最后，对反应机理在制备新型催化剂领域的应用以及新型复合材料在这一领域的 应用前景做了展望。 关键词：正构烷烃，临氢异构，反应机理，催化剂 1 前言 随着环保法规的要求日益严格以及人们环保意识的增强，石油产品的质量规格日益提高，人们对清洁汽油、柴油和润滑油等产品的需求不断增加，因而加氢异构化作为生产优质石油产品的技术越来越受到人们的重视。在汽油的生产中，利用加氢异构化技术可以提高辛烷值；在柴油和润滑油的生产中，通过加氢异构化可以降低凝点或倾点，改善润滑油的粘温性质，同时保持较高的产品收率。加氢异构化技术还可以改善产品的结构。现代炼油工业为了充分利用石油资源，对重质油的加工越来越多，在重油的加氢裂化工艺中，提高催化剂的异构化性能可以多产中间馏分油。因此，对于烷烃的临氢异构化反应进行深入的研究，了解异构化反应的途径，揭示反应规律，可为催化剂的设计提供更好的思路，具有十分重要的意义。 2 临氢异构反应机理 2.1 单分子反应机理 正构烷烃在双功能催化剂上进行加氢异构化反应，部分通过烷基正碳离子中间体进行。其中，异构化反应可通过两条途径来实现[1]：(1)烷基迁移，即A型异构化；(2)质子角-角迁移，即B型异构化，如图1所示。其中A型异构化机理能够改变侧链的位置，但不改变分子中伯、仲、叔和季碳的原子个数，经历了一个烷基正碳离子环化过程，生成角状质子化的环丙烷结构的中间体(简称CPCP)，随后环丙烷开环；而B型异构化机理能够改变支链度，随之改变分子中伯、仲、叔和季碳的原子个数，通常发生在CPCP开环之前，质子先进行角-角迁移，然后经过取代质子化环丁烷(简称CPCB)生成乙基侧链的烃。由于角-角迁移需较高的能量，因此，B型异构化比A型反应慢。 图1 烷基正碳离子A型和B型异构化机理 通常认为，单分子异构化反应机理按照环丙烷正碳离子机理(PCP)进行，如图2所示。
1.A rndt-Eister 反应 酰氯与重氮甲烷反应，然后在氧化银催化下与水共热得到酸。 反应机理 重氮甲烷与酰氯反应首先形成重氮酮（1），（1）在氧化银催化下与水共热，得到酰基卡宾（2），（2）发生重排得烯酮（3），（3）与水反应生成酸，若与醇或氨（胺）反应，则得酯或酰胺。 反应实例
2.Baeyer----Villiger 反应 反应机理 过酸先与羰基进行亲核加成，然后酮羰基上的一个烃基带着一对电子迁移到-O-O-基团中与羰基碳原子直接相连的氧原子上，同时发生O-O键异裂。因此，这是一个重排反应 具有光学活性的3---苯基丁酮和过酸反应，重排产物手性碳原子的枸型保持不变，说明反应属于分子内重排： 不对称的酮氧化时，在重排步骤中，两个基团均可迁移，但是还是有一定的选择性，按迁移能力其顺序为： 醛氧化的机理与此相似，但迁移的是氢负离子，得到羧酸。 反应实例
酮类化合物用过酸如过氧乙酸、过氧苯甲酸、间氯过氧苯甲酸或三氟过氧乙酸等氧化，可在羰基旁边插入一个氧原子生成相应的酯，其中三氟过氧乙酸是最好的氧化剂。这类氧化剂的特点是反应速率快，反应温度一般在10~40℃之间，产率高。 3.Beckmann 重排 肟在酸如硫酸、多聚磷酸以及能产生强酸的五氯化磷、三氯化磷、苯磺酰氯、亚硫酰氯等作用下发生重排，生成相应的取代酰胺，如环己酮肟在硫酸作用下重排生成己内酰胺：
反应机理 在酸作用下，肟首先发生质子化，然后脱去一分子水，同时与羟基处于反位的基团迁移到缺电子的氮原子上，所形成的碳正离子与水反应得到酰胺。 迁移基团如果是手性碳原子，则在迁移前后其构型不变，例如： 反应实例
十、反应和反应机理 有机反应：在一定的条件下，有机化合物分子中的成键电子发生重新分布，原有的键断裂，新的键形成，从而使原分子中原子间的组合发生了变化，新的分子产生。这种变化过程称为有机反应（organic reaction）。 一级反应：在动力学上，将反应速率只取决于一种化合物浓度的反应称为一级反应。 二级反应：在动力学上，将反应速率取决于两种化合物浓度的反应称为二级反应。 按化学键的断裂和生成分类 协同反应：在反应过程中，旧键的断裂和新键的形成都相互协调地在同一步骤中完成的反应称为协同反应。协同反应往往有一个环状过渡态。它是一种基元反应。 自由基型反应：由于分子经过均裂产生自由基而引发的反应称为自由基型反应。自由基型反应分链引发、链转移和链终止三个阶段：链引发阶段是产生自由基的阶段。由于键的均裂需要能量，所以链引发阶段需要加热或光照。链转移阶段是由一个自由基转变成另一个自由基的阶段，犹如接力赛一样，自由基不断地传递下去，像一环接一环的链，所以称之为链反应。链终止阶段是消失自由基的阶段，自由基两两结合成键，所有的自由基都消失了，自由基反应也就终止了。 离子型反应：由分子经过异裂生成离子而引发的反应称为离子型反应。离子型反应有亲核反应和亲电反应，由亲核试剂进攻而发生的反应称为亲核反应，亲核试剂是对原子核有显著亲和力而起反应的试剂。由亲电试剂进攻而发生的反应称为亲电反应。亲电试剂是对电子有显著亲合力而起反应的试剂。 按反应物和产物的结构关系分类 加成反应：两个或多个分子相互作用，生成一个加成产物的反应称为加成反应。 取代反应：有机化合物分子中的某个原子或基团被其它原子或基团所置换的反应称为取代反应。 重排反应：当化学键的断裂和形成发生在同一分子中时，会引起组成分子的原子的配置方式发生改变，从而形成组成相同，结构不同的新分子，这种反应称为重排反应。 消除反应：在一个有机分子中消去两个原子或基团的反应称为消除反应。可以根据两个消去基团的相对位置将其分类。若两个消去基团连在同一个碳原子上，称为1,1-消除或α-消除；两个消去基团连在两个相邻的碳原子上，则称为1,2-消除或β-消除；两个消去基团连在1,3位碳原子上，则称为1,3-消除或γ-消除。其余类推。 氧化还原反应：有机化学中的氧化和还原是指有机化合物分子中碳原子和其它原子的氧化和还原，可根据氧化数的变化来确定。氧化数升高为氧化，氧化数降低为还原。氧化和还原总是同时发生的，由于有机反应的属性是根据底物的变化来确定的，因此常常将有机分子中碳原子氧化数升高的反应为氧化反应，碳原子氧化数降低的反应为还原反应。有机反应中，多数氧化反应表现为分子中氧的增加或氢的减少，多数还原反应表现为分子中氧的减少或氢的增加。
偶氮苯顺反异构化机理研究进展 王罗新1,2 王晓工 2 * (1武汉科技学院 武汉 430073； 2清华大学化工系高分子研究所 北京 100084) 摘要 偶氮苯的光致顺反异构化是许多偶氮类功能材料光响应的基础。近年来，偶氮苯的顺反异构化机理受到了广泛关注。本文综述了有关偶氮苯顺反异构化机理的一些最新研究进展，针对偶氮苯光致异构化过程中有争议的旋转和反转机理问题，从争论的起源到目前的研究结论进行了系统总结，同时也提出了一些尚需深入研究的问题。 关键词偶氮苯异构化机理光响应性 Progress of the Trans-Cis Isomerization Mechanism of Azobenzene Wang Luoxin1, 2, Wang Xiaogong2 * (Wuhan Universtity of Science and Engineering, Wuhan 430073; Institute of Polymer Science and Engineering, Department of Chemical Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084) Abstract: The trans-cis photoisomerization of azobenzene is the basis of photo-responsive properties of many azo-functional materials. The isomerization mechanism has drawn extensive attention recently. This paper reviews the recent research progress in the isomerization mechanism of azobenzene. A comprehensive summary, from the original argument to the present research state, has been given to the open question about the rotation and inversion mechanisms of the photoisomerization. Some relevant problems necessary to be further studied are put forward at the same time. Key words: Azobenzene, Isomerization, Mechanism, Photoresponsive 偶氮苯及其衍生物是目前世界上使用量最大的一类染料。近年来，偶氮苯的光响应特性使其在许多领域表现出巨大的应用潜力。偶氮苯分子存在顺式和反式两种异构体。在特定波长的紫外光照射下，反式构型的偶氮苯会转变为顺式构型；在可见光或热作用下，顺式构型可回复到反式构型。两种构型的偶氮苯分子具有明显不同的紫外可见吸收光谱。同时，两者的立体结构、偶极矩等一些物理和化学性质亦存在明显差异。目前，偶氮苯顺反异构体的不同特性，以及顺反异构化诱导产生的各种光响应现象，引起了广泛的关注。含偶氮基元的光响应性材料表现出很多独特的性能，如光动力纳微米机械[1,2]、光驱动分子开关[3]、信息存储[4]、表面起伏光栅及命令表面[5,6]、非线性光学材料及光子材料[7~9]等。最近，随着各种偶氮苯类材料奇特性质的不断发现，偶氮苯分子的结构[10~12]、光谱特性[13,14]、异构化机理[15~20]、激发态衰减动力学过程[21~29]等重新引起了人们的极大兴趣。 1 偶氮苯热致顺反异构化机理 相对于偶氮苯的光异构化，偶氮苯的热异构化机理较为简单。但已有的相关文献对于偶氮苯分子的国家自然基金重点项目（50533040）
一、Arbuzow反应(重排) 亚磷酸三烷基酯作为亲核试剂与卤代烷作用，生成烷基膦酸二烷基酯和一个新的卤代烷： 卤代烷反应时，其活性次序为：R'I >R'Br >R'Cl。除了卤代烷外，烯丙型或炔丙型卤化物、a-卤代醚、a- 或 b-卤代酸酯、对甲苯磺酸酯等也可以进行反应。当亚酸三烷基酯中三个烷基各不相同时，总是先脱除含碳原子数最少的基团。 本反应是由醇制备卤代烷的很好方法，因为亚磷酸三烷基酯可以由醇与三氯化磷反应制得： 如果反应所用的卤代烷 R'X 的烷基和亚磷酸三烷基酯 (RO)3P 的烷基相同（即 R' = R），则Arbuzow反应如下： 这是制备烷基膦酸酯的常用方法。 除了亚磷酸三烷基酯外，亚膦酸酯 RP(OR')2和次亚膦酸酯 R2POR' 也能发生该类反应，例如：
反应机理 一般认为是按 S N2 进行的分子内重排反应： 反应实例 二、Arndt-Eister 反应 酰氯与重氮甲烷反应，然后在氧化银催化下与水共热得到酸。 反应机理
重氮甲烷与酰氯反应首先形成重氮酮（1），（1）在氧化银催化下与水共热，得到酰基卡宾（2），（2）发生重排得烯酮（3），（3）与水反应生成酸，若与醇或氨（胺）反应，则得酯或酰胺。 反应实例 三、Baeyer----Villiger 反应 反应机理 过酸先与羰基进行亲核加成，然后酮羰基上的一个烃基带着一对电子迁移到-O-O-基团中与羰基碳原子直接相连的氧原子上，同时发生O-O键异裂。因此，这是一个重排反应
具有光学活性的3---苯基丁酮和过酸反应，重排产物手性碳原子的枸型保持不变，说明反应属于分子内重排： 不对称的酮氧化时，在重排步骤中，两个基团均可迁移，但是还是有一定的选择性，按迁移能力其顺序为： 醛氧化的机理与此相似，但迁移的是氢负离子，得到羧酸。 反应实例
一、异构化原理 芳烃异构化反应是指在一定的温度、压力，临氢状态和催化剂作用下，将含贫对二甲苯（PX〈1％）的混合二甲苯转化为二甲苯的四种异构体（PX、MX、OX、EB）接近平衡的催化异构过程。其目的是为了降低吸附塔进料中乙苯的含量，提高对二甲苯的浓度，多生产对二甲苯产品。 二、催化剂性能介绍 二甲苯异构化采用法国Exxon Mobil的XyMax工艺。催化剂型号为EM-4500T/B,它是由氧化铝和丝光沸石为载体的载铂双功能催化剂。催化剂上层酸性比较强，主要是乙苯脱乙基转化成苯；下层金属功能比较强，主要是二甲苯异构。反应过程中乙苯转化率比较高，二甲苯损失率比较小。 主反应： 二甲苯异构化；乙苯加氢脱乙基生成苯和乙烷；乙苯通过环烷桥转化成二甲苯 副反应（造成C8A环损）： 二甲苯歧化反应生成甲苯/C9或C10/苯；二甲苯加氢脱烷基生成甲苯与甲烷；加氢开环裂解 异构化反应条件： 三、EM-4500与SKI-100A性能对比 石科院研制的SKI-100A乙苯脱乙基催化剂2005年7月应用在洛阳石化芳烃装置上，2006年5月对催化剂进行了标定。两种催化剂标定情况对比如下：
从表中的数据对比可以看出进口催化剂有以下几点优势： 1、空速高：装置负荷一定的情况下，催化剂装填量少，反应器体积小。 2、轻烃比小：循环氢量少，循环氢压缩机体积小。 3、EB转化率高、C8A环损低：二甲苯产量大，PX产率高。 与国产异构化催化剂相比，使用进口催化剂，最大的优势是设备及管线规格小，可以减少了设备大型化的难度并节约投资。催化剂价格虽然贵，但是装填量少，而且二甲苯产率高。 但是使用Exxon Mobil的催化剂，反应压力比较高，反应温度也高一些，能耗高一些。 四、催化剂硫化 异构化催化剂在使用初期，要进行预硫化和钝化。预硫化的目的是通过向反应器内注硫来抑制催化剂的金属功能，控制开工阶段的反应温升，防止床层飞温；钝化是通过缓慢提高反应苛刻度，使催化剂少量积炭来抑制其酸性功能，减少芳环损失，提高C8A产率。 对于EM4500催化剂而言硫是暂时性毒物，硫化使催化剂暂时中毒，降低新鲜催化剂的初始活性，降低加氢和裂解反应、控制反应器温升。催化剂上的硫随着装置的运行会逐渐从高分顶部排出。钝化时间短，钝化完成以后，应尽快调整到正常的操作条件。预硫化和钝化对催化剂的寿命影响很小。
-` 烷基化反应的机理 石油炼制过程中的烷基化反应是指在酸性催化剂的作用下，烷烃分子与烯烃分子的 化学加成反应，在反应过程中烷烃分子中的活泼氢原子的位置被烯烃所取代。由于异构 烷烃中叔碳原子上的氢原子比正构烷烃中伯碳原子上的氢原子活泼得多，因此参加烷基 化反应的烷烃为异构烷烃，一般特指异丁烷。 烷基化原料是以催化裂化液化气中异丁烷和异丁烯、丁烯-1 为主。烷基化常用的酸 性催化剂有硫酸、氢氟酸、三氯化铝等，本装置使用的催化剂为硫酸。 4.1 正碳离子的概念 在研究各种有机化学反应的时候，人们发现各种有机反应中间产物大体可以分为3种类型：自由基、阳离子、阴离子。烷基化反应属于其中的阳离子反应，即生成了正碳 离子。随着人们对烷基化反应机理的不断探索与认识的日渐成熟，人们普遍接收的是正 碳离子——链式反应机理。 所谓正碳离子是一个带正电荷的碳原子，它只有6个外层电子，是缺电荷的，其通式 可以写为： C 围绕正碳离子的取代物可以是氢原子，也可以是甲基基团，其四种形式分别为： H H H CH3 H C H CH3 C H CH3 C CH3CH3 C CH3 其稳定性从左到右依次增大，也就是说叔碳原子的正碳离子是最稳定的。这里所说 的稳定性是相对而言的，总体来说，各种正碳离子都是极不稳定的，很容易进一步参与 反应。只有当其与另一对电子成键以后，也就是说，当这个碳原子周围有了8个电子以后，它才能说是真正稳定了。 正碳离子与另一对电子成键的最常见的形式是加合一个负离子。这是正碳离子的最 后一步反应，但却开始了另一个正离子的进程。 4.2正碳离子的化学行为 以酸为催化剂的烷基化反应中，酸所提供的氢质子与烯烃的加成反应是产生正碳离 子的主要反应。
目录 第一部分有机化学重要反应和机理 (1) Arbuzov 反应 (1) Arndt-Eister 反应 (2) Baeyer-Villiger 反应 (2) Beckmann 重排 (4) Birch 还原 (4) Bouveault---Blanc 还原 (5) Bamberger,E.重排 (6) Berthsen,A.Y 吖啶合成法 (7) Bucherer反应 (8) Cannizzaro 反应 (9) Chichibabin 反应 (10) Claisen 酯缩合反应 (11) Claisen—Schmidt 反应 (12) Claisen 重排 (13) Clemmensen 还原 (15) Combes 喹啉合成法 (15) Cope 消除反应 (16) Cope 重排 (17) Curtius 反应 (18) Crigee,R 反应 (19) Dakin 反应 (20) Elbs 反应 (21) Edvhweiler-Clarke 反应 (21) Elbs,K.过硫酸钾氧化法 (22) Favorskii 反应 (23) Favorskii 重排 (24) Friedel-Crafts 烷基化反应 (24) Friedel-Crafts 酰基化反应 (25) Fries 重排 (26) Fischer,O-Hepp,E 重排 (27) Gabriel 合成法 (27) Gattermann 反应 (28)
Gattermann-Koch 反应 (29) Gomberg-Bachmann 反应 (29) Hantzsch 合成法 (30) Haworth 反应 (31) Hell-Volhard-Zelinski 反应 (31) Hinsberg 反应 (32) Hofmann 烷基化 (32) Hofmann重排 (33) Hofmann 消除反应 (34) Houben-Hoesch 反应 (35) Hunsdieecker 反应 (35) Kiliani 氯化增碳法 (36) Knoevenagel 反应 (36) Koble 反应 (37) Koble-Schmitt 反应 (37) Kolbe,H.Syntbexis of Nitroparsffini 合成 (38) Leuckart 反应 (39) Lossen 反应 (39) Mannich 反应 (40) Meerwein-Ponndorf 反应 (41) Michael 加成反应 (42) Martius,C.A. 重排 (42) Norrish Ⅰ和Ⅱ型裂 (43) Oppenauer 氧化 (44) Orton,K.J.P 重排 (45) Paal-Knorr 反应 (45) Pschorr 反应 (46) Prileschajew,N.反应 (47) Prins,H.J 反应 (48) Pinacol-Pinacolone Rearrangement 重排 (49) Perkin,W.H 反应 (49) Pictet-Spengler 合成法-异喹啉 (50) Reformatsky 反应 (51) Reimer-Tiemann 反应 (52) Reppe 合成法 (53) Robinson 缩环反应 (53) Rosenmund 还原 (54)
异构化 中文名称：异构化 英文名称：isomerization 定义：一种同分异构体与另一种同分异构体相互转化的作用或过程。 改变化合物的结构而不改变其组成和分子量的过程。一般指有机化合物分子中原子或基团的位置的改变。常在催化剂的存在下进行。 催化剂 主要有下列几类：①弗瑞德－克来福特型催化剂，常用的有三氯化铝-氯化氢、氟化硼-氟化氢等。这类催化剂活性高，所需反应温度低，用于液相异构化，如正丁烷异构化为异丁烷，二甲苯的异构化等。②以固体酸为载体的贵金属催化剂，如铂-氧化铝、铂-分子筛、钯-氧化铝等。这类催化剂属于双功能催化剂,其中金属组分起加氢和脱氢作用，固体酸起异构化作用。采用这类催化剂时，反应需在氢存在下进行，故也称临氢异构化催化剂，用于气相异构化。烷烃、烯烃、芳烃、环烷烃的异构化也可采用。尤其是乙苯异构化为二甲苯和环烷烃的异构化只有这类催化剂有效。其优点是结焦少，使用寿命长。③以固体酸为载体的非贵金属催化剂，如镍-分子筛等，一般也需有氢存在，用于气相异构化,但不能使乙苯异构化成二甲苯。④ZSM-5分子筛催化剂,主要用于二甲苯的气相或液相异构化。 过程条件 异构化是可逆反应，反应常常可进行到接近平衡转化率。由于反应热效应很小，温度对平衡组成影响不甚显著，但低温操作有利于减少副反应。液相异构化反应温度一般为90～150°C。气相异构化反应温度则为300~500°C。气相非临氢异构化可在低压（约0.3MPa）下进行，气相临氢异构化则需较高压力(2.0～2.5Mpa)下进行。氢烃摩尔比为5～20:1,过量氢气可循环使用。气相异构化可采用固定床反应器，液相均相异构化可用塔式反应器，非均相异构化则可用涓流床反应器。
异丙醇脱氢制丙酮所采用的催化剂及其设计原理 张若杰 1201班 化学工程 01201208170114 一、反应机理 脱氢反应是脱氢催化剂（Dehydrogenation catalysts ）下进行的气固相催化反应，且反应是吸热的。在异丙醇分子中由于羟基的影响，α-H 比较活泼，容易发生脱氢。 常压200-300℃，异丙醇在催化剂表面，脱氢吸热生成丙酮，并产生大量氢气。本反应主要涉及两个过程。温度适中时，发生主反应： ()()↑+?→? 22323H CO CH CHOH CH （1） 起始时，由于异丙醇的加入，汽化需要吸收大量的热，导致反应温度降低，发生 副反应： ()()()O H COCH CHCH CH CHOH CH CO CH 232232323+?→?+ （2） 温度过高时，发生异丙醇分子内脱水，生成异丙醚: ()()()O H CH CHOCH CH CHOH CH 2232332+?→? （3） 因此温度控制的是否得当是生成目的产物的关键。 二、反应热力学分析 查有关手册得298K 各相关物质的 f H ?和 f G ?值于下表：（kcal/mol ） 求出各反应在298K 的r H ?、r G ?和Kp 值列于下表： 由方程??? ? ??-?=211211ln T T R H Kp Kp r 求出多个温度的Kp 值列于下表：
由上表数据可知，高温、低压有利异丙醇脱氢生成丙酮的反应。 三、分子反应机理 反应物分子先被催化剂上的金属离子Mn+作用而脱去H-（发生C-H键异裂），随后再脱去H+而成不饱和键。要求反应分子交易极化产生Cδ+—Hδ-,催化剂也需要有极化能力的金属离子Mn+用来脱去H-，同时具有负电荷的O2-,以接受H-。因此这类机理类似于酸碱催化。 四、催化剂的选择 在反应过程中，反应温度随催化剂的不同而不同。异丙醇脱氢反应是一简单反应，工业上大多采用气相反应，原料在气相条件下流过列管式固定床反应器，发生脱氢反应，常用铜锌系催化剂。典型的工艺条件为反应压力0．2～0．3 MPa，反应温度200～300℃，异丙醇单程转化率(摩尔分数)大于6O%，产品丙酮对异丙醇总收率(摩尔分数)大于95.5%。 所用催化剂有铜、银、铂、钯等金属以及过渡金属的硫化物，负载于惰性载体上，反应在管式反应器中进行，温度400～600℃。在使用氧化锌-氧化锆、铜-铬氧化物或铜-二氧化硅催化剂时，脱氢温度降低为300～500℃。
有机化学中用来研究反应机理的方法
有机反应机制的研究方法 有机化学中用来解释反应机理的传统方法主要集中在Kinetics和Dynamics两方面，即理解势能面、深入研究分子运动和碰撞、测定活化参数、测定速率常数、确定某个反应机理中一系列化学步骤的顺序、确定反应限速步骤和决速步骤。 研究机理的关键目的是反应机理知识可以对如何在原子或分子水平上操纵物质给出最快速的洞察，而不是依靠运气来获得偶然性的变化从而获得想要的结果。由于动力学在辨别机理方面起着关键作用，所以动力学是整个有机反应机理研究领域中最重要的分支之一。 传统的反应机理研究方法除了动力学分析之外，还有同位素效应、结构-功能分析等。这些都是研究有机反应机理的标准实验工具，然后实验化学家可以根据其想象力和化学创造性，设计出一些完全不同于之前出现过的研究方法。因此，本文总结了一些最为常见的方法。首先分析最简单的实验，例如产物和中间体的鉴定。但也会分析一些更为微妙、精细的实验，如交叉和同位素置乱（cross-over and isotope scrambling）实验。 1.改变反应物结构以转变或捕获预想的中间体 有时可以通过合成一种类似于所研究的反应物的新反应物来破译中间体的性质，但是这需要所预测的中间体能以一种可预想的方式进行反应。没有标准的方式来处理这一类实验，所以实验者必须根
据具体实验情况来设计实验。下面以酶反应作为此方法的应用实例。 Lin[1]等人设计了一种转变中间体的方法。扁桃酸消旋化酶可使扁桃酸根离子的对映体（2-羟基苯甲酸）互换。位于羧酸跟α位的碳负离子被认为是中间体。为了测试此中间体是否存在，作者合成设计了扁桃酸跟离子的类似物i，并用酶对其进行了外消旋化。其过程是首先形成碳负离子，然后经过溴化物的1,6-消除，最后经过互变异构化，分离得到产物ii。此结果支持了在扁桃酸根离子路径中碳负离子中间体iii的存在。 2.捕获实验和竞争实验 鉴定中间体的一种常见方法是通过加入额外的试剂来捕获中间体。目前存在着几种自由基不伙计，许多好的亲核试剂是半衰期很短的亲电试剂（如碳正离子）的可行的捕获剂。必须以自己的化学知识来设计捕获中间体（如碳正离子、卡宾等）的捕获剂。但是活泼中间体的半衰期很短，所以捕获剂必须是具有很高的活性，并能与活泼中间体的标准反应路径进行竞争。同样，因为捕获反应是典
1．Arbuzov 反应 卤代烷反应时，其活性次序为：R'I >R'Br >R'Cl。除了卤代烷外，烯丙型或炔丙型卤化物、a-卤代醚、a- 或 b-卤代酸酯、对甲苯磺酸酯等也可以进行反应。当亚酸三烷基酯中三个烷基各不相同时，总是先脱除含碳原子数最少的基团。 本反应是由醇制备卤代烷的很好方法，因为亚磷酸三烷基酯可以由醇与三氯化磷反应制得： 一般认为是按 S N2 进行的分子内重排反应： 2．Arndt-Eister 反应 酰氯与重氮甲烷反应，然后在氧化银催化下与水共热得到酸。 重氮甲烷与酰氯反应首先形成重氮酮（1），（1）在氧化银催化下与水共热，得到酰基卡宾（2），（2）发生重排得烯酮（3），（3）与水反应生成酸，若与醇或氨（胺）反应，则得酯或酰胺。 3．Baeyer----Villiger 反应
过酸先与羰基进行亲核加成，然后酮羰基上的一个烃基带着一对电子迁移到-O-O-基团中与羰基碳原子直接相连的氧原子上，同时发生O-O键异裂。因此，这是一个重排反应 具有光学活性的3---苯基丁酮和过酸反应，重排产物手性碳原子的枸型保持不变，说明反应属于分子内重排： 不对称的酮氧化时，在重排步骤中，两个基团均可迁移，但是还是有一定的选择性，按迁移能力其顺序为： 4．Beckmann 重排 肟在酸如硫酸、多聚磷酸以及能产生强酸的五氯化磷、三氯化磷、苯磺酰氯、亚硫酰氯等作用下发生重排，生成相应的取代酰胺，如环己酮肟在硫酸作用下重排生成己内酰胺： 在酸作用下，肟首先发生质子化，然后脱去一分子水，同时与羟基处于反位的基团迁移到缺电子的氮原子上，所形成的碳正离子与水反应得到酰胺。
烷基化反应 专 题 报 告 班级： 学号： 姓名： 完成日期：
烷基化反应专题报告 前言 随着我国国民经济可持续发展国策的实施，汽车排放尾气对空气的污染问题成为我们关注的焦点，我国石油炼制工业面临的最关键问题就是如何生产符合国家日益严格的环保标准的清洁燃料，以满足国内交通行业和市场的需求。 石油炼制过程中的烷基化反应是指在酸性催化剂的作用下，烷烃分子与烯烃分子的化学加成反应，在反应过程中烷烃分子中活泼氢原子的位置被悉听所取代，由于异构烷烃中叔碳原子上的氢原子比正构烷烃中碳原子上的氢原子活泼的多，因此参加烷基化反应烷烃。反应生成异辛烷（烷基化汽油）的催化反应过程。 烷基化汽油具有以下特点：该种汽油具有辛烷值高(RON95～98) 、敏感性低(RON 与MON 之差一般≤3) 康保性能好；蒸汽压低、燃烧热值高、不含烯烃芳烃硫含量也低。燃烧完全而清洁，不污染环境等优点，是航空汽油和车用汽油的理想调和油。真是由于烷基化的各种优点，使它成为石油加工过程的重要过程之一，越来越受到广泛关注。 烷基化原理及影响因素 一、烷基化原理 碳四烷基化遵循正碳离子反应机理，其过程主要包含四个步骤： 步骤1：叔丁基正碳离子的生成
步骤2：叔丁基正碳离子与丁烯加成生成碳八正碳离子 叔丁基正碳离子与不同的丁烯异构体进行烷基化反应可以生成不同的碳八正碳离子。 TMP+和DMH+分别是三甲基戊烷和二甲基己烷的正碳离子。TMP组分是烷基化油中的理想组分，具有较高的辛烷值（RON 100~109），而DMH的辛烷值较低（RON 55~76），DMH组分的大量存在会降低烷基化油的品质。 步骤3：碳八正碳离子的异构 生成的碳八正碳离子会通过氢转移或甲基转移而生成更稳定的正碳离子。 步骤4：氢转移形成碳八异构烷烃
重要有机反应 及 机理集锦
1.Arbuzov 反应 亚磷酸三烷基酯作为亲核试剂与卤代烷作用，生成烷基膦酸二烷基酯和一个新的卤代烷： 卤代烷反应时，其活性次序为：R'I >R'Br >R'Cl。除了卤代烷外，烯丙型或炔丙型卤化物、a-卤代醚、a- 或b-卤代酸酯、对甲苯磺酸酯等也可以进行反应。当亚酸三烷基酯中三个烷基各不相同时，总是先脱除含碳原子数最少的基团。 本反应是由醇制备卤代烷的很好方法，因为亚磷酸三烷基酯可以由醇与三氯化磷反应制得： 如果反应所用的卤代烷R'X 的烷基和亚磷酸三烷基酯(RO)3P 的烷基相同（即R' = R），则Arbuzov 反应如下： 这是制备烷基膦酸酯的常用方法。 除了亚磷酸三烷基酯外，亚膦酸酯RP(OR')2和次亚膦酸酯R2POR' 也能发生该类反应，例如：
一般认为是按S N2 进行的分子内重排反应： 反应实例 2.Arndt-Eister 反应 酰氯与重氮甲烷反应，然后在氧化银催化下与水共热得到酸。 反应机理 重氮甲烷与酰氯反应首先形成重氮酮（1），（1）在氧化银催化下与水共热，得到酰基卡宾（2），（2）发生重排得烯酮（3），（3）与水反应生成酸，若与醇或氨（胺）反应，则得酯或酰胺。
3.Baeyer----Villiger 反应 反应机理 过酸先与羰基进行亲核加成，然后酮羰基上的一个烃基带着一对电子迁移到-O-O-基团中与羰基碳原子直接相连的氧原子上，同时发生O-O键异裂。因此，这是一个重排反应 具有光学活性的3---苯基丁酮和过酸反应，重排产物手性碳原子的枸型保持不变，说明反应属于分子内重排： 不对称的酮氧化时，在重排步骤中，两个基团均可迁移，但是还是有一定的选择性，按迁移能力其顺序为： 醛氧化的机理与此相似，但迁移的是氢负离子，得到羧酸。
第4章烷基化反应 §4－1 C-烷基化反应 一、芳环上的C-烷基化反应 1．烷基化剂：卤代烷，烯烃，醇，醛，酮 2．催化剂：Lewis酸：AlCl3> SbCl5 >FeCl3> BF3> ZnCl2——卤烷，烯烃质子酸：HF > H2SO4> H3PO4——醇，醛，酮，烯烃 3．反应历程：芳香族亲电取代 4．反应特点： （1）连串反应 （2）可逆反应－烷基的转移和岐化 *苯过量
（3）烷基重排 （4）取代苯环再次引入烷基时的位置与反应条件有关温和条件下：亲电取代反应规律 强烈条件下：非规律性产物 5．反应实例： （1）用卤烷的烷基化反应 ——长碳链烷基苯的合成：十二烷基苯 *催化剂：AlCl3 **重排 （2）用烯烃的烷基化反应 *催化剂：AlCl3-HCl, BF3 or 载于硅藻土上的H3PO4 **苯过量 （3）用醇的烷基化反应
（4）用醛酮的烷基化反应 ——制备二芳基或三芳甲烷衍生物 二、活泼亚甲基化合物的烷基化反应——强碱催化 三、炔烃的烷基化反应
§4－2 N-烷基化反应 一、取代型N-烷基化反应 机理： RZ—烷基化剂Z=-OH, -X, -OSO3H 醇：活性弱，强酸(HX, H2SO4, H3PO4)催化，高温(200℃)，价廉：甲醇，乙醇，异丙醇，丁醇——活泼胺 卤烷：活性高，价格较高，不可逆反应，生成卤化氢（成盐），加碱（氢氧化钙，氢氧化钠，碳酸钠）中和—引入长碳链烷基，不活泼胺或季胺化 强酸的酯类：(RO)3PO, (RO)2SO2——活性强，价格最高，有毒 脂肪胺>卞胺>芳胺 实例： （1）醇
（2）卤烷 （3）酯 二、加成型N-烷基化反应——亲电加成 烷基化剂：烯烃衍生物—丙稀睛，丙烯酸，丙烯酸酯 ——活性弱，需加催化剂，酸性（HAc,HCl,H2SO4）或碱性（三甲胺，三乙胺） 环氧化物—环氧乙烷，环氧氯乙烷等 ——活性强（酸碱催化开环），爆炸（用量为理论量的30～50％，通N2） 三、缩合还原型N-烷基化反应 烷基化剂——醛酮
烷基化反应的机理 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
烷基化反应的机理 石油炼制过程中的烷基化反应是指在酸性催化剂的作用下，烷烃分子与烯烃分子的化学加成反应，在反应过程中烷烃分子中的活泼氢原子的位置被烯烃所取代。由于异构烷烃中叔碳原子上的氢原子比正构烷烃中伯碳原子上的氢原子活泼得多，因此参加烷基化反应的烷烃为异构烷烃，一般特指异丁烷。 烷基化原料是以催化裂化液化气中异丁烷和异丁烯、丁烯-1为主。烷基化常用的酸性催化剂有硫酸、氢氟酸、三氯化铝等，本装置使用的催化剂为硫酸。 正碳离子的概念 在研究各种有机化学反应的时候，人们发现各种有机反应中间产物大体可以分为3种类型：自由基、阳离子、阴离子。烷基化反应属于其中的阳离子反应，即生成了正碳离子。随着人们对烷基化反应机理的不断探索与认识的日渐成熟，人们普遍接收的是正碳离子——链式反应机理。 所谓正碳离子是一个带正电荷的碳原子，它只有6个外层电子，是缺电荷的，其通式可以写为： 围绕正碳离子的取代物可以是氢原子，也可以是甲基基团，其四种形式分别为： 其稳定性从左到右依 次增 大，也就是说叔碳原子的正碳离子是最稳定的。这里所说的稳定性是相对而言的，总体来说，各种正碳离子都是极不稳定的，很容易进一步参与反应。只有当其与另一对电子成键以后，也就是说，当这个碳原子周围有了8个电子以后，它才能说是真正稳定了。 正碳离子与另一对电子成键的最常见的形式是加合一个负离子。这是正碳离子的最后一步反应，但却开始了另一个正离子的进程。 正碳离子的化学行为 以酸为催化剂的烷基化反应中，酸所提供的氢质子与烯烃的加成反应是产生正碳离子的主要反应。 如果烯烃与氢质子反应生成的了伯碳原子或仲碳原子上的正碳离子，它们有可能重排或异构化为稳定性相对较高的正碳离子。 如： H H H CH 3 CH 3 CH 3CH 3 CH 3 CH 3 H H H C C C C