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《卤化反应 》课件

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卤化反应
目 录
• 卤化反应概述 • 卤化反应机理 • 卤化反应的条件与影响因素 • 卤化反应的工业应用 • 卤化反应的安全与环保 • 卤化反应的前沿进展与展望
01
卤化反应概述
定义与分类
定义
卤化反应是指将其他元素或基团替换 为卤素(氟、氯、溴、碘)的反应。
分类
根据卤化反应中卤素的不同,可以分 为氟化、氯化、溴化和碘化等。
详细描述
亲核取代卤化反应中,亲核试剂(如醇、胺等)进攻卤代烃的碳原子,卤素原子被取代基取代。这个反应过程中 ,亲核试剂首先与卤代烃形成络合物,然后发生取代反应,生成新的碳-碳键和卤化物。
消除反应卤化
总结词
不饱和烃在加热条件下发生消除反应,同时生成碳-卤键。
详细描述
消除反应卤化中,不饱和烃在加热条件下发生消除反应,同 时生成碳-卤键。这个过程中,不饱和烃首先形成不稳定的消 除中间体,然后发生消除反应,生成新的碳-卤键和烯烃。
氟代烃的合成工艺难度较大, 且氟气具有剧毒和强腐蚀性, 因此研究和应用相对较少。
05
卤化反应的安全与环 保
卤化反应的危险性
卤化反应通常涉及高温、高压和有毒有害物质,操作不当可能导致火灾、爆炸等安 全事故。
卤化反应过程中产生的废气、废水和废渣等废弃物,如未经妥善处理,可能对环境 造成严重污染。
卤化反应过程中使用的原料和催化剂等物质,如对人体有害,可能对操作人员的健 康造成危害。
高选择性卤化反应的研究
研究高选择性卤化反应,以实现特定位置或特定结构的卤化,提高产物的纯度和 收率。
开发高选择性卤化反应的机理和动力学模型,为优化反应条件和提高产物选择性 提供理论支持。
卤化反应在绿色化学领域的应用
探索卤化反应在绿色合成中的实际应用,如药物合成、材料 制备和生物活性分子合成等。

卤化作业-PPT精品

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第四章 卤化反应作业
第三组 组员:张万法、李静、王海燕、徐瑶、鲁邦
令、王荣、
2020/5/21
1. 写出由对硝基氯苯制对硝基苯胺 及由2,4-二硝基氯苯制备2,4-二硝基
苯酚的反应
解:
2020/5/21
2. 常用的卤化剂有哪些?卤化反应(或 引入卤素的方法)有哪三种类型?
解:分子态卤素:Cl2、Br2 、I2 ; • 卤素的酸 + 氧化剂:
答:在苯环上引入一个氯基后,仅使苯环上的电子云密度稍稍下降,所以苯 的二氯化(即生成的一氯苯的再氯化)的反应速率常数k2只下降为苯的一氯 化反应速率常数k1的1/10左右,即k2 /k1=K≈10-1。因此先得到的卤代产物可 以继续发生取代卤化反应,生成卤化程度较高的产物(二卤化物及多卤化物 )。综上所说苯的取代氯化是一个典型的连串反应。
7.减少反混对于减少多氯化有 何作用?
以苯为例: 反应初期,随苯转化率增加,氯苯浓度逐渐增加 ,在苯转化率20%时,氯苯开始与Cl2作用生成 二氯苯,且生成速度随苯中氯苯浓度的增加明显 加快;也就是说,苯氯化时,随一氯苯的不断生 成,二氯化反应速度不断增加,以至生成较多二 氯化物和多氯化物。因此减少反混可以快速的使
⑤五氯苯酚的合成路线。
五 氯 苯 酚
OH Cl
+Cl2100A ~1 lC 80 l3℃
Cl
OH Cl
Cl Cl
五氯苯酚及其钠盐被广泛用作抗菌剂。
2020/5/21
11.写出由蒽醌制1,4,5,8-四氯蒽 醌的合成路线。
解答 方法(一):上以蒽醌为原料,以汞
为定位剂,经磺化和置换氯化制取。 合成路线如下:
• 因此在反应之前就对反应物进行除杂纯化。加入对反应没 有影响的物质使其与杂质反应生成沉淀除去,或加入某种 物质使其与杂质反应生成对反应没有影响的物质。

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• 氯苯生成量最大时
Cl
72.91%
Cl
20.84 % Cl 6.24%

4、连串卤化处理方法
• • • • • (1)控制卤化深度 (2)选择催化剂 (3)选择卤化剂 (4)调整介质的pH值或改变合成路线 (5)选择溶剂
(1)控制卤化深度
• 卤化深度可以用参加卤化反应的原料的百分数来表示 为了减少多卤化产物的产率,可以依靠降低卤化反应的深度 • 剩余的苯愈多,则从反应混合物中回收的苯量将愈多,操作费用及损耗 将增大,设备的生产能力将下降 • 可以由出口处卤化液的比重来控制卤化深度 见下表
• 催化剂的作用是使氯分子极化,或生成氯正离子。
• 无水状态下,用氯气进行氯气时,最常用的催化剂是各种 金属氯化物,如FeCl3、AlCl3等Lewis酸。 • 无水状态下或在浓硫酸介质中,用氯气进行氯气时,有时 用碘作催化剂。
• 在浓硫酸介质中,用氯气进行氯气时,硫酸起催化作用。
2、催化剂的选择
较难。 蒽醌直接接氯化制1,4,5,8—四氯蒽醌
• ③有机溶剂
水杨酸 氯化采用乙酸作溶剂;萘氯化采用四氯化碳、苯或氯苯作溶剂等
不同的有机溶剂作介质有时会对氯化速度产生影响。
萘、菲等芳烃在乙酸介质中的氯化速度比在CCl4-CH3COOH(3:1体积 比)中大的多
5、氯化重要实例
• (1)氯苯的制备 • 氯苯是制取农药、染料及其他有机合成工业产 品的重要中间体,亦可作为溶剂 • 早期多采用低温氯化工艺(35-40℃) • 现代的合成多采用沸腾氯化法(80℃) • 沸腾氯化法的优点:
卤化剂与催化剂所形成的配合物体积越大,空
间位阻越大,生成邻位异构体的比例越少。
• 苯的一氯化制氯苯----最经济的催化剂FeCl3 • 苯的二氯化制对二氯苯 • 甲苯的氯化制对氯甲苯

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⑴ 烃类:以X2为卤化剂 氟化是高放热反应;氯化是放热反应;
溴化为中等放热,所有温度下,均有利于 向右方进行。
碘化则是吸热可逆反应。 但用ICl为碘化剂精选pp,t 则是放热反应。31
⑵ 乙烷:用 F2 进行取代氟化,发生C-C键 的断裂和聚合等副反应。 Why
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32
• 加成卤化:
有机单元合成反应 ——
第四章
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1
内容提要
• 取代卤化反应 • 加成卤化反应 • 置换卤化反应
小结
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讨论
作业
2
主要内容(共14学时):
❖ 卤化反应的定义、目的、重要性
❖ 卤化剂,卤化反应的类型
❖ 芳环上的取代氯化(重点)
⑴ 亲电质点、反应历程及动力学(重 点:催化剂存在下Cl2的氯化)
• 氯化
应用最广泛、制备最经济的卤化反应。 大批氯化产品,如…具有广泛的工业用途。
精选ppt
9
Cl2价格低廉,供应量大,因此,氯化 产物品种多,产量大,是最重要的卤化反 应,也是本章讨论的重点。
• Cl2 ?
电 解
2 N a C l+ 2 H 2 O 2 N a O H + C l2 + H 2
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CH3
X X
X X
环上加成
X
• 卤化中除加入特定卤化剂,常需加入催化剂
或活化剂,如光能、热能或游离基引发剂。
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29
4.2 卤化热力学
• •
性碳

和卤 加 取 化
反键 成 代 反
应的 卤 卤 应
活稳 化 化 热
性定
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30

第四章-卤化反应讲解课件

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·
(3)电子转移法
33
n 链的传递
RH + X · → R ·+
R ·+ X2 → RX + X · 或 RH + X · → RX + H ·
H ·+ X2 → HX + X ·
n 链的终止
器壁或填料
2X ·
X2
R ·+ X · → RX
X ·+ O2 → O2X · X→· O2 + X2
R ·+ O2 → RO2 · →X · RX + O2
n 氯化深度
19
n 混合作用
在连续反应时,由于反应器型式选择不当、传质不 均匀,使反应生成的产物未能及时离开,又返回反应区 域促进连串反应的进行,这种现象叫做反混作用。
图 氯苯的生产工艺
20
n 氯化温度
表 苯氯化反应温度与k2/k1的关系
T, ℃
18
25
k2/ k1
0.107
0.118
30 0.123
C-C,C-H,H-H :330~418.6KJ/mol(500~650℃) Cl-Cl,Br-Br,I-I,O-O,N-N,C-N=N-C:<250KJ/mol(50~100 ℃)
60~100C 32
(2)光离解法
E=hν=h
Cl2 ,Br2 ,I2
400~
500nm hν
Cl ·,Br ·,I
7
转化为其它化合物
亲核置换
δ+
n -X(-Cl)
-NH2 ,-OH,-F,-OR,-OAr
8
4.1.3 卤化试剂
n 卤素单质: Cl2 ,Br2 ,I2 n 卤化氢+氧化剂:

第三章 卤化反应ppt课件

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苯的氯化反应历程
❖ 芳环的取代氯化还可以用浓硫酸或碘作催化剂,使氯气转化
为氯正离子:
Cl2+ I2
2ICl
2I+ + 2Cl-
I+ + Cl2
ICl+ Cl+
H2SO4
H++HSO4-
H++Cl2
HCl+Cl+
❖ 次卤酸不容易离解成卤素正离子X+,比卤素单质活性差。但 在强酸存在下,可以在水中使芳烃卤化。
格除去。
苯的含水量控制在0.04%:
❖ 催化剂如FeCl3等在水中溶解度大于在芳烃中的溶解度,水的存在 会使催化剂离开反应区,大大降低芳烃中催化剂的浓度,导致反 应速度下降。苯中含水达到0.2%,反应停止。
❖ 溶解于水中的HCl会腐蚀设备。
氯气中氢的含量应低于4%:
❖ 尾气中氢含量高,易引起火灾。
❖ 芳环的卤化反应历程
亲电取代,催化剂
❖ 芳环的卤代反应动力学
低温有利于对位一卤代产物生成,芳烃高浓度有利,卤素低浓度好
❖ 芳烃卤化的影响因素 催化剂 温度 加料方式 芳烃一次性加入,卤素缓慢加入利于一取代产物生成 溶剂 酸性、中性、碱性 卤化剂 高电子云密度芳烃,不加催化剂也可卤化,宜采用氧卤化法; 低电子云密度芳烃,用卤素在路易斯酸存在下卤化。
p
b''
O2S1
PB
温度效应:
S rr kk e CCC 21
P S21
E V 3E V 1 OP RT
O2 S 1
a p bb'' AP B
S21KE V e 3 R E T V 1(Kkk O O 2 S 1P C A aC P pC B bb'')

卤化物课件

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第二节 烃类的卤代反应
CH3 NO2 Br N O COOH N H O N Br O Br
二、芳烃卤代反应(亲电取代)
CH3 O NO2 H N
+
浓 H2SO4
+
N Br N H O
O COOH
Br2/H2SO4 △
Br N
N
Br2 N NH2
AcOH 20~25℃
Br N NH2
第三节 羰基化合物的卤代反应 一、醛酮α -位氢的卤代反应
OH X
第一节 不饱和烃的卤加成反应
一、不饱和烃加卤素
1 X2对烯烃的加成
C C X2 C X C X
F> CI> Br> I
F与不饱和烃反应太剧烈
CH2=CH2 + Br2 → BrCH2CH2Br + CI2 → CICH2CH2CI + I2 → ICH2CH2I (I2太贵,需用I2时,,用NaI发生置换反应) 机理:亲电加成 溶媒:CH2CI2 CHCI3 CCI4 CS2
CH3 NBS NCS
CH 2Br
CH 2Cl
CH2 CH2CH3 NBS
Br CHCH2CH 3
第二节 烃类的卤代反应
一、脂肪烃的卤取代反应
N
NBS NCS CH3
+
N CH2Cl N CH2Br
CH2CH2COOH NBS
Br CHCH2COOH
第二节 烃类的卤代反应
二、芳烃卤代反应(亲电取代)
H E + H+
二、芳烃卤代反应(亲电取代)
机理
+E
+
E π-络 合 物
慢 σ-络 合 物

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用N-卤代酰胺作为卤化剂。
例6:
I2/K IO 3
C H 3-C H = C H 2
C H 3-C H -C H 2I
O H
93%
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43
例7:
I2/AcOAg/Et2O
H
OAc I H
80%
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44
③ 双键上具有吸电子基的烯烃的自由基卤加成反应
C lC H = C C l26C 0~ l2 7 /0 h o v CC l2C H -C C l3 -HCl
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13
第一节 卤化反应机理 第二节 不饱和烃的卤加成反应 第三节 烃类的卤取代反应 第四节 羰基化合物的卤取代反应 第五节 醇、酚和醚的卤置换反应 第六节 羧酸的卤置换反应 第七节 其他官能团化合物的卤置换反应
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14
•不饱和烃的卤加成反应 •卤取代反应 •卤置换反应 •卤化反应中的重排
3,5-pyridinedicarboxylic acid dimethylester
吡啶
羧酸 精选ppt课件最新
二 甲 酯7
O
NO2
COOCH3
O
N CH3
硝苯地平代谢产物
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8
H汉a奇ntzsch吡啶合成(1882)
两个分子的-羰基羧酸酯和 一分子的醛及一分子的氨缩合, 得到二氢吡啶衍生物,用亚硝酸 氧化得到吡啶衍生物,这个反应 称为Hantzsch吡啶合成。
④ 卤加成的重排反应 (见例4)
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34
例3: 1 Me C16H30
2
10 9 8
Br2/AcOH
3
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NH2
+Cl2
CHCl3
r.t
Cl
NH2 Cl
Cl
乙酰苯胺活性不如苯胺,生成一氯化物, 反应如下:
NHCOCH3
+Cl2
NHCOCH3 NHCOCH3
(70% ) +
Cl (30% )
Cl
6.苯的取代氯化具有何动力学特点为什么?(为 什么苯的取代氯是一典型的连串反应)?
答:在苯环上引入一个氯基后,仅使苯环上的电子云密度稍稍下降,所以苯 的二氯化(即生成的一氯苯的再氯化)的反应速率常数k2只下降为苯的一氯 化反应速率常数k1的1/10左右,即k2 /k1=K≈10-1。因此先得到的卤代产物可 以继续发生取代卤化反应,生成卤化程度较高的产物(二卤化物及多卤化 物)。综上所说苯的取代氯化是一个典型的连串反应。
Cl
OH Cl
Cl Cl
五氯苯酚及其钠盐被广泛用作抗菌剂。
11.写出由蒽醌制1,4,5,8-四氯蒽 醌的合成路线。
解答 方法(一):上以蒽醌为原料,以汞
为定位剂,经磺化和置换氯化制取。 合成路线如下:
O
HO3S O SO3H
O
SO 3·H 2S O 4 Hg2+
+
O Cl O Cl
O O Cl
HO3S O
• 分子态氟与有机分子反应时,氟化的 反应热大于C-C单键的断裂能,会发生 C-C键的断裂和聚合等副反应。
4. 以FeCl3为例,说明芳环上的取代卤化 反应历程。以H2SO4、I2为催化剂芳环氯
化有何异同?
答:用FeCl3做催化剂的反应历程为:
5.苯胺直接氯化得到何产物?乙酰苯胺呢?
答:环上的胺基,是强供电子基,易发生多 氯化,在氨基所有邻、对位被全部取代以 前,反应很难停止。生成三氯苯胺,反应如 下:
通过对苯在多槽连串反应器中连续反应后的计算分析可得到以下结论: 1.反应初期,随苯转化率增加,氯苯浓度逐渐增加,在苯转化率20%时, 氯苯开始与Cl2作用生成二氯苯,且生成速度随苯中氯苯浓度的增加明显加快; 也就是说,苯氯化时,随一氯苯的不断生成,二氯化反应速度不断增加, 以至生成较多二氯化物和多氯化物。 2.当苯中氯苯含量为74.5%(wt)时,v1和v2相等; 3.若氯苯为目的产物,可控制氯化反应深度停留在较浅阶段,二氯苯生成 量很少,氯苯选择性较好; 氯化深度为1.07时,氯苯生成量达到最大值。
SCl2、SOAl2CCll32是相引混入合C为l的高高氯活化性剂反。应剂,SO2Cl2、 置换卤化剂 HF、KF、NaF、SbF5、HCl、HBr、NaBr

根据引入卤原子的方式,分为:
取代卤化

加成卤化

置换卤化
3. 为什么在有机分子中引入氟,不 采用分子态氟作氟化剂?
• 答:在有机分子中引入氟,①可以提高化 学稳定性(如耐水解、氧化)和热稳 定性;②具有强诱导效应,使分子中 其他官能团活性明显增大。
解答:①邻氯苯酚合成路线
O H
O H
O H
邻 氯 苯 酚
苯 溶 剂
+C l226± 2℃
(25% )+
C l (50% )
1∶ 1.09
C l
②对氯苯酚合成路线
OH
OH OH
对 氯 苯 酚 +SO2Cl2 40℃
+
Cl + SO2+ HCl
Cl
(70% )
③ 2,4-二氯苯酚苯酚合成路线
2,4-二氯苯酚
7.减少反混对于减少多氯化有 何作用?
以苯为例:
反应初期,随苯转化率增加,氯苯浓度逐渐增加, 在苯转化率20%时,氯苯开始与Cl2作用生成二 氯苯,且生成速度随苯中氯苯浓度的增加明显加 快;也就是说,苯氯化时,随一氯苯的不断生成, 二氯化反应速度不断增加,以至生成较多二氯化 物和多氯化物。因此减少反混可以快速的使生成
物从中移去,从而减少多氯化物的生成。
8.杂质或原料纯度对芳环的取代和 侧链氯化有何影响?如何除去这些
杂质?
• 原料纯度对芳环的取代反应有很大影响。例如,在苯的氯 化反应中,原料苯中不能含有含硫杂质(如噻吩等)。因 为它易与催化剂FeCl3作用生成不溶于苯的黑色沉淀并包 在铁催化剂表面,使催化剂失效;另外,噻吩在反应中的 生成的氯化物在氯化液的精馏过程中分解出氯化氢,对设 备造成腐蚀。其次,在有机原料中也不能含有水,因为水 能吸收反应生成的HCl成为盐酸,对设备造成腐蚀,还能 萃取苯中的催化剂FeCl3,导致催化剂离开反应区,使氯 化速度变慢,当苯中含水量达0.02%(质量百分数)时, 反应便停止。此外,还不希望Cl2中含H2,当H2>4% (体积分数)时,会引起火灾甚至爆炸。
HCl N aC lO 3
+
O
Cl O
SO 3·H 2S O 4 Hg2+
Cl O Cl
HO3S O Cl
Cl O
HCl
+
N aC lO 3
HO3S O SO3H
Cl O SO3H
Cl O
SO3H
Cl Cl
但是由于生产工序多,收率低,含 汞废水难以治理。为了防止汞对环 境的污染,研究了蒽醌直接氯化, 并应用于工业生产,取代了老工艺。
1. 写出由对硝基氯苯制对硝基苯胺 及由2,4-二硝基氯苯制备2,4-二硝基
苯酚的反应
解:
2. 常用的卤化剂有哪些?卤化反应(或 引入卤素的方法)有哪三种类型?
解:分子态卤素:Cl2、Br2 、I2 ; • 卤素的酸 + 氧化剂:
NHaCBl(rHOB3、r)H+2OO22、等N;aClO、NaBrO、NaClO3、 • 金属或非金属卤化物:FeCl3、PCl3、PCl5; • 其ICl他、:RSNOHCCll2、、SROS2OC2lN2、HCHlOCl、COCl2、 SCl2、
• 因此在反应之前就对反应物进行除杂纯化。加入对反应没 有影响的物质使其与杂质反应生成沉淀除去,或加入某种 物质使其与杂质反应生成对反应没有影响的物质。
9.画出苯的沸腾连续氯化制氯苯 的流程图?写出反应式和主要工
艺条件。
10. 写出由苯酚制邻氯苯酚、对氯 苯酚、2,4-二氯苯酚、2,6-二氯 苯酚、五氯苯酚的合成路线。
OH
OH
OCH2COOH
+Cl2
Fe 60~70℃
Cl O-烷基化
Cl
ClCH2COO乙酸(2,4-D)
2,4-二氯苯酚是制备除草剂(农 药)和植物生长刺激剂2,4-D的中 间体。
④ 2,6-二氯苯酚合成路线
苯酚
⑤五氯苯酚的合成路线。
五 氯 苯 酚
OH Cl
+Cl2100A ~1 lC 80 l3℃
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