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- 芳烴氫原子被氯甲基取代的反應
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氯甲基化反應
芳烴氫原子被氯甲基取代的反應
在無水氯化鋅存在下,芳烴與甲醛及氯化氫作用,芳烴上的氫原子被氯甲基取代。此反應叫氯甲基化反應。
縮合劑有氯化鋅(常用)、氯化鋁、氯化錫、硫酸。磷酸或冰醋酸。有時不加縮合劑,鹽酸本身即可起縮合劑的作用。
苯、萘、蒽、菲、聯苯(三聯苯除外)、噻吩、呋喃和它們的衍生物都能發生氯甲基化作用。環上的斥電子基促進反應;吸電子基則阻礙反應的進行。
向芳環上直接導入一個氯甲基的反應稱為氯甲基化反應。利用苯的氯甲基化反應可製備苄氯,也可將該反應看作一類特殊的傅-克反應。和普通的親電取代反應一樣,當芳環上有第一類取代基(給電子基團)時,反應易於進行,氯甲基主要進入對位。例如:
反應條件:
當芳環上有第二類取代基(吸電子基團)時,反應難以進行,一般不發生氯甲基化。但如果用I作氯甲基化試劑,反應也可以進行。
萘可以發生類似的反應,氯甲基主要進人萘環位。
芳烴及其衍生物在存在下與氯甲基化試劑(聚甲醛和氯化氫)作用,芳環上引入氯甲基的反應稱為Blanc氯甲基化反應。三聚甲醛-氯化氫、多聚甲醛-氯化氫、甲醛縮二甲醇-氯化氫或甲基氯、氯甲基醚等也是常用的氯甲基化試劑。鹽酸、硫酸、磷酸、乙酸等質子酸,氯化鋁、氯化錫等Lewis酸也是有效的催化劑。
反應機理
研究苯乙烯聚合物的氯甲基化反應速度,副交聯反應,以及溶劑對反應的影響問題。研究表明,在用氯化鋅作催化劑時,反應速率可用一級反應方程表示,比用無水三氯化鋁和氯化亞錫作催化劑時的反應速率慢得多,但副交聯反應也較少。用無水三氯化鋁和氯化亞錫作催化劑時,反應初期也是一級反應,而後就逐漸偏離一級反應規律,若往反應體系中加入二氯乙烷,反應速率下降,而副交聯反應速率升高。若以三氯化鋁、三氧化二鐵、四氯化錫或二氯化錫作催化劑,以二甲基甲醛、磺醯氯和氯磺酸的混合物和苯乙烯聚合體反應,可使氯甲基化反應和副交聯反應同時進行祁們。而利用低交聯苯乙烯—二乙烯苯共聚體在氯甲基化過程中的副交聯反應,可以獲得副交聯鍵分佈均勻的交聯共聚體,這種共聚體就是合成均孔離子交換樹脂的骨架。
反應試劑在共聚體中的滲透擴散速率對氯甲基化反應速率影響同樣也很大,因此,擴大凝膠孔結構和大孔結構共聚體都比較容易進行氯甲基化反應,如與長鏈交聯劑共聚的苯乙烯共聚體,引入的氯也是比較容易的。
在無水存在下,被氯化物與甲醛混合物通入完成:
反應條件:無水
生成的衍生物經水解、氧化反應可生成衍生物,再與三氯化磷反應可轉變為羧醯氯衍生物,進一步與胺類化合物反應生成羧醯胺衍生物。
由於氯甲基在一定條件下可進一步轉化為及等基團,故此反應廣泛應用於有機合成中。
應用反應式