本世紀30年代以來，陸續發現許多含有活潑氫的無機和有機化合物可以和丙烯腈發生反應，形成活潑氫被氰乙基取代的產物：
R—H +CH2═CH—CN —→R—CH2CH2CN
後來就把這一類範圍極為廣泛的反應統稱為氰乙基化或“氰乙基化”反應。該反應是可逆的，酸和鹼，特別是鹼，是反應常用的催化劑。
基本介紹
- 中文名：氰乙基化
- 外文名：cyanoethylation
- 簡稱：CE
- 反應條件：強鹼性催化劑
- 反應物：丙烯腈和具有活性氫的化合物
- 套用：有機化合物合成
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簡介
氰乙基化（cyanoethylation） 簡稱“CE”。亦稱“氰乙基化反應”。指丙烯腈和具有活性氫的化合物（QH，如R—OH、R—NH2、NH3等）發生親電子加成作用，由β-氰乙基（—CH2CH2CN）取代QH中氫原子的一種反應。是。丙烯腈（AN）最重要的反應之一。
QH +CH2═CH—C≡N —→Q—CH2CH2CN 反應條件：強鹼性催化劑
QH種類繁多，例如含α-活性氫的乙醛、丙酮；含活性亞甲基的氰乙酸酯、丙二酸酯、乙醯乙酸乙酯（酯類）；含活性氫的伯、仲、叔胺（胺類）及醇、酚等。反應生成物中引入的氰基絕進一步處理可合成羧酸、胺、酯等。本反應在有機合成中被廣泛使用。強鹼性催化劑有KOH、NaOH、NaNH2、醇鈉、季銨鹼（氫氧化苄基三甲銨即TritonB）等。
分類
按氰乙基所連線的元素，可分成下列幾類：
（1）C-氰乙基化：
CH2═CHCN +CH3COCH3 —→CH3COCH2CH2CH2CN—→CH3COC(CH2CH2CN)3 反應條件：第一步為KOH的水溶液並加熱；第二步為AN作催化劑
（2）N-氰乙基化：
CH2═CH2CN +NH3—→H2N—CH2CH2CN（進一步水解可以得到H2N—CH2CH2COOH）
（3）O-氰乙基化：棉纖維素在鹼性溶液中分解產生氰乙基纖維素，它能提高布料的染色、耐水、耐熱及抗微生物等性能。
CH2═CHCN +[C6H7O2(OH)3]n —→[C6H7O(OCH2CH2CN)3]n 反應條件：NaOH水溶液
（4）S-氰乙基化：
CH2═CHCN +H2S—→S(CH2CH2CN)2
（5）Si（P等）-氰乙基化：
CH2═CHCN +Cl3SiH—→Cl3Si—CH2CH2CN 反應條件：酸性吡啶溶液並加熱（氰乙基-三氯矽烷可合成耐熱、耐油、耐寒的氰基矽橡膠）
醇的氰乙基化
丙烯腈和含有一個活潑氫的化合物反應生成β-烷氧基腈，後者水解後轉變成羧酸，還原後轉變成胺。醇類的氰乙基化是合成藥物中間體和工業有機化學品廣泛採用的反應。
ROH +CH2 =CHCN —→ROCH2CH2CN
均相的鹼如鹼金屬氫氧化物被用做該反應的催化劑。用陰離子交換樹脂作為多相催化劑曾有報導。採用以氫氧化合物形式存在的陰離子交換樹脂為催化劑時，乙腈和二醇（乙二醇、二甘醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇）在323 K反應20 h，產率為80%～95%。
HOROH +CH2=CHCN —→NCCH2CH2OROCH2CH2CN
Kabashima和Hattori研究了各種固體鹼上醇類和乙腈的氰乙基化反應。以甲醇為反應物時，所有的鹼土金屬氧化物在323 K都具有很高的催化活性。鹼土金屬氫氧化物也有高活性。KF/Al2O3和KOH/Al2O3的活性也與鹼土金屬氫氧化物相當。鹼土金屬碳酸鹽則無活性或活性很低。La2O3活性很低，而Al2O3，ZrO2和ZnO無活性。醇類的反應能力次序隨催化劑不同而變化。以鹼土金屬氧化物、La2O3、KF/Al2O3和KOH/Al2O3為催化劑時，醇類的反應能力增加次序為甲醇<乙醇<2-丙醇。以氫氧化鎂和氫氧化鈣為催化劑時，反應能力次序與此相反。在所有的催化劑上，2-甲基-2-丙醇和丙烯腈反應的能力很低或幾乎不反應。作者以醇的酸性和催化劑的鹼強度為依據討論了它們的反應能力次序。催化劑暴露在空氣中對其活性幾乎沒有影響，因為醇的吸附比CO2和H2O要強得多。
