Friedel-Crafts烷基化反应
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傅克反应傅-克反应傅里德-克拉夫茨反应,简称傅-克反应,是一类芳香族亲电取代反应,1877年由法国化学家查尔斯·傅里德(Friedel C)和美国化学家詹姆斯·克拉夫茨(Crafts J)共同发现。
该反应主要分为两类:烷基化反应和酰基化反应。
傅-克反应:(1)傅-克烷基化反应;(2)傅-克酰基化反应傅-克烷基化反应傅-克烷基化反应在强路易斯酸的催化下使用卤代烃对一个芳环进行烷基化。
假设使用无水氯化铁作为催化剂,在氯化铁的作用下,卤代物产生碳正离子,碳正离子进攻苯环并取代环上的氢,最后产生烷基芳香族化合物和氯化氢。
总反应式如下:傅-克烷基化机理这类反应有个严重缺点:由于烷基侧链的供电性,反应产物比起原料具有更高的亲核性,于是产物苯环上的另一个氢继续被烷基所取代,导致了过烷基化现象而形成了众多副产物。
由于这类反应是可逆的,还可能出现烷基被其他基团所取代的副产物(例如被氢取代时,也称为傅-克脱烷基化反应);另外长时间的反应也会导致基团的移位,通常是转移至空间位阻较小、热力学稳定的间位产物。
另外如果氯不是处于三级碳原子(叔碳原子)上,还有可能发生碳正离子重排反应,而这取决于碳正离子的稳定性:即三级碳>二级碳>一级碳。
空间位阻效应可以被利用于限制烷基化的数量,比如1,4-二甲氧基苯的叔丁基化反应。
1,4-二甲氧基苯的叔丁基化烷基化的底物并不局限于卤代烃类,傅-克烷基化可以使用任何的碳正离子中间体参与反应,如一些烯烃,质子酸,路易斯酸,烯酮,环氧化合物的衍生物。
如合成1-氯-2-甲基-2-苯基丙烷就可以从苯与3-氯-2-甲基丙烯进行反应:1-氯-2-甲基-2-苯基丙烷的合成曾有研究实例表明亲电试剂还能选用由烯烃和NBS生成的溴离子。
通过烯烃的傅-克烷基化在这个反应中三氟甲磺酸钐被认为在卤离子形成中活化了NBS的供卤素能力。
傅-克去烷基化反应傅-克烷基化是一个可逆反应。
在逆向傅-克反应或者称之为傅-克去烷基化反应当中烷基可以在质子或者路易斯酸的存在下去除。
1. Friedel-Crafts 酰化反应(Friedel-Crafts Acylation )酰基正离子、当量催化剂、不可逆、少重排、I>Br>Cl>F 、一元取代。
2. Friedel-Crafts 烷化反应(Friedel-Crafts Alkylation )碳正离子、催化量催化剂、可逆、多重排、F>Cl>Br>I 、多元取代。
3. Gattermann 和Gattermann-Koch 甲酰化反应(Gattermann and Gattermann-Koch Formylation ) 用CO 、HCl 、Lewis 酸将芳环甲酰化(Gattermann-Koch 反应):CO,H Cl AlCl 3C H O当芳环上有吸电子基团时,反应不能发生。
也可用HCN 、HCl进行甲酰化,先生成亚胺,然后水解得醛(Gattermann 反应):HCN,HCl AlCl 3NH OH 2CHO4. Houben-Hoesch 反应用腈作为亲电试剂对活化的芳环进行亲电取代,产物亚胺水解得到芳环的酰基化产物,可以防止因芳环活性很高造成的多取代。
5. Kolbe-Schmidt 反应CO 2作为亲电试剂,可以对活化的芳环进行亲电取代,生成芳香羧酸。
一般是在绝对无水、高压的CO 2条件下,用酚盐参与反应。
由于在反应中酚盐的金属离子被酚氧基、CO 2络合,故金属离子的体积对于取代位点的控制很重要。
一般说来,大离子利于对位取代,小离子利于邻位取代。
6. Reimer-Tiemann 反应CHCl 3在碱作用下发生α-消除生成二氯卡宾,后者作为缺电子的亲电试剂对活泼的酚芳环进行亲电取代,水解得到甲酰化产物:CHCl 3OH-C ClCl O-OC -ClClHH+~C -OClCl Cl--OClO H 2H+-O-Cl OHCl--OO H H+~OHOH7. Snieckus 定向邻位金属化反应(Snieckus Directed Ortho Metalation )苯环上有含杂原子的取代基时,用RLi 进行金属化,Li 可以被诱导这些取代基的邻位。
傅克酰基化反应基理
Friedel-Crafts酰基化反应,简称傅-克酰基化反应,是一种傅-克反应。
在质子酸或路易斯酸(如三氯化铝)催化下,芳香性化合物与酰卤或酸酐发生的亲电子取代反应,为一改良的亲电子取代反应。
傅-克酰基化反应的出现,主要是为了合成的用途,因为烷基在进行取代反应形成碳阳离子容易进行重排,但是酰化反应中形成的酰阳离子(acylium ion)并不会发生重排现象,因为酰阳离子有个很重要的共振结构,而酰阳离子就会借着共振来稳定,才不会形成碳阳离子重排,因此傅-克酰化反应有个很重要的用途就是避免碳阳离子发生重排,再经由Clemmensen还原反应或Wolff-Kishner还原反应,消除酰基上的氧得到烷基,此过程也称傅-克烷基化反应。
英文回答:The process known as Friedel-Crafts hydroxyalkylation polymerization involves the incorporation of hydroxyalkyl groups into a polymer chain utilizing the Friedel-Crafts reaction mechanism. The Friedel-Crafts reaction itself is classified as an electrophilic aromatic substitution reaction, wherein an aromatic ring is substituted with an alkyl or acyl group. In the context of hydroxyalkylation polymerization, the substituent introduced onto the aromatic ring takes the form of a hydroxyalkyl group, such as hydroxymethyl or hydroxyethyl. This method of polymerization can yield a variety of hydroxyalkylated polymers with distinct properties and applications.称为Friedel—Crafts 羟基化聚合的过程涉及利用Friedel—Crafts反应机制将羟基团并入聚合链。
Friedel—Crafts反应本身被归类为电离芳香取代反应,其中芳香环被烯烃或烯烃组取代。
在羟基化聚合中,引入到芳香环上的亚基采取羟基团的形式,如羟基甲基或羟基乙基。
这种聚合法可以产生多种具有不同特性和应用的羟基化聚合物。
化学史Fr iedel -Craf ts 反应的发现史张殷全(广州师范学院化学系 广州 510405)张殷全 男,52岁,副教授,从事有机合成及化学史研究。
1999209221收稿摘 要 介绍F riedel 和C rafts 在进行Gustavson 反应的实验过程中如何发现了Zincke 反应的本质,从而创立了以无水三氯化铝等金属卤化物为催化剂的烷基化和酰基化反应。
关键词 傅克反应 烷基化反应 酰基化反应 化学史1999年4月20日,是F riedel 逝世一百周年的纪念日。
回顾他们创立F riedel 2C rafts 反应的过程,是一件很有意义的事情,从中我们会得到一些有益的启发。
在芳环上引入烃基的反应,最初是由德国化学家Zincke (T heodo r Zincke ,1843~1928)在1869年首次报道的[1]。
当时他想从苄氯和氯乙酸(以苯为溶剂)出发,在铜粉(或银粉)催化和封管加热下,通过类似W u rtz 反应的方法制备苯丙酸:PhCH 2C l +C lCH 2COOH Cu PhH PhCH 2CH 2COOH +C l 2但是他发现反应时放出了大量的氯化氢,所得产物中竟含有二苯甲烷。
他意识到这是苄氯与溶剂苯发生下列反应造成的:PhCH 2C l +PhH Cu 150~160℃ PhCH 2Ph +HC l于是他饶有兴致地研究起在苯环上引入苄基的方法。
在1871~1872年间,他改进了反应条件,用锌粉或还原铁粉代替铜粉或银粉,用普通烧瓶在100℃下的加热回流代替封管强热,以此实现了若干苄基化反应:PhCH 2C l +PhH Zn PhCH 2Ph PhCH 2C l +PhCH 3 Zn PhCH 2CH 3这种反应在历史上曾被称为“Zincke 反应”。
类似的现象也出现在苯甲酰氯的反应中。
1873年,Zincke 试图在铜粉(银粉或锌粉)存在下,通过两分子苯甲酰氯的W u rtz 型偶联反应来制备联苯酰:2PhCOC l Zn PhH PhCOCO Ph +C l 2但他再次观察到有大量的氯化氢气体放出。