第六章卤代烃

CH3 Cl
3 COK
CH2
CH3
75%
25%
CH3CHCH(CH3)2 F
CH3OC2H5OH
CH2
CHCH(CH3)2
3、与金属反应，Grignard试剂的制备 （1）与金属锂作用 在隔绝空气和绝对乙醚等惰性溶剂中，卤烷与 金属锂作用，得到有机锂。有机锂试剂非常活泼， 可用于制备烷烃。 RX + 2Li RLi + RX RLi + LiX R-R + LiX
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。
X H C H
δ-
C
C
δNu （d）乙烯型卤化物对SN反应活性的影响
CH2
CH
X
2、亲核试剂的影响 SN1反应：决速步骤与亲核试剂浓度无关；但 亲核性增强将会导致反应历程的改变。 SN2反应：试剂亲核性增强对反应有利。 亲核性的比较：（结合碳原子的能力） RO- > OH- > ArO- > RCOO- >H2O （与碱性顺序一致 与碱性顺序一致） 与碱性顺序一致 与碱性顺序相反） I- > Br- > Cl- > F- (与碱性顺序相反 与碱性顺序相反 为什么？ 为什么？
♠Corey-House反应： 2RLi + CuI R2CuLi + R’I R2CuLi +LiI R-R’+ RCu + LiI
♠Wurtz反应： RX + Na RNa + RX RNa + NaX R-R + NaX
（2）与金属镁作用（生成Grignard试剂） 卤代烃在绝对乙醚或四氢呋喃等溶剂中与金属镁 作用可以得到Grignard试剂。
HCOOH
ROH + HBr
（典型的SN1反应）
♠反应速率：CH3Br 1 ； CH3CH2Br 1.6 (CH3)2CHBr 3.2 ； (CH3)3CBr 107
♠碳正离子稳定性程度（如何判断？）决定了SN1的 反应活性： 叔卤烷 〉仲卤烷 〉伯卤烷 （b）烃基结构对SN2反应的影响 反应速率：CH3Br 2×105 ；CH3CH2Br 103 (CH3)2CHBr 12 ; (CH3)3CBr 1
(CH3)3C Br NaOH
C2H5OH 55℃ ℃
CH3CH2CH2Br 8.9%
(CH3)2CHCH2Br 60%
CH3
C CH2 CH3
碱浓度
0 ml/l 0.05 2.00
28% 34% 93%
3、溶剂的影响 极性溶剂对E1反应有利。 4、反应温度的影响 由于反应过程中需要断裂C-H键，提高反应温度 对消除反应有利。 5、消除取向和立体化学 消除反应取向通常依照Saytzeff规则，即消除含氢 少的碳上的氢，生成支链多的烯烃。
CH3
CH3
例如：由 D2O ,
D
CH3
Br2 Fe (C2H5)O
CH3
Mg
CH3
D2O
CH3
Br
MgBr
D
羰基与Grignard试剂加成
R C O R' R' H3O R C R" OH
+ +
R' R"
δ
MgBr
δ
R
C R"
OMgBr
Mg(OH)Br
♠本反应在有机合成中是很好的增碳和制醇方法。
ONa CH 3CH2CH 2Br CH3CHCH 3
C2H5OH
CH 3CH 2CH2
O CH(CH3)2
由于醇钠是强碱，若采用仲或叔卤烷 仲或叔卤烷将得到烯 仲或叔卤烷 烃。 若要制备下列化合物，应如何选择试剂：
CH3 CH3CH2C CH3 O CH2CH2CH3 O CH2
♠若反应在相转移催化剂存在下，则反应可有醇 在氢氧化钠水溶液中与卤代烷作用制得醚。反应条件 温和，且产率较高。
Z-式 式
C2H5
CH3
五、取代反应与消除反应的竞争
一般规律： 1、烃基结构 伯卤烷易发生亲核取代，叔卤烷易发生消除， 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。
NaBr
回流
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 仲和叔卤烷易生成消除产物。 到相应的腈化物；仲和叔卤烷 仲和叔卤烷
CH3CH2CH2CH2I NaCN
C2H5OH H2O
CH3CH2CH2CH2CN
NaBr
CH3CH2CH2CH2
COO-
OH回流
反应产物比原料多一个碳原子，此法在有机合 成中常用来制取-COOH、-CONH2、-COOR 等。
（3）被烷氧基取代得到醚（Willamson制醚法） 伯卤烷与醇钠在相应的醇为溶剂下反应得到醚， 此反应称为Willamson合成法，可用于制备单醚和混 醚。
四、影响卤代烃消除反应的因素
1、烃基结构的影响 E1反应活性：叔卤烷 > 仲卤烷 > 伯卤烷 E2反应活性：叔卤烷 > 仲卤烷 > 伯卤烷 （碱进攻β-H，叔卤烷β-H较多，反应活性高）
CH3 CH3 C CH2 H B X
♠相同级数的卤代烃，烃基支链越多，对消除越有利。 CH3CH2Br 0.9% 2、碱的强度影响 无论E1还是E2，碱性增强对反应有利。
CH3(CH2)7OH
CH3(CH2)3Cl
NaOH,H2O,△ △ (C4H9)4NSO4H
+ -
CH3(CH2)7
O CH2(CH2)2CH3
（4）被碘离子取代得到碘代烷 氯代烷或溴代烷在丙酮溶液中与碘化钠作用， 可发生卤原子置换反应，反应是典型SN2历程。
O CH3CCH3
CH3CHCH2CN Br
ROH
Mg(OH)X
RMgX
HX R'OH H2O NH3 R'C CH
MgX2 R'OMgX Mg(OH)X Mg(NH2)X R'C CMgX
RH
♠ ♠在有机分析中，将含有活泼氢的化合物与甲基碘 化镁作用，通过生成的甲烷计算出化合物中的活泼氢。 ♠在制备Grignard试剂时，必须使用绝对乙醚（不 含乙醇和水）。 ♠Grignard试剂能与醛、酮、酯等反应， 在有机合成上具有广泛用途。
第六章 卤代烃
一、卤代烃的物理性质 二、卤代烃的化学性质 三、影响卤代烃亲核取代反应活性的因素 四、影响卤代烃消除反应活性的因素 五、取代反应与消除反应的竞争 六、有机氟化物 七、卤代烃的制备
卤素直接与烃分子中的碳原子相连的化合物称 为卤代烃。通常卤代烃可以分为以下三种类型： 卤代烷烃：CH3Cl 、CH3CH2Br、CCl4 等 卤代烯烃：CH2=CHCl、CH2=CH-CH2Br 等 卤代芳烃：
♠空间位阻大小决定了SN2的反应活性。 伯卤烷 〉仲卤烷 〉叔卤烷 ♠相同级数的烷烃，随β-C取代基增加 而反应速率降低。
（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 反应活性很高。（比叔卤烷活性高） 反应活性很高 ♠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。
O
OH
合成
CH3CCH2CH3 , CH3CH2MgBr
CH3CH2CCH2CH3 CH3
如何避免格氏试剂 分解？
CH3 CH3CH2C CH3 O CH2CH2CH3
用不超过三个碳的有机物 合成上述丙基叔戊基醚
三、影响卤代烃亲核取代反应活性的因素
亲核取代反应历程主要是SN1和SN2。影响因素主 要是烃基结构、亲核试剂、离去基团、溶剂极性等。 1、烃基结构影响 （a）烃基结构对SN1反应的影响 RBr + H2O
Cl CH 2Br
一、卤代烃的物理性质
沸点：烃基相同时 沸点 氯代烃<溴代烃<碘代烃。
相对密度：一氯代烃<1；一溴代烃和一碘代烃>1。 相对密度 溶解度：通常难溶于水，也不溶于冷的浓硫酸。 溶解度
二、卤代烃的化学性质
卤原子比氢原子活泼，它主要发生的反应是亲核 取代和消除反应。 1、亲核取代反应 亲核取代反应历程有两种类型：SN1和SN2 SN1反应 反应：中间体碳正离子，可重排； 反应 SN2反应 反应：构型反转，空间位阻影响。 反应 亲核试剂：OH-、RO-、NH3、H2O、X- 等 亲核试剂
♠消除反应的取向遵循Saytzeff规则： 生成支链较多的烯烃。
CH 3 CH3 CH CH Br CH 3
NaOH C2H5OH
CH3 CH3C CHCH 3
♠但是：当碱的体积特大 体积特大或离去基团离去能力 体积特大 离去能力 较差（氟原子）时，消除取向按Hofmann规则，即 较差 生成支链较少的烯烃。
H HX
X
对位交叉式
重叠式
例如：（2R，3R）-2-氯-3-甲基戊烷的消除
H H C2H5 X CH3
C2H5ONa
H C C C2H5
C2H5OH
CH3
E-式 式
CH3
CH3
（2R，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱS）-2-氯-3-甲基戊烷的消除
H H CH3 X CH3 C2H5 H
C2H5ONa C2H5OH
CH3 C C
CH3CHCH2CH3 Br