酰氯的通式
酰氯 (英語:acyl chloride 或 acid chloride)是指含有 -C(O)Cl 官能团 的化合物 ,属于酰卤 的一类,是羧酸 中的羟基 被氯 替换后形成的羧酸衍生物 。最简单的酰氯是甲酰氯 ,但甲酰氯非常不稳定,不能像其他酰氯一样通过甲酸 与氯化试剂反应得到。常见的酰氯有:乙酰氯 、苯甲酰氯 、草酰氯 、氯乙酰氯 、三氯乙酰氯 、光氣 等。
酰氯也指各种无机 含氧酸 的衍生物,通式为 -M(=O)Cl。M一般为非金属 元素,如C、P、S等。一些例子有:亚硝酰氯 、硫酰氯 、磷酰氯 、亚硫酰氯 等。
性质
低级酰氯是有刺鼻气味的液体,高级的为固体。由于分子 中没有缔合 ,酰氯的沸点 比相应的羧酸 低。酰氯不溶于水,低级的遇水分解。由于氯 有较强的电负性 ,在酰氯中主要表现为强的吸电子诱导效应 ,而与羰基 的共轭效应 很弱,因此酰氯中C-Cl键并不比氯代烷 中C-Cl键短。
制备
酰氯最常用的制备方法是用亚硫酰氯 、三氯化磷 、五氯化磷 与羧酸 反应制得。
R-COOH + SOCl2 → R-COCl + SO2 + HCl
3R-COOH + PCl3 → 3R-COCl + H3 PO3
R-COOH + PCl5 → R-COCl + POCl3 + HCl
其中一般用亚硫酰氯,因为产物二氧化硫 和氯化氢 都是气体,容易分离,纯度好,产率高。亚硫酰氯的沸点只有79°C,稍过量的亚硫酰氯可以通过蒸馏 被分离出来。用亚硫酰氯制备酰氯的反应可以被二甲基甲酰胺 所催化。[ 1] 反应机理 为:
也可以用草酰氯 作氯化试剂,与羧酸反应制备酰氯:
R-COOH + ClCOCOCl → R-COCl + CO + CO2 + HCl
这个反应同样受到二甲基甲酰胺 的催化。机理中,第一步是二甲基甲酰胺与草酰氯作用生成一个活性的亚胺盐 中间体。
然后羧酸与此中间体反应,生成酰氯,并重新得到二甲基甲酰胺:
此外酰氯也可由羧酸、四氯化碳 和三苯基膦 发生Appel反应 得到:[ 2]
R-COOH + Ph3 P + CCl4 → R-COCl + Ph3 PO + CHCl3
羧酸与三聚氰氯 反应也可以生成酰氯:[ 3]
反应
亲核酰基取代反应
酰氯中的氯原子有吸电子效应 ,增强了碳的亲电性 ,使酰氯更容易受到亲核试剂 的进攻,而且 Cl− 也是一个很好的离去基团 ,因此酰氯发生亲核酰基取代反应 的活性在所有羧酸衍生物中最强。最简单的例子,便是低级酰氯遇水发生的水解反应 :
RCOCl + H-OH → RCOOH + HCl
除此之外,酰氯还可以与氨 /胺 反应生成酰胺 (氨解 ),与醇 反应生成酯 (醇解 ),与羧酸根 离子反应生成酸酐 等。反应中一般加入碱 (如氢氧化钠 、吡啶 或胺)来催化反应,并吸收反应的副产物氯化氢 。由于酰氯比相应的羧酸活性更强,用酰氯作原料的反应也往往产率更高,因此制取酰胺、酯、酸酐时也往往以酰氯为原料,而不是羧酸。
有机金属试剂
与格氏试剂 反应时,一分子的格氏试剂与酰氯反应生成酮 ,然后第二分子格氏试剂可以再将酮转化为三级醇 。与活性较低的二烷基铜锂 和有机镉试剂 反应时,反应只生成酮。芳香酰氯一般不如脂肪酰氯活泼。
还原反应
还原反应 :用催化氢化 、氢化铝锂 、二异丁基氢化铝 还原时,酰氯转化为一级醇。用1mol的三(叔丁氧基)氢化铝锂 还原则生成醛 。用中毒的钯催化剂使酰氯发生催化还原时,也会生成醛,这个方法称为Rosenmund还原反应 。[ 4]
亲电芳香取代反应
氯化铁 或氯化铝 等路易斯酸 催化时,酰氯可以与芳香化合物发生亲电芳香取代反应 (傅-克反应 ),生成芳香酮 。反应的机理为:
一个类似的反应是Nenitzescu反应 (或称Nenitshesku反应 ),是用酰氯与烯烃 在路易斯酸作用下反应生成酮[ 5] [ 6] [ 7] [ 8]
。机理是酰基正离子先与烯烃发生亲电加成 生成碳正离子 ,由于羰基α-氢很活泼,因此消除质子便得到不饱和酮。
参见
脚注
^ Clayden, Jonathan. Organic chemistry . Oxford: Oxford University Press. 2001: 276 –296. ISBN 0-19-850346-6 .
^ "Triphenylphosphine-carbon tetrachloride (页面存档备份 ,存于互联网档案馆 ) Taschner, Michael J. e-EROS: Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis , 2001
^ K. Venkataraman, and D. R. Wagle. Cyanuric chloride : a useful reagent for converting carboxylic acids into chlorides, esters, amides and peptides. Tet. Lett. 1979, 20 (32): 3037–3040. doi:10.1016/S0040-4039(00)71006-9 .
^ William Reusch. Carboxylic Acid Derivatives . VirtualText of Organic Chemistry. Michigan State University . (原始内容 存档于2016-05-16).
^ Price, C. C. Org. React. 1946 , 3 , 1. (Review)
^ Groves, J. K. The Friedel–Crafts acylation of alkenes. Chem. Soc. Rev. 1972, 1 : 73. doi:10.1039/cs9720100073 .
^ Eyley, S. C. Comp. Org. Syn. 1991 , 2 , 707-731. (Review)
^ Heaney, H. Comp. Org. Syn. 1991 , 2 , 733-752. (Review)
参考资料