4卤代烷5

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H2O
R COOH
22
Grignard试剂的用途:
①碳镁键极性很强,因此格氏试剂是活泼的亲核
试剂,可用于合成烷烃、醇、醛、羧酸等各类化
合物。 ②可与还原电位比镁低的金属卤化物作用,合成 其他金属有机化合物。
3RMgCl + AlCl3
2RMgCl + CdCl2
R3Al + 3MgCl2
R2Cd + 2MgCl2
中心碳原子 离去基团
RCH2
反应物
L + Nu· ·
亲核试剂
RCH2
Nu + L· ·
26
卤代烷在碱性水解反应时,水解速率和反应物
的关系有所不同。
CH3Br + OH - CH3OH + Br-
v = k [ CH3Br ] [ OH-]
(CH3)3C Br + OH

(CH3)3C OH + Br-

HO H
Br H
28
(2) 单分子历程SN1
(CH3)3C Br + OH-
(CH3)3C OH + Br-
反应是分两步进行的:
(CH3)3C Br

δ + δ -
[ (CH3)3C
δ +
Br ]
δ -
(CH3)3C + Br
+

(CH3)3C ++ OH

[ (CH3)3C
OH ]
(CH3)3C
CH3CH2CHCH3 Cl
Cl
CH3CHCH3 CH3
CH3CHCH2Cl CH3
CH3CHCH 3 CH3
8
第二节 结构和物理性质(自学)
物态:1C~3C的氟代烷、1C~2C的氯代烷和溴甲烷为气
体, 其他一卤代烷为液体, 15C以上为固体。
沸点: 随碳原子数增加而升高,比相应的烷烃高。 相对密度:一氟代烷和一氯代烷的相对密度小于1,一溴
R
X + AgNO 3
C 2H5OH
R
ONO2 + AgX
用途: ①根据生成沉淀的快慢,可确定卤代烃的活性次 序; ②用于各类卤代烃的鉴别:3º 卤代烃在室温下能
迅速反应,生成卤化银沉淀,2º 卤代烃反应较慢,
1º 卤代烃要加热才能反应。
14
氯代烷和溴代烷可以和碘化钠的丙酮溶液反应。
R Cl + NaI
R MgX + H2O
RH + MgX(OH)
R MgX + R'OH
R MgX + HX
R MgX + HC CR'
RH + MgX(OR')
RH + MgX2
RH + R'C C MgX
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②能和空气中的O2、CO2缓慢作用。
R MgX + O2
H2O
ROMgX
R OH
R MgX + CO2
RCOOMgX
无水乙醚
R
X + Mg
R
MgX
有机镁试剂称为Grignard试剂。 Grignard 试 剂 的 组 成 : 很 复 杂 , 为 RMgX 、 R2Mg、MgX2 、(RMgX)n 等的混合体系,但常用 R—MgX表示。
20
Grignard试剂的性质: ①和含活泼氢的化合物反应,迅速分解生成烷烃。
酸的根是很好的离去基团。
卤素的离去倾向顺序为:I- > Br- > Cl- > F-。
37
3. 亲核试剂 亲核试剂的强弱,对SN1反应没有影响;但亲核 性强的试剂,有利于SN2历程。 亲核性和碱性: ①碱性是平衡问题,亲核能力是有关速度的问题。 较强的碱在平衡时能抓住大部分的酸,而较强的 亲核试剂进攻碳比较快。 ②碱性是指与质子的相互作用,亲核能力和离去 能力则是指与碳的相互作用。
CH3-C-CH-CH3
+
重排
CH3 C- CH CH3 H3C CH3
+
H3 C
31
2 亲核取代反应的立体化学
(1) 构型转化 在SN2反应中,称为Walden转化。
R OH +

R C Br HO C H D + Br

H D
Leabharlann Baidu32
Walden转化
33
(2) 外消旋化
在SN1反应中,典型的SN1反应的确如此。
4
叔卤代烃 3º 卤代烃
2 卤代烃的命名
(1) 系统命名法
看作烃的卤代衍生物,把卤素原子作为取代 基。 卤代烷烃:
CH3CHCHCH3 Br CH3
2-甲基-3-溴丁烷
5
卤代环烷烃:
H H Br CH3
(1R,2S)-1-甲基-2-溴环己烷
同一化合物中含有两种卤素:
CH3CHCH2CHCH3 Br Cl
C2H5OH
Δ
RCH CH 2 + NaX + H2O
消 除 反 应 的 活 性 顺 序 为 : 3º RX > 2º RX >1º RX。
16
消除反应的方向: Зайцев 规则。
CH3CH2CHCH3 Br
CH3 CH3CH2CCH3 Br
71% 主产物
17
KOH C2H5OH
CH3CH CHCH3 + CH3CH2CH CH2
CH3CHCH2CHCH2CH3 Br Cl
6
2-氯-4-溴戊烷
4-氯-2-溴己烷
(2) 习惯命名法
CH3CH2CH2CH2Cl
丁基氯
CH2 CHCH2Br
烯丙基溴
CH2Cl
苄基氯
7
3 同分异构现象
除了存在碳链异构外,还存在卤素原子的位置 异构。
CH3CH2CH2CH3
CH3CH2CH2CH2 Cl
81% 主产物 19%
CH3
KOH C2H5OH
CH3CH
C(CH3)2 + CH3CH2C
29%
CH2
三. 还原反应
卤代烷可以用氢化铝锂还原为烷烃。这是制备
纯烷烃的一种重要方法。
CH3(CH2)6CH2X
反应活性:
LiAlH4 THF
CH3(CH2)6CH3 + AlH3 + LiX
烷基相同时, 活性为RI>RBr>RCl, 氟代烷不反应。 烷基不同时,伯卤代烷>仲卤代烷>叔卤代烷。
α
C C L H
β
α
C H L
β-消除(1,2-消除)
α-消除(1,1-消除)
42
1 E2历程 是通过一个过渡状态,一步完成的。
OH
29
反应的活性中间体为碳正离子。
sp2杂化
CH3 C CH3
+
CH 3
2p空轨道
正电荷分散程度越大,碳正离子越稳定。 (稳定性顺序同烷基自由基)
30
碳正离子易发生重排,有重排产物生成。
CH3 CH3-C-CH-CH3 H3C Br
H2O -H
+
CH3
H2O
SN1 OH CH3- C- CH- CH3 H3C CH3
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(2) 和锂反应
在氮气或氩气的保护作用下,生成有机锂化 合物。C—Li键也是强极性共价键。
C4H9Cl + 2Li
石油醚
C4H9Li + LiCl
有机锂试剂的反应与格氏试剂相似,但比格 氏试剂更为活泼。
OCH3 + C4H9Li H OCH3 + C4H10 Li
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烷基锂与碘化亚铜作用,生成二烷基铜锂,
R X + NaCN
C2H5OH
R CN + NaX
腈在适当条件下水解,可得酰胺或羧酸。 O
R
H2O CN H+
R C NH2
H2O R H+
COOH + NH3
和炔化钠反应,生成碳链增长的炔烃。
CH3C CH
NaNH2
CH3C C Na

+
CH3CH2Cl
CH3C
CCH2CH3
13
和硝酸银的乙醇溶液反应,生成硝酸酯。
CH3CH CH2 Cl Cl
CH3CCH3 Br
偕二卤代烷
连二卤代烷
三卤代烃
CHF3
氟仿
CHCl3
氯仿
CHBr3
溴仿
CHI3
碘仿
3
按与卤素原子直接相连的碳原子的类型:
CH3CHCH2CH 2 CH3 Cl
伯卤代烃 1º 卤代烃
CH3CHCH2CH3 Br
仲卤代烃 2º 卤代烃
CH3 CH3CCH3 Br
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氢化铝锂遇水会分解,反应要在无水条件下进 行。
LiAlH4 + 4H2O
代烷。
LiOH + Al(OH)3 + 4H2
硼氢化钠可以在水溶液中使用,也可用于还原卤
NaBH4
R
X
R
H
氢碘酸作还原剂也可将卤代烷还原为烷烃。
R X
HI
R H
19
四. 和金属反应
(1) 和镁反应 有机镁化合物中的C—Mg键是强极性共价键。
11
和NaOH或KOH的水溶液共热,生成相应的醇。
H2O
RX + OH

ROH + X -
和醇钠反应生成醚,Williamson合成法。
R
X + R'ONa
R
O
R' + NaX
与过量的氨反应可得胺。
R X + NH3 R NH3X
+

NH3
R
NH2 + NH4X
12
和氰化钠在乙醇溶液中反应生成腈。
R X
[R
δ +
δ -
X]
R + X-
+
电荷增加
SN2反应,在多数情况下,过渡状态的电荷 分散,因此非极性溶剂对SN2反应有利。
Nu + R

δ -
δ -
X
[ Nu
R
X]
Nu
R + X-
电荷分散
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三. 消除反应的机理
卤代烃脱卤化氢的反应,是消除反应。
β-碳上的氢和离去基团L同时离去的反应,
称为β-消除反应 α-碳上的氢和离去基团L同时离去的反应, 称为α-消除反应。
④亲核原子为同族元素时,亲核性与碱性强弱顺
序相反。
RS- > RORSH > ROH
I- > Br- > Cl- > F⑤体积较大的试剂不易接近碳原子,亲核性较 小。 CH3O- >CH3CH2O- >(CH2)2CHO- >(CH3)3CO40
4. 溶剂的极性 SN1反应,溶剂的极性增强,使反应速度加快。
称为铜锂试剂。
乙醚
RLi + CuI
0℃
[ RCu] + Li I
RLi
R2CuLi
铜锂试剂常作为烷基化试剂,与卤代烃作用合 成烷烃。
Br + (CH3)2CuLi
乙醚 0℃
CH3 + CH3Cu + LiBr
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第四节 亲核取代反应和消除反应机理
一. 亲核取代反应机理
有机化合物分子中的原子或原子团被亲核试剂 取代的反应称为亲核取代反应。 反应过程:
Nu + R1

+
R2
R1 C
Nu R2 + R1
C
C R3
R3 R2 Nu
{
外消旋体
34
R3
二. 影响亲核取代反应活性的因素
1. 反应物烃基的结构
RX 3°
RX 2°
RX 1°
CH3X
SN2的活性增强 SN1的活性增强
SN2反应中空间效应起主导作用:空阻越大,SN2 反应速率越小; SN1反应中电子效应起主导作用,碳正离子越稳定, 反应越容易进行 。
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苯甲型和烯丙型卤化物进行SN1或SN2反应,活性都 较高。
在SN1反应中的碳正离子:
H CH2+
(苄基碳正离子)
+
C H
在SN2反应中(过渡态):
Nu H H Br H H
CH2=CHCH2Br SN2 过渡态
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2. 离去基团
在亲核取代反应中,离去基团的离去倾向越
大,反应速度越快。
基团离去倾向大小的规律: 离去基团的碱性越弱越容易离去,因此强
第四章 卤代烷 亲核取代反应
鸟嘌呤
溴甲烷 昆虫熏蒸剂
1
第一节 分类和命名
1 卤代烃的分类
按分子中所含的卤素:
氟代烃、氯代烃、溴代烃、碘代烃。 按烃基的结构:
CH3CH2X
饱和卤代烃
CH2 CHCH2X
不饱和卤代烃
X
卤代芳烃
CH2X
2
按分子中卤素原子数: 一卤代烃
CH3CH2Br
Br
二卤代烃
代烷和一碘代烷的相对密度大于1。
溶解性:绝大多数卤代烃不溶于水,但能溶于许多常用
的有机溶剂,有些卤代烃可以直接作溶剂使用。
偶极矩: 卤素电负性大于碳,使C—X键的电子云偏向
卤素原子,碳卤键为极性共价键。
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第三节 化学反应
δ+ δ-
RCH CH2- X H
碱B-
亲核取代 反应
消除反应
Nu: (Nu-)
亲核试剂
10
一. 亲核取代反应
R X +
·Nu- ·
R Nu +
· X- ·
在亲核取代反应中,试剂进攻分子电子密度小 的地方(即显正电性的原子或基团)。 亲核试剂:依靠自己的未共用电子对形成新键。 负离子OH-、RO-、CN-、X-、RC≡C-等, 有 未 共 用 电 子 对 的 分 子 H2O 、 ROH 、 NH3 、 RNH2等。
v = k [ (CH3)3CBr ]
反应级数,是速率方程中反应物浓度的指数。 反应级数一般为0、1、2,也可以不是整数。
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1 两种历程
(1) 双分子历程SN2
CH3Br + OH -
sp3杂化
CH3OH + Br-
sp2杂化
δ -
sp3杂化
H OH -+ H H C Br
H C
δ -
H HO C H H + Br
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试剂亲核性的规律:
①亲核原子相同时,亲核性和碱性的强弱一致。
RO- > OH- > ArO- > RCOO- > ROH > H2O
②带负电荷的试剂亲核性比它的共轭酸强。
OH- > H2O RO- > ROH
③亲核原子为同周期元素,亲核性与碱性强弱 一致。
H2N- > OH- > FR3C- > R2N- > RO- > F39
CH3COCH3
R I + NaCl
R Br + NaI
CH3COCH3
R I + NaBr
原因:NaI溶于丙酮,NaCl和NaBr不溶于丙酮。 亲核取代反应的活性:RI > RBr > RCl >RF。
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二. 消除反应
卤代烷与NaOH或KOH的乙醇溶液共热,失去 卤化氢生成烯烃。
RCH CH 2+ NaOH H X
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