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4 烷基化反应定义：一般而言，有机分子中的氢原子(包括某些官能团上的，如羟基和氨基等)被烷基取代，可称为烷基化反应。
意义：在药物分子中引入烷基可增加其脂溶性，或形成新的官能团赋予药物以特殊性能。
如丁卡因药效为普鲁卡因的10倍。
本章内容：醇、酚的氧烷化，胺的氮烷化，活泼亚甲基及芳烃的碳烷化等反应。
4.1 氧原子上的烷基化反应在氧原子上烷基化是获得醚，尤其是不对称醚的通用方法。
4.1.1 以卤代烃为烷基化试剂醇、酚的钠盐或醇、酚在碱(钠、氢氧化钠以及氢氧化钾等)的存在下与卤代烷生成醚的反应称为Williamson反应，是合成不对称醚的最常用方法。
(1) 反应机理Williamson反应是典型的SN2反应。
此外，醇、酚与卤代烷的反应也可按SN1机理进行。
(2) 影响因素底物的影响：①伯卤代烷一般为SN2机理；叔卤代烷一般为SN1机理；而仲卤代烷可SN1也可SN2。
②由于芳环的吸电子作用，使得酚的活性一般弱于醇。
③底物的空间位阻对反应速率影响较大。
溶剂的影响：极性溶剂可促进反应。
SN2反应一般在碱性条件下进行；而SN1反应一般在酸性或近中性(可为弱碱性)条件下进行。
(3) 反应示例①苯海拉明的合成反应机理：双分子亲核取代(SN2)。
②糖环6-伯羟基的保护在极性溶剂中，Ph3CCl可形成非常稳定的碳正离子Ph3C+，此步为控制步骤，该碳正离子形成后迅速与伯羟基结合，生成醚。
反应机理：碳正离子历程(SN1)。
③卤代烃为芳卤的情况：对硝基苯乙醚(非那西丁中间体)的合成反应机理：加成-消除机理。
反应活性：I<Br<Cl<F；芳环上一定要有吸电子基。
4.1.2 以芳磺酸酯为烷基化试剂氧原子的吸电子作用使得芳磺酸酯成为很好的离去基团，当与其相连的碳原子受到醇的进攻时，芳磺酸基很容易离去。
常见的芳磺酸酯包括苯磺酸酯、对甲苯磺酸酯、对硝基苯磺酸酯、对卤苯磺酸酯以及对三氟甲基苯磺酸酯等。
反应示例：鲨肝醇的合成(SN2反应)。
烷基化反应有机化合物分子中连在碳、氧和氮上的氢原子被烷基所取代的反应。
碳原子上的烷基化①羰基的a碳上氢的烷基化。
羰基的a碳上的氢呈弱酸性，羰基的a碳原子在强碱（如氨基钠、氢化钠）的作用下，能与卤代烷发生烷基化反应，生成a碳烷基化产物：酮和酯的直接烷基化会发生自身缩合；也会发生多烷基化反应。
要获得a-碳单烷基化产物，可用四氢吡咯、吗啉等仲胺制成烯胺，再与活泼的卤代烷(碘甲烷、卤代苄等)反应，生成取代的烯胺，经水解即得烷基化的羰基化合物：②活泼亚甲基的烷基化。
处于两个活性基团之间的亚甲基比较活泼，在醇钠作用下容易烷基化。
活性基团可以是硝基、羰基、酯基或氰基等。
例如取代的丙二酸酯合成法和乙酰乙酸酯合成法：H2C(COOC2H5)2＋C2H5O-Na+CH(COOC2H5)2-Na+＋C2H5OHCH(COOC2H5)2-Na＋RXRCH(COOC2H5)2＋NaXCH3COCH2COOC2H5＋C2H5O-Na+(CH3COCHCOOC2H5)-Na+＋C2H5OH式中R为烷基；X为卤素。
取代的丙二酸酯、乙酰乙酸酯水解后容易脱羧、分解成取代乙酸或酮，此反应广泛用于有机合成。
这些烷基化反应都是在无水条件下进行的。
③相转移催化的烷基化。
利用相转移催化剂使处于两个互不相溶的液相系统中的反应物进行反应。
无需在无水条件下操作，可以用浓氢氧化钠水溶液代替无水醇钠。
反应条件温和，操作简便。
常用的催化剂有四级铵盐(Q+X-)，如（n－C4H9）4N+HSO4-、四级磷盐[(C2H5)3P+CH2C6H5]Cl-或冠醚等。
反应物于界面处与碱作用，生成负碳离子。
后者与四级铵盐正离子形成离子对，转移到有机相中，与卤代烷进行烷基化反应。
例如：氧原子上的烷基化醇钠与卤代烷反应生成醚，这是合成不对称醚的重要方法：RONa＋R′XROR′＋NaX酚的酸性较醇强，采用氢氧化钠可生成芳香氧负离子，然后进行烷基化。
例如：硫酸二酯类也是常用的烷基化试剂，其活性比卤代烷高，反应条件温和，一般只有一个烷基参加反应。
化学反应中的烷基化反应机理解析烷基化反应是一种常见的有机化学反应，其中烷烃与其他原料发生反应，生成含有碳链较长的烷基化产物。
本文将对烷基化反应的机理进行解析，并探讨其在有机合成中的应用。
一、烷基化反应的机理烷基化反应通常在碳-碳键断裂和碳-氢键形成之间进行。
下面以烷基化反应中最常见的卤代烷基化反应为例，来分析其机理。
在卤代烷基化反应中，通常使用卤代烷作为烷基化的底物。
该反应的机理主要分为四个步骤：亲核攻击、离去基团离去、质子转移和亲核加成。
首先，在溶剂的作用下，亲核试剂（如醇、胺等）的亲核攻击发生。
亲核试剂中的亲核基团通过空间取向和电子云密度差异作用于卤代烷基的碳原子上，形成一个新的碳-亲核键。
其次，在亲核攻击之后，离去基团（通常为卤素）发生离去，断裂最初的碳-卤素键。
该离去过程的速率决定了整个反应的速率。
然后，质子转移发生。
在离去基团单独离去后，质子会从溶剂中移动到离去基团原来的位置上，修饰亲核试剂中的亲核基团。
这一步骤的目的是使亲核试剂成为更好的离去基团，以促进下一步的亲核加成。
最后，亲核试剂中的亲核基团与离去基团断裂的碳原子进行亲核加成。
该步骤形成了新的碳-亲核键，生成烷基化产物。
反应的速率和选择性主要取决于亲核试剂的性质和反应条件。
二、烷基化反应的应用烷基化反应在有机合成中有着广泛的应用。
具体而言，它可以用来合成复杂的有机分子、改变分子的溶解性和活性，以及在药物和材料领域进行结构修饰。
首先，烷基化反应可以用来合成复杂的有机分子。
例如，通过选择不同的底物和亲核试剂，可以在不同的位置和方向上引入烷基，实现多样的化学转化。
这对于制备药物和天然产物中的生物活性基团非常重要。
其次，烷基化反应可以改变分子的溶解性和活性。
通过在分子结构中引入烷基，可以增加分子的亲疏水性，从而改变其在溶液中的行为。
这对于药物分子的溶解度和生物可利用性有着重要的影响。
最后，烷基化反应在药物和材料领域中进行结构修饰具有重要意义。
烷基化反应方程式
主要的烷基化反应包括：卤代烷基化反应、炔烃炔基化反应、芳香化
合物烷基化反应等。
以下分别介绍这些反应的方程式。
1.卤代烷基化反应
卤代烷基化反应是指通过取代卤代烃中的卤原子，引入烷基基团。
卤代烷基化反应的机理分为两步：
(1)卤离子的脱离：R-X+NaOH→R-OH+NaX
(2)烷基化：R-OH+CH3I→R-CH3+HI
其中，R代表烷基基团，X代表卤素，比如氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)等。
2.炔烃炔基化反应
炔烃炔基化反应是指通过取代炔烃中的氢原子，引入烷基基团。
炔烃炔基化反应的机理如下：
炔烃+X2→炔基卤代物+HX
炔基卤代物+CH3MgX→炔基烷基化物+MgX2
其中，X代表卤素，MgX代表有机锂/有机镁试剂。
3.芳香化合物烷基化反应
芳香化合物烷基化反应是指通过取代芳香环上的氢原子，引入烷基基团。
芳香化合物烷基化反应的机理如下：
芳香烃+AlCl3→芳香基卤代物+HCl
芳香基卤代物+CH3MgX→芳香基烷基化物+MgX2
其中，X代表卤素，AlCl3代表路易斯酸。
需要注意的是，以上的方程式只是烷基化反应的一般形式，实际反应中可能存在多种反应途径和副反应。
此外，不同的烷基化反应有不同的条件和催化剂要求，具体反应条件需要根据实际情况进行选择。
总结起来，烷基化反应是一类通过在有机分子中引入烷基基团而改变其化学性质的有机化学反应。
主要的烷基化反应包括卤代烷基化反应、炔烃炔基化反应和芳香化合物烷基化反应。
了解烷基化反应的方程式可以帮助我们理解它们的反应机理以及应用范围。
