有机卤代反应中高效卤化试剂的应用及发展

） 。关于用氯气直接取代金属原子 原子上膦基 （式’
［ ］ % 上的反应则少有报道 。
甄小丽等发现了一种合成氯代特戊酸酰氯的新 方法， 即以特戊酸为原料， 在气相条件下与氯气发生
第+期
郑宾国： 有机卤代反应中高效卤化试剂的应用及发展
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生成了氯代特戊酸， 接着， 在吡啶 !位的取代反应， 存在下与亚硫酰氯作用生成了氯代特戊酸酰氯， 总
［ ］ ( ( 。关于 , 氯代异丙胺作为氯化剂的其它报道 高 %
不多， 因此用 , 氯代异丙胺作为氯化剂也是化学工 % 作者今后的研究热点之一。
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1 。四氟 且反应条件温和、 产率较高 % 0氟环己烷， 化硅是湿法磷酸以及磷肥生产中的主要废气， 用四 ［ ］
合剂以及油墨的接受能力大大增强。! " # 作为氯 ［ ］ % & 化剂能与醇发生取代反应 （式 $ ） 。在三氯甲烷 中， 氯原子可取代芳环 ! " # 与含芳环化合物作用， ［ ］ % ( 上的氢原子 （式’ ） 。
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溴化钾溴化剂 & , ( 溴化钠、 溴化钠、 溴化钾是用途广泛的溴化物， 主要用于 照相、 医药、 染料以及合成香料等行业。作溴化剂， 溴化钠、 溴化钠实质上并不直接参与反应， 而是在反 应过程中先生成溴， 再发生加成反应。在乙酸中， 溴 化钠 ／ 硼酸钠与 % 庚炔反应生成了 % ， 二溴庚烯， / & / ［ ］ % ’ 此反应是制取卤代烯的最有效的方法 。在过氧 化氢以及钒酸铵存在下， 溴化钾与 ( 羟基 辛烯反 / / % / 应， 用于合成% ， 二溴 辛醇， 该反应的温度适中， & / / ( / ［ ］ . 。溴化钠、 产率较高 % 溴化钾是水蒸气法以及空气 吹出法生产溴的附加产品， 因此， 溴化物作为新型的 溴化剂将有广泛的应用 & , + 次卤酸卤化剂 次卤酸与烯烃的反应是制备卤醇的有效方法之 一。次卤酸本身不稳定， 易分解， 但它的盐较稳定， 通常将它制成次卤酸盐保存。反应中， 加入一定量 的卤酸盐和酸性物质， 生成的次卤酸再与烯烃反应。 在含有少量水的二氯甲烷中， 次氯酸与多取代烯烃
［ ］ % $ 代烯烃 （式 % ） 。同氯气相比， 具有反应工艺条 )
此工艺成熟， 操作简便， 这为 ! " # 的大规模生产提 供了可靠的依据。 % , - 三甲基氯硅烷氯化剂 三甲基氯硅烷一般用来保护有机化合物中的活 泼氢原子， 但最近有报道利用三甲基氯硅烷作为氯 化试剂， 并且具有反应条件温和、 选择性好等特点。 例如， 在二甲基亚砜中， 室温下， 三甲基氯硅烷与伯 醇、 烯丙醇、 叔醇等迅速发生醇羟基的取代反应（式
［ ］ % ） 。鉴于三甲基氯硅烷作为氯化剂所具有的优 . 点， 以及我国有机硅产业快速、 健康的发展， 作为氯
件简单、 易于控制、 产率较高等优点。
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氯代丁二酰亚胺氯化剂 ( " & , % 氯代丁二酰亚胺 （, ） 是一种重要的氯化 , % A . 剂， 也是一种杀菌剂， 易于纯化且稳定。研究表明， 生成 , 氯代酸 , A .能专一地取代脂肪酰氯的#氢， % 及衍生物。, 农药、 香料以 A . 主要用来合成医药、 及染料的中间体， 而, 氯代酸及衍生物是强力霉 % 素、 甲烯土霉素、 炔诺酮以及 ( 次甲基地孕酮的合 ’ % 成原料。用 , 其对染料、 粘 A . 处理过的聚酯纤维，
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天然气化工
’ # # !年第/ #卷
有机卤代反应中高效卤化试剂的应用及发展
郑宾国， 李雪辉! ， 耿卫国， 张磊， 王乐夫
（华南理工大学化学工程系， 广州! ） " # $ % #
摘要： 卤代反应是有机合成中的一类重要反应， 选择合适的卤化试剂是实现该类反应的关键， 也是目前研究的热点之一。 本文对近年来在高效卤化试剂研究方面取得的进展进行了综述， 介绍了系列高效卤化剂在卤化取代反应、 卤化加成反应等方 面的应用。具体评述了不同卤化试剂的优缺点并展望了卤化试剂的发展趋势。 关键词： 卤化反应； 卤化取代； 卤化加成； 卤化试剂
子的取代来合成的， 通常要用碘化钾、 碘化钠和二甲 基甲酰胺作碘化剂。 " ( " 亚硫酰氯氯化剂 亚硫酰氯又称氯化亚砜， 它是一种常用的氯化 剂， 在有机合成中亚硫酰氯可使烷烃氯化、 去羟基氯 化、 使活性甲基氯化以及 A 、 、 B ; C ;等原子上的官能 团氯化。同传统的氯化剂 （氯气） 相比， 反应体系为 液相、 反应条件容易控制、 产物的选择性好等方面是 亚硫酰氯的优点， 此外， 亚硫酰氯作为氯化剂还能够 直接取代羟基、 金属原子上的卤素原子等， 在许多情 况下， 亚硫酰氯是研究人员的首选氯化剂。用亚硫 酰氯作氯化剂， 二价钴为催化剂， 在5 ! D 下与己烷 作用合成 ’ 氯己烷， 与传统的氯化剂 （氯气） 相比， +
［ ］ 9 可以有选择地进行， 且产物易于分离 。
用作光化学试剂， 用于多环芳烃脱氢。, . 也可以 作为酚类的溴化剂， 即在 <= 组成 , > 存在下， . % 与酚发生取代反应。同传统的溴化三甲 <= > 系统， 苄胺 相 比， 价 格 便 宜， 此外 , , . 制 备 简 单， . % 系统能够专一地单取代芳伯胺， 并具有收率 <= > 高、 操作简便、 通用性好等优点。 , .作为溴化剂的最大特点是不需引发剂就 可以顺利进行反应， 产物的收率很高， 反应完成后， 可以回收。因此， , .转化为丁二酰亚胺， , .作 为溴化剂有着广泛的应用。 氯代异丙胺氯化剂 ( " 8 , % 选择性好、 操作简单是 , 氯代异丙胺作为氯化 % 剂的主要优点。, 氯代异丙胺在稀硫酸中可以发 % 生如 下 反 应 （ 式 ’） ， 其中单氯代产物的产率较
［ ］ % + 液氯反应， 一步合成 ! ， 产品质量好， 产率高 。 " #
不太理想。 & , & 四乙基三氯化铵氯化剂 关于四乙基三氯化铵氯化剂的报道不多， 但是， 在某些特殊的反应里， 却独具特点。例如， 四乙基三 氯化铵与炔烃发生加成反应， 能使反应控制在烯烃 阶段。因此， 利用四乙基三氯化铵， 可以用来制取氯
［ ］ 同传统的方法相比， 此工艺不用 收率为! ! " # $#，
惰性气体保护， 且反应时间大大缩短。 作为一种优良的氯化试剂， 利用亚硫酰氯尚可 进行一些特殊的反应。如以 " 丁内酯、 亚硫酰氯、 % 氯代丁酸异丙酯， 其中亚硫 异丙醇为原料， 合成 & %
［ ］ ’ 酰氯与原料发生的是开环氯代 。
以稀硫酸为介质， 得到邻、 对 , . 与甲苯反应， ［ ］ 代产物， 该反应的速度较快， 产率也比较高 ! 。另 外， 生成相应 , . 可与金属有机化合物发生反应， ［ ］ 万方数据 : 的溴化物 （式# ） 。
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天然气化工
& ) ) -年第( )卷 展， 一些反应条件温和的卤化试剂以及新的合成方 法随之出现。 ／ 四氟化硅氟化剂 & , % 氟氢化钾 一般情况下， 氟代烃都是由烯烃、 炔烃与氟化氢 反应制得。二氟氢钾 ／ 四氟化硅是最近报道的一种 新的氟化剂， 该氟化剂与环己烯作用， 可用于合成 %
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在二甲基甲酰胺中， 亚硫酰氯与烷基磺酸钠反 应， 生成了相应的氯化产物， 该反应的特点是选择
［ ］ / 性、 产率高 。亚硫酰氯作为氯化剂， 可以取代钛
氟化硅作为氟化试剂， 则能变废为宝。此外， 四氟化 氙、 二氟二乙酸铅也可用作烯烃氟化剂， 但是选择性 国内已有厂家生产， ! " #作为优良的氯化剂， 但存在产品质量不高、 产率低、 原料成本高以及反应 条件苛刻等缺点。最近报道了一种合成 ! " # 的新 工艺， 即在( 经醋酸钠催化， 丁二酰亚胺和 ) *左右，
在温和的条件下， 二苯甲烷和二 , . 可与芴、 （ 萘） 甲烷等含有活泼亚甲基的多环芳烃进行光化 ( %
［ ］ ( ; 。, 学反应，பைடு நூலகம்得到系列活泼的溴代中间体 .还被
亚硫酰氯作为一个常用的氯化剂， 氯化选择性 很高， 反应中的副产物是二氧化硫， 容易从反应物中 分离出来， 在工业生产中常用碱液进行吸收。如果 用氯气、 三氯化磷与生成的二氧化硫进行反应， 又得 到亚硫酰氯， 可循环利用， 这具有良好的应用发展前 景。 目前国内生产亚硫酰氯的厂家有十几家， 总生 产能力在(万) ／ 但产品质量不高， 不能满足 *左右， 国内的需求， 因此亚硫酰氯的合成与开发有深远的 意义。 溴代丁二酰亚胺溴化剂 ( " + , % 溴代丁二酰亚胺 （, ） 是溴代反应中最常用 , % . 的试剂， 采用这一试剂的反应被称为 / 0 1 2 % 3 4 5 2 5 7 6 反应， 一般认为， 在反应中只是连续稳定地提 , . 供低浓度的分子溴， 并不直接提供溴自由基。, . 作溴化剂具有高选择性， 反应时只进攻与双键、 三键 或苯环等相连接的#氢原子， 因此 , .是烯丙基位 或苄基位引入溴原子的首选溴化试剂。 在光照下， 溶解于乙腈中的 , .可使邻甲基甲 苯发生侧链甲基上的选择溴代反应 （式 8 ） ， 无光照 下， 则发生苯环上的选择溴代反应 （式 & ） ， 此结果表 明， 环境因素 （光） 对, . 的溴代反应有很大的影 响。在光照的情况下， 芳烃侧链甲基的光溴化反应
收稿日期： ； 基金来源： 广东省科技攻关项目 ’ # # %." ’.’ / （0 ， 及广东省自然科学基金 1 2 ’ # # ’ 3 ’ " $ # $ 0 1 2 ’ # / 4 / / ! # /） （0 ） 资助； 作者简介： 郑宾国 （ ， 硕士生。 ! 1 2 # / " % " , " , , .） 万方数据 联系人， 电话 ， 电邮 6 。 # ’ # . 5 " " % # 7 8 9 : ; ! < 6 = > 2 7 ? = 2 6 @
) 中图分类号： &$ ’ " ( ’ ! ! ( "
文献标识码： *
文章编号： （ ） " # # " + , ’ " , ’ # # ! # ’ + # + # !
# 前言
有机卤代反应是有机合成中的一类重要反应。 通过卤代反应在分子中引入了卤素元素从而增强了 分子的极性， 由此可以通过卤素制备含有其它取代 基的衍生物， 并且， 许多有机卤代物本身就是重要的 中间体， 可以用来直接合成染料、 香料、 医药等精细 化学品。卤代化合物也是许多合成反应的起始原 料， 这些化合物大多易于从母体烃类通过卤素单质 或其它卤化剂的取代以及加成反应制得。然而， 这 些传统的卤化剂， 大多数是气体且有一定的危害性， 给保存和利用都带来了不便， 也不符合现代有机合 成的发展趋势。为了使有机卤代反应满足绿色合成 的要求， 研究人员开辟出了许多新的合成途径， 如用 无毒、 无害的化学品以及使用环境友好的反应原料 等。在有机卤代反应中， 化学工作者尝试最多的就 是合适卤化剂的选择， 并取得了一些成果。
［ ］ " 此反应的产率比较高 （ ， 选择性好 。一种合 5 ! E）
成" 氯代磷酸酯的新方法是将亚硫酰氯与" 羟基磷 + + 酸酯反应 （式" ） ， 不但可以有选择性地取代羟基， 而 且反应的条件温和、 易于控制， 氯代磷酸酯的产率 " +
［ ］ 可达到5 " E’ 。
" 卤化取代反应
卤化取代反应是合成卤代烷烃、 卤代烯烃、 卤代 醛、 卤代醚、 卤代酮以及卤代芳烃的主要方法， 对于 不同的合成产品选用的卤化剂不尽相同， 而同一种 卤化剂有时只对某一类甚至是某一个反应有效。卤 化反应中的氟化反应一般都是用金属氟化物作为氟 化剂。碘代烃一般是通过卤代烃中的氯原子或溴原