第六章卤代烃
第六章 卤代烃
R I > R Br > R Cl > R F
-碳电子密度增加利于 X- 形成
(二)双分子反应 SN2
1. SN2反应及其特征
δ + δ Y- + CH 2- X R
Hδδ -H [Y C X] R
活泼氢
d R-MgX +
炔基卤化 镁,新的 格氏试剂, 用于合成
因此,格式试剂的制备及其反应,均须不 含活泼氢试剂。在制备格氏试剂时,溶剂和 试剂均需干燥。
(3)在合成中的应用 • 与羰基化合物的反应,合成醇
R'
R' δ+ δ- δ- δ+ C=O R- MgX + R''
R'
etherR-C-OMgX R源自'五、卤代烃的制备
1.烷烃的卤化 仅限于结构简单、副产物少的烷烃
CH4 CH3CH3 CH3
2.烯烃加卤化氢
RCH=CH 2 + HX RCHCH 3 X
3.醇的卤化
ROH ROH ROH HX SOCl2 PX 3 RX RCl
副产物少
RX
81%
19%
Saytzeff(查依切夫)规律 在卤代烃的消去反应中,从含氢较少的β- 碳脱去氢生成的烯烃为主要产物,即主要产物为 双键碳上烃基最多的烯烃。 3. 结构与反应性 不同结构卤代烃的反应性 叔卤代烷> 仲卤代烷>伯卤代烷
B.
(CH3)3CCl + CH3ONa
×
(CH3)3COCH3
(三)与金属的作用
H C=C H
H CH3
CH3 CH3 + H2O
第六章卤代烃
R
X
R
X
R
+
X
紧密离子对
溶剂分隔离子对
在紧密离子对中R+ 和X -之间尚有一定键连,因此仍保持原构型, 亲核试剂只能从背面进攻,导致构型翻转。 在溶剂分隔离子对中,离子被溶剂隔开,如果亲核试剂介入溶剂 的位置进攻中心碳,则产物保持原构型,由亲核试剂介入溶剂的背 面进攻,就发生构型翻转。 当反应物全部离解成离子后再进行反应,就只能得到外消旋产物。
卤代烯烃命名时,以烯烃为母体,以双键位次最小编号。
CH2= CH-CH-CH -Cl 2 CH 3 Cl CH 3 4 - 甲基 -5- 氯环己烯 3- 甲基 -4- 氯 -1-丁烯 2- 甲基 -1- 氯 -3- 丁烯
×
卤代芳烃命名时,以芳烃为母体。侧链卤代芳烃命名时,卤 原子和芳环都作为取代基。 三、卤代烃的结构: 同分异构现象 卤代烃的同分异构体数目比相应的烷烃的异构体要多, 例如,一卤代烃除了碳干异构外,还有卤原子的位置异构。
反应通式如下
R-L
+ :Nu
-
R - Nu
+
L X-
-
RCH2X + 反应物 (底物)
OH
RCH2-OH + 产物
亲核试剂 进攻基团
离去基团
第三节 亲核取代反应历程(Nucleophilic substitution)
一、双分子亲核取代反应(SN2反应) 实验证明:伯卤代烷的水解反应为SN2历程。
慢
δ δ CH3 C …… Br
2
CH3
CH 3 C CH 3
+
Br
-
CH 3
过渡态(1)
第二步:
华中农业大学《有机化学》第六章 卤代烃
N
6.4 消除反应(elimination)
消除反应
卤代烷和碱醇溶液共热,可以脱去一分子卤化氢生成烯烃。
KOH/醇
H3
H3C
2
3
消除反应
如果存在两种β氢,则生成的主要烯烃遵循札依采夫规则。
NH2、–OR、
-
不同卤代烃反应活性:R–I>R– Br>R–Cl
卤代烃的亲核取代反应
①被羟基取代
R-X+H2O
R一X ②被氰基( -CN)取代
R-OH + HX
N
醇
常用于增长碳链
卤代烃的亲核取代反应
③被烷氧基取代
wil/iamson Rxn
④被氨基取代
R一x + H-NH2
2
卤代烃的亲核取代反应
⑤被硝酰氧基取代
R 一 X + Ag - ONO2
热乙醇溶液
鉴定卤代烃的常用 方法之一。
RNO一2○ —
硝酸酯
Br Br
+ Agx
6.3 亲核取代反应历程
亲核取代反应历程
亲核取代( SN )反应: S(Substitution)表示取代,N(Nucleophilic)表示亲核。
根据化学动力学的研究以及许多实验证明 : 亲核取代( SN )反应通常分为两种机理: SN 1 ; SN2
SN 1反应速率:叔卤代烷 > 仲 >> 伯 why?
产生碳正离子中间体为决速步骤,碳正离子的稳定性顺序: 叔碳正离子> 仲碳正离子>> 伯碳正离子
第六章-卤代烃
不同卤代烷的E2反应活性次序和E l相同 CH- R- R3C-X > R2CH-X > R-CH2-X
(3)取代反应和消除反应的竞争 .
.
β α H C C X
消消 取取
. Nu.
卤代烷与亲核试剂作用时可能有四种反应历程, 哪种历程占优势主要由卤代烷烃的结构、亲核试 剂的性质(亲核性、碱性)、溶剂的极性以及反 应的温度等因素决定。 ① 伯卤代烷易发生取代反应,叔卤代烷易发生 消除反应,仲卤代烷则介于二者之间。
无无无无
R Mg X
Grignard试剂(格氏试剂) 试剂(格氏试剂) 试剂
格氏试剂化学性质非常活泼,能和多种化合 物作用生成烃、醇、醛、酮、羧酸等物质。
O RMgX + CO2
O H2O X H+ X RC OH + Mg OH
无无无无
RC
OMgX
格氏试剂能与许多含活泼氢的物质作用
RMgX + HY RH + Mg X Y
第六章
卤代烃
卤代烃是指烃分子中的氢原子被卤原子取 代后的化合物,简称卤代烃。卤原子是卤代烃 的官能团,通常为氯原子、溴原子和碘原子。 分类 按卤原子的种类 卤原子的种类,卤代烃可分为氟代烃、 卤原子的种类 氯代烃、溴代烃和碘代烃; 按卤原子的数目 卤原子的数目,卤代烃可分为一卤代烃、 卤原子的数目 二卤代烃和多卤代烃;
2.消除反应 .
卤代烷在KOH或NaOH等强碱的醇溶 液中加热,分子中脱去一分子卤化氢生成 烯烃的反应叫做消除反应。
RCH CH2 H X
+ KOH
C2H5OH ∆
RCH
CH2 + KX + H2O
有两个以上β−C原子的卤代烷发生消除反应时, 将按不同方式脱去卤化氢,生成不同产物。
有机化学 第六章 卤代烃
RH + Mg(OH)X
RH +Mg(OR)X RH +Mg(RCOO)X
(C2H5O-)
R2
RCH
R1
+ C
H2O (C2H5OH)
R2
OH-、C2H5O-作为碱由-碳原子上夺取一个氢,生成烯
R1 RCH2 C+
R2
HORCH2
C2H5ORCH2
R1
C OH 醇 R2 R1 C OC2H5 醚 R2
2. 双分子历程( E2)
H
HO- + RCH
(C2H5O-)
CH2 X
CH3Cl 一氯甲烷
CCl2F2 二氟二氯甲烷
CH3CH2CH2CH2Br 正丁基溴
2. 系统命名法
选择含卤原子的最长碳链为主链;编号由距取代基最近端开始
2-甲基-4-溴戊烷 4-溴-2-戊烯
3. 习惯名称
CH2Cl
氯化苄
CHCl3
氯仿
CHI3
碘仿
1-氯丁烷 (正丁基氯) (伯卤代烃) 2-氯丁烷 (仲丁基氯) (仲卤代烃) 2-甲基-2-氯丙烷 (叔丁基氯) (叔卤代烃)
R
HO- + C
H
R'
慢
X
R
HO
C
X
n
H R'
过渡态
R
HO C H + X
R'
旧键的断裂与新键的形成同时进行
80%乙醇-水 OH-
慢 快 慢 快 慢 快
快 不变
亲核取代反应的活性的影响因素 1. 烷基结构的影响
(n2)
I(烯丙型卤代烃) > II(卤代烃 > III(乙烯型卤代烃)
第6章 卤代烃
δ δ HO C Br
H HO C H + Br H
反应一步完成,旧键断裂和新键形成同时进行.
——亲核取代反应历程——
(B)单分子亲核取代反应(SN1) 模型反应: (CH3)3C-Br + OH- → CH3)3C-OH + Br动力学:实验表明,其反应速度只与叔丁基溴 成正比,而与碱的浓度无关。 υ=k [(CH3)3CBr] 机理:第一步 :叔丁基溴解离成叔丁基正离子
卤原子相同,烷基结构不同时,反应活性次序: 3 > 2 > 1° 利用此反应可鉴别
(立即反应) (需加热)
伯、仲、叔胺
——亲核取代反应——
(2)亲核取代反应历程 (A)双分子亲核取代反应(SN2) CH3OH + Br 模型反应: CH3 Br + OH 动力学: 实验表明,其反应速度与溴甲烷和碱 的浓度成正比 υ=k [CH3Br] [OH-] 二级反应 机理:
R
亲核试剂NuH
结构与性质
卤代烃的官能团是 卤原子。
H
β
H
α
δ
Xδ
R
C-X键具有极性,卤原子带部分负电荷,与之相 连的碳原子带部分正电荷,易受带负电荷或未共 用电子对试剂的进攻,卤原子带一对电子离开, 发生取代反应. 受卤原子吸电子的影响,βH活泼,在强碱的 作用下离开,发生消除反应.
——结构与性质——
CH 物态: 3Cl、C2H5Cl、CH3Br为气体,其余均为无色
液体或固体。
比重: RCl<1, RBr、RI>1
偶极矩: 由于卤原子的电负性比碳的原子大,C-X
键具有极性。 CH3 Cl CH3 Br 6.47 5.97 μ/×10-30C。m
有机化学 第六章 卤代烃
+
+
H2 O ( C 2 H5 O H)
( C 2 H 5 O -)
第六章 卤代烃
36 15:49
单分子历程(E1)(续)
OH-、C2H5O-作为亲核试剂与碳正离子结合,生成醇或醚
R1 HOR C H2 R1 R2 R C H2 C+ R2 C 2H5OR C H2 C R2 O C 2H5 醚 R1 C OH 醇
E2表示。
第六章 卤代烃
34 15:49
单分子历程(E1)
首先生成碳正离子中间体:
R1 慢 R C H2 C R2 X R C H2 C+ R2 R1
+
X
下一步反应可能有两种情况: 第六章 卤代烃
35 15:49
单分子历程(E1)(续)
OH-、C2H5O-作为碱由-碳原子上夺取一个氢,生成烯
H HOR1 快 RCH C+ R2 RCH C R2 R1
9 15:49
亲核取代反应:起始于亲核试剂的进攻而发生的取代 反应(99页)※
Nu:-
+
+
R C
X R C : Nu
+
:X
亲核试剂
底物
离去基团
※三个概念:亲核试剂、底物、离去基团(99页) 第六章 卤代烃
10 15:49
①:被羟基取代:NaOH或KOH水溶液中共热, 生成醇。该反应被称为卤代烃的水解。
21 15:49
在化学动力学中,反应速率决定于反应中最慢的一步,反
应分子数则由决定反应速率的一步来衡量。上述历程
中第一步是决定反应速率的一步,而这一步决定于C-X
键的断裂,与作用试剂无关,所以叫做单分子历程。
第六章 卤代烃
增大溶剂的极性,易使RX离子化,有利于SN1反应,一 般不利于SN2反应 。
多卤烃(P186~188)
取代 RCH 2CH 2-X + OH- 消除
RCH 2CH 2-OH +
X-
RCH=CH 2 + H2O + X-
3、与金属的反应——与镁的反应(格氏试剂的形成 )
RX + Mg 无水乙醚 RMgX
格氏试剂
RMgX分子中存在一个C-Mg极性键,其中带负电荷的 R是一个亲核试剂,可以跟正离子或分子中具有部分正电荷 的部位发生反应,因此格氏试剂的性质相当活泼。
CH2
仲卤烷
CH3 CH3CH2CCH3 Br KOH 乙醇
81%
H3CHC
19%
C(CH 3)2 + H3CH2CC CH3 CH2
叔卤烷
71%
29%
卤烷脱卤化氢时,主要产物双键上烃基最多的烯烃 ――札依采夫规则 SN与E是一对竞争反应,两者同时发生,究竟哪一种占 优势,则与分子结构及反应条件有关。
过渡态
Δ E2 E Δ E1 中间体
反应物 生成物
ΔE1>ΔE2 第一步 反应较慢,为决定 反应速度的一步
反应进程
⑷结论: 从ΔE1的大小可预测反应的难易程度,能生成稳定中间体 ――正碳离子的卤烷,其亲核取代反应有利于按SN1方式进行。 2、双分子亲核取代反应(SN2)
⑴反应历程
H HO + H H C Br 慢 H C H 过渡态 H 快 HO C H H + Br H
⑵按所含卤原子个数
二卤代烃
多卤代烃
第一卤代烃(伯)
RCH 2X R2CHX R3CX
⑶按卤素所连碳原子
第二卤代烃(仲)
有机化学第六章卤代烃
第六章卤代烃卤代烃是一种简单的烃的衍生物,它是烃分子中的一个或多个氢原子被卤原子(F, CL, Br, I)取代而生成的化合物。
一般可以用R-X表示,X代表卤原子。
由于卤代烃的化学性质主要有卤原子决定,因而X是卤代烃的官能团。
根据卤代烃分子中烃基的不同,可以将卤代烃分为卤代烷烃、卤代烯烃、卤代炔烃和卤代芳烃等。
第一节卤代烷烃一. 卤代烷烃的分类和命名(一) 卤代烷烃的分类1. 根据卤代烷烃分子中所含卤原子的种类,卤代烷烃分为:氟代烷:如CH3-F氯代烷:如:CH3-CL溴代烷:如:CH3-Br碘代烷:如:CH3-I2. 根据卤代烷烃分子中所好卤原子的数目的多少,卤代烷烃分为:一卤代烷:如:CH3CL, CH3-CH2-Br二卤代烷:如:CH2CL2,多卤代烷:CHCL33. 根据卤代烷烃分子中与卤原子直接相连的碳原子的类型的不同,卤代烷烃可以分为:伯卤代烷(一级卤代烷)R-CH2-Br仲卤代烷(二级卤代烷)叔卤代烷(三级卤代烷)(二)卤代烷烃的命名1. 普通命名使用范围:结构比较简单的卤代烷常采用普通命名法命名:原则:根据卤原子的种类和与卤原子直接相连的烷基命名为“某烷”,或按照烷烃的取代物命名为“卤某烷”。
如:CH 3CL甲基氯(氯甲烷)CH 3CH2Br乙基溴(溴乙烷)CH 3CH2CH 2CH2I正丁基碘(正碘丁烷)CH 3BrCH 3I1H 3 C -------- CH -------- CH CL1H 3 C -------- CH --------- CH 2CH 3H3C-—C------------- CL11CH 3异丁基氯仲丁基溴叔丁基氯(异氯丁烷)(仲溴丁烷)(叔氯丁烷)2.系统命名法范围:复杂的卤代烷烃一般采用系统命名法原则:将卤原子作为取代基,按照烷烃的命名原则来R进行命名。
方法:1) 选择连有卤原子的最长碳链为主链,并根据主链 所含碳原子的数目命名为“某烷”作为母体;2)将支链和卤原子均作为取代基;3) 对于主链不带支链的卤代烷烃,主链编号从距离 卤原子最近的一端开始;4) 对于主链带支链的卤代烷烃,主链的编号应遵循 “最低系列规则”;5)把取代基和卤原子的名称按“次序规则”依次写 在“某烷”之前(次序按先后顺序写),即得该卤代烷 烃的名称。
第六章 卤代烃
(2)较复杂的卤代烃按系统命名法命名。
以相应的烃为母体,将卤原子作为取代基。命名 时,需在母体烃名称前标上卤原子及支链等取代基的 位置、数目和名称。取代基按“次序规则”排列。
① 卤代烷 一般以连有卤原子的最长碳链作为主链,卤原子 与其它支链作为取代基,碳原子编号一般从离取代基 较近一端开始(取代基按“次序规则”排列)。
=k[(CH3)3C-Br ]
⑵ SN1反应的立体化学
反应过程中产生一个碳正离子(sp2杂化-平面形)中间体, 如当该碳原子为手性碳原子时(反应前),且反应物卤代烃为旋 光异构体中的某一个构型时,由于从平面两侧成键机会均等,则 反应产物将为外消旋体,即50%的产物发生了构型的转化(外消 旋化)。
快
说明:
① 在化学动力学中,反应速率决定于反应中最慢 的一步,反应分子数则由决定反应速率的一步 来衡量。所以上述历程中第一步是决定反应速 率的一步,而这一步只决定于C-X键的断裂, 与作用试剂无关,故叫做单分子历程。
② SN1反应的特征是分步进行的反应,并有活泼中 间体碳正离子的生成。
第一步:
第二步:
亲核取代反应(SN):由亲核试剂进攻引起的取代反应。 亲核试剂( :Nu-):负离子或带未共有电子对的分子。 离去基团(X-):反应中离去的基团。 底物(卤代烷):反应中受试剂进攻的物质。 a-碳原子:与官能团直接相连的碳(其次为β-碳原子、γ-碳原 子)。
卤代烷可以和许多试剂发生亲核取代反应,如与 水、醇钠、氰化钠、氨等反应:
R
H2 C
R X R CH X
仲卤代烃
R R C X R
叔卤代烃
伯卤代烃
注:这三类卤代烃的反应活性有差异。
2.命名
(1)结构简单的卤代烃采用普通命名法,按与卤原子相 连的烃基的名称来命名,称为卤代某烃或某基卤。
第六章卤代烃
二、命名
第六章 卤代烃
第一节 分类和命名 (二、命名)
(一) 习惯命名法:“卤(代)某烷” 或 “某基 卤”。
C2H5Cl (CH3)3CBr CH2=CHCl
乙基氯(氯乙烷) 叔丁基溴 乙烯基氯(氯乙烯)
CH3
Br
CH2Cl
邻-溴甲苯(2-溴甲苯) 2-bromotoluene
氯化苄(苄基氯) benzyl chloride
5. 焰色反应:卤代烃在铜丝上灼烧时,产生绿 色火焰,这是鉴定含卤素有机物的简便方法。
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第六章 卤代烃
第二节 卤代烃的化学性质
第三节 卤代烃的化学性质
Nu
δδ+
δ+
δ-
R CH CH X
β
α
HH
亲核取代 消除反应
B-
一、卤代烷的亲核取代反应及反应机制
(一)亲核取代反应
亲核试剂
:Nu- + RCH2 X
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第六章 卤代烃
第二节 化学性质 (一、亲核试剂对显正电性的碳原子进攻而引起的取
代反应, 称为亲核取代反应(nucleophilic substitution),
以SN表示。
CH3 CH3C Br + OH-
CH3 CH3C OH + Br- = k [(CH3)3CBr]
有些卤代烃用习惯名称。例如:三氯甲烷 CHCl3 称为氯仿;三碘甲烷 CHI3 称为碘仿。
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第六章 卤代烃
第一节 分类和命名 (二、命名)
课堂练习: 命名下列化合物并按伯仲叔分类
CH3CHCH2CHCH3 CH3 Cl
ICH2
第六章卤代烃
CH3CCH3
NaI
CH3CHCH2CN
I
NaBr
丙酮的存在使生成的NaCl、NaBr不溶,使平 衡向右移动。
(5)与硝酸银-乙醇溶液作用 反应是典型SN1历程,生成沉淀的速度是: R3CX >R2CHX> RCH2X
可用于鉴别不同结构的卤烷。
RX
C2H5OH
AgNO3
RONO2
AgX
用化学方法鉴别: 1—溴丁烯 3—溴丁烯 4—溴丁烯 2—溴丁烷
(c)烯丙基型和苄基型卤代烃对SN反应的影响
++
CH2 CH CH2
++
CH2
由于这些碳正离子相当稳定,所以相应卤代烃 SN1反应活性很高。(比叔卤烷活性高)
SN2反应活性也很高(比伯卤烷活性高),因为 共轭而使过渡态活化能降低。
X δH
CCC H
Nu δ-
(d)乙烯型卤化物对SN反应活性的影响
支链增多对消除有利。 2、试剂碱性和亲核性 碱性强对消除有利,对E2更有利;(KOH/醇、
RONa/醇、RONa/DMSO)。 亲核性强对取代有利,SN2更有利,试剂体积
增大对消除有利。
3、反应温度
提高反应温度对取代、消除都有利,对消除更 有利。
六、有机氟化物
1、有机氟化物的命名
(1)含有一个或少数氟原子的化合物可采用系统 命名法命名。
C2H5OH/H2O
回流
CH3CH2CH2OH
NaBr
采用乙醇/水溶液作为溶剂,主要是增加卤烷在
反应体系中的溶解度。
此法常用于高级醇的制备。
(2)被氰基取代得到腈 伯卤烷与氰化钠在乙醇-水溶液中反应,可以得
《有机化学》第6章卤代烃
H 2C C2 HCl
Br H 3 CCHCH I
(2)烯丙型或苄基型卤代烃:卤原子与双键或苯 环相隔一个饱和碳原子
H 2 CCH C2 H Cl
CH 2 Br
CH3
CH Br
(3)隔离型卤代烃:卤原子与烃基相隔二个或二个以 上碳原子
H 2 C CH C 2H C 2 B Hr
CH3CHCH=CHCCHH=C3HBr Br
-溴代苯乙烯
4-溴-2-戊烯
命名
1
23
CH 2=CH-2B Cr H
3-溴-1-丙烯
1
23
4
CH2=C-2 C-HC2HCl
C2H5
4-氯-2-乙基-1-丁
CH 3 CHCH 2 CH 2 Cl
2-苯基-4-氯丁烷
CH3 Cl
Cl
1-甲基-3,7-二氯萘
RX + 3 P 。 ( O£ C 制 l 高沸点RX)
b.p 105.8 C
3 ROH + SO2Cl RCl + HCl 2+ SO
O
氯化亚砜
S
or 二氯氧硫
O
(重要 !操作简单 产, 率高,不重 )排
砜
O S
亚砜
卤原子交换
丙酮
RCl + NR aII + ( Na可 Cl制伯
过 氧 化 物
例 :RCH= CH2+HBr
CH2=CH-CH2=+CH22Br回流 68, %4CClCH2
CH
CH2
Br Br Br Br
CH
从醇制备
1ROH RX 2 O ( + + 可 HX H 逆反
第六章 卤代烃(讲授)
2、消除反应 、 卤代烃在碱的醇溶液中加热, 卤代烃在碱的醇溶液中加热 , 能由分子中脱去 一分子卤化氢而形成烯烃。 一分子卤化氢而形成烯烃。
CH3CHCH3 Br CH3 CH3CCH3 Br C2H5ONa C2H5OH, C2H5ONa C2H5OH, CH3CH=CH2 + NaBr + C2H5OH CH3 CH3C=CH2 + NaBr + C2H5OH
对于烃基相同而卤原子不同,则其活性顺序为: 对于烃基相同而卤原子不同,则其活性顺序为:
RI
键能 极化度
RBr
RCl
RF
亲核取代活性
六、亲核取代反应的立体化学
1、SN2的立体化学 、 的立体化学 亲核取代反应按双分子历程进行时, 亲核取代反应按双分子历程进行时,被认为亲 核试剂是从离去基团的背面进攻中心碳原子的。 核试剂是从离去基团的背面进攻中心碳原子的。
3、与金属的反应 、 卤代烃能与多种金属如Mg、 、 等反应生成 卤代烃能与多种金属如 、Li、Al等反应生成 金属有机化合物, 如卤代烷与镁在无水乙醚中作用, 金属有机化合物 , 如卤代烷与镁在无水乙醚中作用 , 则生成格氏试剂。 则生成格氏试剂。
R-X + Mg
无水乙醚
RMgX
格氏试剂的C-Mg键的极性很强,所以非常活泼, 格氏试剂的 键的极性很强,所以非常活泼, 键的极性很强 能被许多含活泼氢的物质,如水、 能被许多含活泼氢的物质 , 如水、 醇 、酸、 氨以至炔 氢等分解为烃。 氢等分解为烃。
2
2 3 2
3
3-溴丙烯 溴丙烯
3-甲基 氯-1-己烯 甲基-5-氯 己烯 甲基
芳烃为母体] ③、卤代芳烃,[芳烃为母体 卤代芳烃, 芳烃为母体
第六章卤代烃-资料
反应机制:
H O H- +HC +B - r 慢
H
-HHHO CBr
快
H HO CH+Br-
H
H
过 渡 态
SN2反应机制的特点为 :
(1)是双分子反应,速率与卤代烷及亲核试剂 浓度有关 ;
(2)反应一步完成,旧键的断裂和新键的形成 同时进行;
(3)反应过程伴有“构型转化”
- H - SN2 H O C Cl
极性溶剂对SN1和E1反应均有利 ,对SN2和E2 反应都不利。
三、与金属反应
1.与金属镁反应
R X + M g无 水 乙 醚 R M g X ( G r ig n a r d 试 剂 )
简称:格氏试剂
结构分析:
δ- δ+
R C M gX
格氏试剂的结构中有C-Mg键,这是 一个极性很强的共价键,电子云富集在 碳原子一方,即Cδ --Mgδ +,所以,它可 起碳负离子的作用,具有很强的亲核性, 可与带正电的碳原子反应。
2-甲基-2-丁烯 (71%)
CH3 CH3CH2C CH2
2-甲基-1-丁烯 (29%)
• 主要产物是双键上连有最多取代基的烯烃, 称为扎衣采夫规则。
• 查依采夫规则可归纳为:越是稳定的烯烃 越易生成。
34
2、 消除反应机制
1、E1反应
第一步:生成正碳离子,-碳原子转变为sp2杂 化状态;
H
H
慢
C- C
CC
+ X-
+
X
第二步:试剂B-夺取 碳原子上的氢原子
-
B
H
快
CC
+
第六章 卤代烃
6.2 卤烃的制法
• 6.2.2 芳烃卤代 – ① 芳环上的卤代 在路易斯酸的催化下,发 生芳环上的卤代反应。
FeCl3
Cl2
Cl
– ②芳烃侧链上的卤代
Cl2
Cl
h
有机化学 卤烃 9
• 6.2.3 亲电加成反应
CH3 CH CH2
CH3 CH CH2
6.2 卤烃的制法
Cl2
CH3 CH CH2 Cl Cl
有机化学 卤烃 26
6. 卤烃与炔化钠的反应(补充)
• 卤烃与炔钠的反应是制备高级炔烃的方法之一。
RX + R C
CNa
R C
C R + NaX
反应中的卤代烃使用伯卤烃效果最好,原因是:
仲卤烃、叔卤烃在强碱的作用下易生成消除产物。
• 此反应是另一个可以增长碳链的反应,得到的产物 是高级炔烃。此反应在炔烃的性质中已经学过,在 此不再详述。
RX + NaCN RCN + NaX
3. 卤烃的氰解
• 此反应是非常有用的一个反应,可以增加分子中碳 链的长度,每次可以增加一个碳原子,是增长碳链 的反应之一。如: • 氯乙烷与氰化钠在乙醇溶液中加热反应生成丙腈。
CH3CH2Cl + NaCN CH3CH2CN + NaCl
有机化学
卤烃
23
• 若分子中有多个卤原子,则可全部被取代。如:
CH3 CH CH2 Br
– 利用不饱和烃与X2或HX的加成也可制取卤烃。
HBr
– 用炔烃,控制加成条件,可得到卤代烯烃。
HC CH
HCl 150~160℃
HgCl2/ 活 性 碳
第六章 卤代烃
(7)炔烃的生成
R-C C + R'-Br C R' + Br
R-C
只适用于 R-CH2- X 否则,易消除。
亲核取代反应(Nucleophilic-substitution):
由亲核试剂首先进攻电子云密度较低的中 心碳原子而引起的取代反应,用SN表示。
亲核试剂(nucleophilic reagent):
一、卤代烃的分类和命名
1、分类 氟代烃 氯代烃 溴代烃 碘代烃
(1)根据卤原子数的多少 一卤代烃
H3C CH2 Cl
Br CH2 CH2 I
多卤代烃
(2)按烃基的不同
饱和卤烃 RCH2X
不饱和卤烃 RCH=CHX
卤代芳烃 Ar-X
(3)根据卤素所连的碳原子不同类型 伯卤烃 RCH2X 仲卤烃 R2CHX 叔卤烃 R3CX
3-甲基-5-氯庚烷 3-chloro-5-methylheptane
C H3C HC H 2Br C H3
2-甲基-1-溴丙烷 1-bromo-2-methylpropane
CH3CH=CHCH 2Cl
1-氯-2-丁烯 1-chloro-2-butene
1
7
2
6
3
5
4
4
5
6
7
1
H3C CH CH CH2 CH3 I
2
反应用途:因有卤化银沉淀产生, 可作为卤代烃的鉴别反应。 卤代烃反应活性: 烯丙基卤>叔卤代烃>仲~>伯~
(6)卤离子交换反应:在丙酮中,氯代烷 和溴代烷分别与碘化钠反应,生成碘代烷。
CH3CHCH3+ NaI Br
丙酮 25℃
第六章 卤代烃
聚四氟乙烯 ——耐“王水”
+ +
H )2NH H55)2NH
(C 2H5)3N (C 2H5)3N
C2 H5 Br C2 H5 Br
(C 2 5)4NBr (C 2HH5)4NBr
- -
(5) 与AgNO3反应—— 推测卤代烃的类型
RX + AgNO 3
活性顺序:
乙醇
RONO 2 + AgX
RI > RBr > RCl
。 。 。 3 RX > 2 RX >1 RX ( X 原子相同时 )
X
-
底物
离去基
ROH(醇类) + NaX RCN(腈类) + NaX ROR'(醚类)+ NaX RNH2(胺类)+ HX
R X
NaOR' HNH2
(1) 被羟基取代
RX + NaOH
H2O
ROH + NaX
卤代烃的碱性水解 (2) 被氰基取代
[H] RX + CN
-
RC H2NH2
乙醇
RC N + X-
过渡态出现了形式上的“五价碳”原子,该“五价碳”可看成为 原子或基团之间的排斥作用最小,有利于过渡态的形成。 sp2 杂化, 三个正常共价键在同一平面, 两个部分共价键在平面的两侧,此时,各个
S N 2 反应机理: Nu Nu NuNu NuNu Nu Nu Nu
C C C C C C
LL L L LL L
叔丁基溴的碱性水解反应如下
C H3 C H3 C Br + O H- C H3 C H3 C O H + Br-
C H3
C H3
其水解的速度与叔丁基溴的浓度成正比,而与 碱(OH-)的浓度无关,在动力学上称为一级反应。 反应速度方程:ν= k[(CH3)3C-Br]
卤 代 烃
二、卤代烃的制备
(四)卤素交换
卤代烃与无机卤化物之间进行卤原子交换的反应称为芬克尔斯坦(Finkellstein) 卤素交换反应。
三、卤代烃的物理性质
(一)状态
低级:气体 一般:液体 高级:固体
(二)沸点
氯苄 benzyl chroride
一、卤代烃的分类和命名
(二)卤代烃的命名 2、IUPAC命名法
卤代烃的命名以烃为母体,卤原子为取代基,根据所带烃基的不同遵循烃的 命名原则。
2-溴-5-甲基己烷
(E)3-氯-2-甲基己-3-烯
2-bromo-5-methylhexane (E)3-chlro-2-methylhex-3-en
反应速度与(CH3)3C-Br的浓度成正比,与NaOH的浓度无关。
步骤: Ⅰ
能态图:
Ⅱ
五、卤代烃的化学性质
(一)亲核取代反应
3、亲核取代反应机制 (1)SN1反应机制
二、卤代烃的制备
(一)烃类卤代
卤素可与烯烃和芳烃发生α-氢取代生成卤代烃。
二、卤代烃的制备
(一)烃类卤代
卤素可与芳烃发生苯环上的亲电取代生成卤代烃。
二、卤代烃的制备
(二)不饱和烃和小环环烃与卤素的加成
烯烃、炔烃、小环环烃可与卤素或卤化氢发生加成反应生成卤代烃。
二、卤代烃的制备
(三)醇的取代
1. 醇与HX反应生成卤代烃。
烃基相同卤素不同,则随卤原子序数的增加,沸点升高。 同系列卤烃,碳链增长,沸点升高。 同分异构体 支链<直链
三、卤代烃的物理性质
(三)溶解度
不溶于水,易溶与有机溶剂。
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6.4写出下列反应的主要产物,或必要溶剂或试剂
答案:
6.5下列各对化合物按SN2历程进行反应,哪一个反应速率较快?
答案:
6.6将下列化合物按SN1历程反应的活性由大到小排列
a.(CH3)2CHBrb.(CH3)3CIc.(CH3)3CBr
答案:b > c > a
6.7假设下图为SN2反应势能变化示意图,指出(a), (b) , (c)各代表什么?
答案:
(a)反应活化能(b)反应过渡态(c)反应热放热
6.8分子式为C4H9Br的化合物A,用强碱处理,得到两个分子式为C4H8的异构体B及C,写出A,B,C的结构。
答案:
ABrCH2CH2CH3B.CH2=CHCH3C.CH3CHBrCH3
答案:
6.9怎样鉴别下列各组化合物?
答案:鉴别a , b , dAgNO3/ EtOHc.Br2
6.10由2-甲基-1-溴丙烷及其它无机试剂制备下列化合物。
a.异丁烯b.2-甲基-2-丙醇c.2-甲基பைடு நூலகம்2-溴丙烷d.2-甲基-1,2-二溴丙烷
e.2-甲基-1-溴-2-丙醇
答案:
6.11分子式为C3H7Br的A,与KOH-乙醇溶液共热得B,分子式为C3H6,如使B与HBr作用,则得到A的异构体C,推断A和C的结构,用反应式表明推断过程。
第六章卤代烃
6.1写出下列化合物的结构式或用系统命名法命名。
a.2-甲基-3-溴丁烷b.2,2-二甲基-1-碘丙烷c.溴代环己烷
d.对乙氯苯e. 2-氯-1,4-戊二烯f.(CH3)2CHIg.CHCl3
h.ClCH2CH2Cli.CH2=CHCH2Clj.CH3CH=CHCl
答案:
f. 2-碘丙烷2-iodopropane g.三氯甲烷trichloromethane or Chloroform