醯氯(英語:acyl chloride 或 acid chloride)是指含有 -C(O)Cl 官能基的化合物,屬於醯鹵的一類,是羧酸中的羥基被氯替換後形成的羧酸衍生物。最簡單的醯氯是甲醯氯,但甲醯氯非常不穩定,不能像其他醯氯一樣經由甲酸與氯化試劑反應得到。常見的醯氯有:乙醯氯、苯甲醯氯、草醯氯、氯乙醯氯、三氯乙醯氯、光氣等。
醯氯也指各種無機含氧酸的衍生物,通式為 -M(=O)Cl。M一般為非金屬元素,如C、P、S等。一些例子有:亞硝醯氯、硫醯氯、磷醯氯、亞硫醯氯等。
性質
低級醯氯是有刺鼻氣味的液體,高級的為固體。由於分子中沒有締合,醯氯的沸點比相應的羧酸低。醯氯不溶於水,低級的遇水分解。由於氯有較強的電負度,在醯氯中主要表現為強的吸電子誘導效應,而與羰基的共軛效應很弱,因此醯氯中C-Cl鍵並不比氯代烷中C-Cl鍵短。
製備
醯氯最常用的製備方法是用亞硫醯氯、三氯化磷、五氯化磷與羧酸反應製得。
- R-COOH + SOCl2 → R-COCl + SO2 + HCl
- 3R-COOH + PCl3 → 3R-COCl + H3PO3
- R-COOH + PCl5 → R-COCl + POCl3 + HCl
其中一般用亞硫醯氯,因為產物二氧化硫和氯化氫都是氣體,容易分離,純度好,產率高。亞硫醯氯的沸點只有79°C,稍過量的亞硫醯氯可以通過蒸餾被分離出來。用亞硫醯氯製備醯氯的反應可以被二甲基甲醯胺所催化。[1]反應機理為:
也可以用草醯氯作氯化試劑,與羧酸反應製備醯氯:
- R-COOH + ClCOCOCl → R-COCl + CO + CO2 + HCl
這個反應同樣受到二甲基甲醯胺的催化。機理中,第一步是二甲基甲醯胺與草醯氯作用生成一個活性的亞胺鹽中間體。
然後羧酸與此中間體反應,生成醯氯,並重新得到二甲基甲醯胺:
此外醯氯也可由羧酸、四氯化碳和三苯基膦發生Appel反應得到:[2]
- R-COOH + Ph3P + CCl4 → R-COCl + Ph3PO + CHCl3
反應
醯氯中的氯原子有吸電子效應,增強了碳的親電性,使醯氯更容易受到親核試劑的進攻,而且 Cl− 也是一個很好的離去基團,因此醯氯發生親核醯基取代反應的活性在所有羧酸衍生物中最強。最簡單的例子,便是低級醯氯遇水發生的水解反應:
- RCOCl + H-OH → RCOOH + HCl
除此之外,醯氯還可以與氨/胺反應生成醯胺(氨解),與醇反應生成酯(醇解),與羧酸根離子反應生成酸酐等。反應中一般加入鹼(如氫氧化鈉、吡啶或胺)來催化反應,並吸收反應的副產物氯化氫。由於醯氯比相應的羧酸活性更強,用醯氯作原料的反應也往往產率更高,因此製取醯胺、酯、酸酐時也往往以醯氯為原料,而不是羧酸。
與格氏試劑反應時,一分子的格氏試劑與醯氯反應生成酮,然後第二分子格氏試劑可以再將酮轉化為三級醇。與活性較低的二烷基銅鋰和有機鎘試劑反應時,反應只生成酮。芳香醯氯一般不如脂肪醯氯活潑。
還原反應:用催化氫化、氫化鋁鋰、二異丁基氫化鋁還原時,醯氯轉化為一級醇。用1mol的三(叔丁氧基)氫化鋁鋰還原則生成醛。用中毒的鈀催化劑使醯氯發生催化還原時,也會生成醛,這個方法稱為Rosenmund還原反應。[4]
氯化鐵或氯化鋁等路易斯酸催化時,醯氯可以與芳香化合物發生親電芳香取代反應(傅-克反應),生成芳香酮。反應的機理為:
一個類似的反應是Nenitzescu反應(或稱Nenitshesku反應),是用醯氯與烯烴在路易斯酸作用下反應生成酮[5][6][7][8] 。機理是醯基正離子先與烯烴發生親電加成生成碳正離子,由於羰基α-氫很活潑,因此消除質子便得到不飽和酮。
參見
腳註
參考資料
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