第七章 卤化反应
《卤化反应 》课件
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。
卤化反应及其工艺概述
卤化反应及其工艺概述1. 引言卤化反应是化学领域中重要的一类反应。
它指的是含有卤素（如氯、溴、碘等）的有机化合物与其他化合物间发生的化学反应。
卤化反应具有广泛的应用领域，包括有机合成、材料制备、环境保护等方面。
本文将对卤化反应的原理、工艺和应用进行概述。
2. 卤化反应的基本原理卤化反应是通过将含有卤素的有机化合物与其他化合物发生反应，实现卤素原子的引入或替代。
卤化反应通过共轭碱基的形成，产生亲核取代或电荷迁移等机制实现。
其中，亲核取代反应是卤化反应中最常见的一类。
3. 卤化反应的分类根据卤素的类型和反应条件的不同，卤化反应可以分为不同的分类。
常见的分类包括以下几种： - 亲电卤化反应：使用亲电试剂（如卤素气体、酰溴等）与有机化合物反应，生成具有亲电性的中间体，并进行卤素原子的取代反应。
- 亲核卤化反应：以亲核试剂（如氨水、醇等）作为亲核试剂，与有机化合物发生取代反应，实现卤素原子的引入或替代。
- 自由基卤化反应：以自由基试剂（如过氧化氢、过氧化苯乙酮等）引发的自由基反应，实现卤素原子的取代。
- 金属卤化反应：利用金属化合物与有机卤化物反应，形成金属有机化合物。
4. 卤化反应的工艺概述卤化反应的工艺包括反应条件的控制、催化剂的选择和反应设备的设计等方面。
4.1 反应条件的控制反应条件的控制是卤化反应中重要的一环。
包括温度、压力、溶剂选择等因素对反应的速率和选择性有着重要影响。
不同的卤化反应需要选择合适的反应条件，以实现理想的反应效果。
4.2 催化剂的选择催化剂是卤化反应中不可或缺的一部分。
合适的催化剂能够加速反应速率、提高选择性并降低反应的能量要求。
金属催化剂、酶催化剂、有机催化剂等多种类型的催化剂都可以应用于卤化反应中。
4.3 反应设备的设计反应设备的设计对于卤化反应的工艺实施至关重要。
例如，在高温反应中，需要选择耐高温的材料，并设计合理的冷却系统以控制反应温度。
此外，反应设备的液相、气相或多相体系的选择也是工艺设计的重要考虑因素。
卤化反应及其重要性
1一、卤化反应及其重要性1.卤化反应目的2.卤化反应定义二、卤化类型及卤化剂1.卤化反应类型2.常用的卤化剂21通过卤化反应制备的许多有机卤化物本身就是重要的中间体可以用来合成染料、农药、香料、医药等精细化学品。
如农药26-二氯苯腈的合成。
2通过卤化物的转化可制备含有其它取代基的衍生物如利用引入卤素置换成羟基、氨基、烷氧基等。
3向某些精细化学品中引入一个或多个卤原子可以改进其性能。
如向某些有机化合物分子中引入多个卤原子可以增强有机物的阻燃性。
3向有机化合物分子中引入卤原子X生成CX键的反应称为卤化反应。
按卤原子的不同可以分成氟化、氯化、溴化和碘化。
卤化是精细化学品合成中重要反应之一。
4根据卤化反应的机理可分为Br2FeBrH-BrCH2CH2Cl2CCl4CH2CH2ClClClKFDMSOFKCl1卤取代如2卤加成如3 卤置换如51卤素Cl2、Br2、I22氢卤酸HCl、HBr等3次卤酸HOCl、HOBr4金属和非金属卤化物SO2Cl2、ICl等6根据反应机理不同可分为一、芳环上的氢被卤素取代离子型亲电取代二、饱和烷烃的氢及芳烃侧链活泼苄位氢被卤素取代自由基型取代7反应通式为ArHX2→ArXHX。
如苯在铁作催化剂时通氯气反应生成氯苯的反应。
发生反应的条件为有催化剂存在下。
此时卤素易产生X。
常用的催化剂为三氯化铝三氯化铁三溴化铁四氯化锡氯化锌等Lewis路易斯酸。
HClCl快HClCl 慢π-络合物σ-络合物★1反应历程2. 反应动力学特征芳环上的取代氯化是一个典型的连串反应即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。
83. 影响因素及反应条件的选择1被卤化芳烃的结构2卤化剂3反应介质4反应温度9芳环上具有给电子基团时有利于形成σ络合物卤化容易进行主要形成邻对位异构体但常出现多卤代现象芳环上有吸电子基团时因其降低了芳环上电子云密度而使卤化反应较难进行需要加入催化剂并在较高温度下反应。
卤化反应课件
• 氯苯生成量最大时
Cl
72.91％
Cl
20.84 ％ Cl 6.24％
苯
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
卤化反应的危险特点
卤化反应的危险特点卤化反应是化学领域中一类重要的反应类型，其中卤素与其他物质发生反应，生成卤化物。
卤化反应具有一些危险特点，需要注意防范和控制。
下面将从反应条件、副产物、危险性质和安全措施等方面进行详细解释。
卤化反应的危险特点之一是反应条件的苛刻性。
卤化反应通常需要高温、高压等特殊条件下进行，这些条件使得反应容器和设备承受较大的压力和温度。
因此，如果操作不当或设备不合理，容易导致设备爆炸、泄漏等严重事故的发生。
卤化反应的副产物也具有一定的危险性。
在卤化反应中，除了生成目标产品外，还会产生一些副产物，其中可能包含有毒、腐蚀性或易燃的物质。
这些副产物的存在增加了反应过程中的危险性，如果不加以妥善处理和处理，可能会对人员和环境造成严重伤害。
卤化反应的危险性质还包括易燃、易爆、腐蚀等。
卤化物中的卤素本身具有一定的易燃性和易爆性，尤其是在高温、高压等条件下，更容易引发爆炸事故。
为了确保卤化反应的安全进行，需要采取一系列的安全措施。
首先，应该做好反应设备的选择和设计，确保其能够承受反应条件所需的压力和温度，避免设备的破裂和泄漏。
其次，需要严格控制反应条件，避免温度、压力等因素过高或过低。
此外，还需要对反应过程中产生的副产物进行妥善处理和处理，避免对人员和环境造成伤害。
另外，还应加强实验室和生产车间的安全管理，确保人员的安全和设备的正常运行。
同时，应提供相应的个人防护装备，包括防护眼镜、防护手套、防护服等，减少事故发生的可能性。
卤化反应具有一定的危险特点，包括反应条件的苛刻性、副产物的危险性、易燃易爆性和腐蚀性等。
为了确保反应的安全进行，需要采取适当的安全措施，包括设备选择和设计、控制反应条件、副产物处理和安全管理等。
只有这样，才能有效地控制卤化反应的危险性，保障人员安全和环境安全。
卤代反应2011
卤化03
亲电加成（大多数不饱和烃的卤加成反应） 亲电取代（芳烃和羰基α位的卤取代反应）
卤化反应机理
亲核取代（醇羟基、羧羟基和其他官能团 的卤置换反应） 自由基反应（饱和烃、苄位和烯丙位的卤 取代反应、某些不饱和烃的卤加成反应、 羧基和重氮基的卤置换反应）
卤化04
卤化反应的类型
不饱和烃的卤加成反应
CH2(COOC2H5)2 Br2/CCl4 1h BrCH(COOC2H5)2 75%
Halogenation of 1,3-dicarbonyl compounds
羰基的卤取代17
醇酚醚卤置换01
第四节 醇、酚、醚的卤置换反应
醇的卤置换反应 酚的卤置换反应 醚的卤置换反应
一、 醇的卤置换反应
醇酚醚卤置换03
卤化氢（氢卤酸）置换
可逆平衡反应 羟基的活性顺序：叔>仲>伯，苄位和烯丙位也很活泼 活性大的叔、苄位反应倾向于SN1机理，其他为SN2 卤化氢的活性顺序：HI>HBr>HCl>HF
卤化亚砜置换
醇酚醚卤置换04
亚硫酰卤（氯化亚砜、溴化亚砜）与醇反应生成卤代烷和 二氧化硫与卤化氢，易分离，在醇的卤化中应用较广 。 醇与氯化亚砜作用先是生成氯代亚硫酸酯和氯化氢，接 着氯代亚硫酸酯发生分解。
烃类的卤取代08
NO2 Cl2O/(CF3SO2)2O 0 /POCl3 Cl
CH3 Br N
+
NO2
CH3 NO2 Br
O Br conc.H2SO4 rt 3.5h O N H O N
O NO2
+
H N N N H
Br
98% COOH
O
O
COOH
精细有机合成技术：卤化反应概述
Hale Waihona Puke Contents目
录
卤化反应概述
卤化反应及其重要性 1
卤化类型及卤化剂 2
卤反应
卤化反应概述
一、卤化反应及其重要性
向有机化合物分子中引入卤素（X）生成C－X键的反应称为卤化 反应。按卤原子的不同，可以分成氟化、氯化、溴化和碘化。卤化有 机物通常有卤代烃、卤代芳烃、酰卤等。在这些卤化物中，由于氯的 衍生物制备最经济，氯化剂来源广泛，所以氯化在工业上大量应用； 溴化、碘化的应用较少；氟的自然资源较广，许多氟化物具有较突出 的性能，近年来人们对含氟化合物的合成十分重视。
PCl3、HBr等。
感谢观看
卤化是精细化学品合成中重要反应之一。通过卤化反应，可实现 如下主要目的：
➢（1）增加有机物分子极性，从而可以通过卤素的转 换制备含有其它取代基的衍生物，如卤素置换成羟基、 氨基、烷氧基等。其中溴化物中的溴原子比较活泼， 较易为其它基团置换，常被应用于精细有机合成中的 官能团转换。 ➢（2）通过卤化反应制备的许多有机卤化物本身就是 重要的中间体，可以用来合成染料、农药、香料、医 药等精细化学品。
➢用于取代和加成卤化的卤化剂有：卤素（Cl2、Br2、
I2）、氢卤酸和氧化剂（HCl＋NaClO、HCl＋NaClO3、
HBr＋NaBrO、HBr＋NaBrO
）及其他卤化剂
3
（SO2Cl2、SOCl2、HOCl、COCl2、SCl2、ICl）等，
用于置换卤化的卤化剂有HF、KF、NaF、SbF3、HCl、
二、卤化类型及卤化剂
卤化反应主要包括三种类型：即卤原子与不饱和烃的卤加成 反应、卤原子与有机物氢原子之间的卤取代反应和卤原子与氢以 外的其他原子或基团的卤置换反应。
《卤化反应》PPT课件
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
精选ppt
32
• 加成卤化：
有机单元合成反应 ——
第四章
精选ppt
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
精选ppt
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
精选ppt
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
卤
和卤 加 取 化
反键 成 代 反
应的 卤 卤 应
活稳 化 化 热
性定
精选ppt
30
卤化反应讲解
OH H
氯霉素
17
H3C
SO2NHCONH(CH2)3CH3
甲苯磺丁脲 t1/2 5.7hr
Cl
SO2NHCONH(CH2)2CH3
氯苯磺丙脲 t1/2 33hr
18
甲苯磺丁脲片 通用名： 甲苯磺丁脲片 曾用名： 英文名： TOLBUTAMIDE TABLETS 拼音名： JIABEN HUANGDINGNIAO
用途： 作为特定活性化合物 作官能团转化的中间体
16
如：制备药物中间体 糖皮质激素醋酸可的松
CH3
CO OH
CH2I
CO OH
O
CH2OCCH3
CO OH
I2/CaO
CH3OH/CaCl2
O
O
CH3COOK DMF O
制备具有不同生理活性的含卤素的有机药物
H NHCOCHCl2
H2N
CC
CH2OH
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
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
15
定义：有机化合物分子中引入卤素原子(X)的 反应称卤化反应。
NO2 CHO
甲醇 回 流 CH3OOC
H3C
NO2 COOCH3
N CH3 H
12
Halogenation Reaction Halogenation is a chemical reaction that incorporates a halogen atom into a molecule.
卤化反应知识点总结高中
卤化反应知识点总结高中一、概念1.1 卤化反应卤化反应是指有机化合物中含有卤素原子发生的一类化学反应。
卤素包括氯、溴、碘和氟等，它们在有机化合物中往往展现出特殊的化学性质，因此引起了有机化学家的广泛关注。
1.2 卤代烷卤代烷是一类含有卤素原子（如氯、溴、碘）的有机化合物。
它们的分子结构中卤素原子直接连接在碳原子上，形成了C-X 键，其中 X 代表卤素原子。
常见的卤代烷有氯代烷、溴代烷和碘代烷等。
二、机理2.1 亲核取代反应在卤化反应中，最常见的是亲核取代反应。
亲核取代反应是一种在卤代烷的分子中，有一个亲核试剂进攻了卤代烷分子，取代了一个卤素原子的反应。
亲核试剂可以是氢氧根离子、氢氧根离子还原后的OH、CN 等。
在 SN1 机理中，亲核试剂和卤代烷发生竞争评价，通常以过量的亲核试剂为主。
在 SN2机理中，亲核试剂和卤代烷一起进行反应，这样生成的取代产物中两种异构体并存。
2.2 卤代烷的活性卤代烷的活性是指卤代烷分子中 C-X 键的极化程度。
一般来说，氟代烷 > 溴代烷 > 氯代烷 > 碘代烷。
这是因为卤素原子的电负性随原子序数的增加而递增，因此 C-X 键的极化程度也会随着增大。
活性的卤代烷易于发生亲核取代反应，而不活性的卤代烷则相对惰性。
因此，不同活性的卤代烷在进行卤化反应时会表现出不同的反应速率和产物构成。
三、特点3.1 亲核试剂的选择在进行卤化反应时，需要选择合适的亲核试剂来实现反应。
一般来说，对于不同的卤代烷活性，选择的亲核试剂也会有所不同。
同时，一些亲核试剂还需要配合溶剂、温度等条件，才能够有效地进行反应。
3.2 立体化学卤化反应中还涉及到立体化学的问题。
在 SN1 机理中，由于离子是在分子内部形成的，因此不会发生立体异构体的生成。
而在 SN2 机理中，取代产物往往会形成两种可能的异构体。
另外，还有一种叫做消旋化学的问题。
由于反应中涉及到手性碳原子的取代，因此当卤代烷存在手性时，反应产物也会涉及到手性物质的生成。
卤化反应及其工艺概述
卤化反应及其工艺概述卤化反应是一种常见的化学反应，即卤素与其他化合物或物质发生反应，生成相应的卤化物。
卤素包括氟、氯、溴和碘。
卤化反应是许多工业生产过程中的重要步骤，也是合成有机化合物和制备无机化学试剂的常用方法之一。
卤化反应涉及到卤素的电子配置和反应条件的选择。
卤素的电子配置是ns²np⁵，其中n是主量子数。
这种配置使得卤素具有高亲电性，容易从其他物质中取走电子。
卤素与其他物质发生反应时，常常形成卤化物离子（如Cl⁻、Br⁻、I⁻），这些离子具有稳定的电子配置。
卤化反应的工艺可以根据反应类型进行分类。
1. 反应类型：卤化反应可以是置换反应、加成反应或还原反应。
置换反应是指卤素取代其他原子或基团，形成卤素化合物。
加成反应是指卤素与双键或三键发生加成反应，生成卤素化合物。
还原反应是指卤素被还原剂还原为低价态卤素或酸化合物。
2. 反应条件：卤化反应的条件包括反应温度、反应压力、反应物浓度和催化剂选择等。
反应温度和压力可以影响反应速度和产率。
反应物浓度可以影响化学平衡和反应速率。
催化剂可以提高反应速率和选择性。
在工业生产中，卤化反应通常具有以下几个重要应用：1. 制备无机化学试剂：例如，氯化钠（食盐）、溴化镁和碘化钾等是常见的无机化学试剂，可以通过卤化反应制备。
2. 生产农药和医药品：许多农药和医药品含有卤素，可以通过卤化反应生产。
例如，三氟甲基酮可以通过三氟甲基化反应得到，用于生产农药和医药品。
3. 合成有机化合物：许多有机合成反应需要卤素进行功能化或保护基团的反应。
例如，溴代烷可以用于取代反应、芳香性溴代反应和碘化反应。
综上所述，卤化反应是一种重要的化学反应，具有广泛的应用领域。
掌握卤化反应的反应类型和工艺条件对于合成化学和工业生产都具有重要意义。
卤化反应是一种常见的化学反应，广泛应用于工业生产和实验室合成中。
卤素包括氟、氯、溴和碘，它们具有高亲电性，易于与其他物质发生反应，形成相应的卤化物。
卤化反应知识点总结
卤化反应知识点总结一、卤化反应的基本概念1.1 什么是卤化反应卤化反应是指有机化合物中的氢原子被卤素（如氯、溴、碘等）取代的一种反应。
这种反应是一种取代反应，其中一个或多个饱和的氢原子被卤素原子所替代。
卤代烃是一类含有卤素的有机化合物，通常用R-X来表示，其中R代表一个有机基团，X代表卤素原子。
1.2 卤化反应的分类卤化反应可以分为烷基卤化反应和芳香烃的卤化反应两类。
（1）烷基卤化反应：烷烃中的氢被卤素取代的反应称为烷基卤化反应。
烷基卤化反应通常发生在烷烃和卤素（如氯气、溴液等）反应时。
（2）芳香烃的卤化反应：芳香烃的卤化反应是指芳香烃中的氢被卤素取代的反应。
芳香烃的卤化反应通常发生在芳香族化合物和卤素或卤代烃反应时，产生卤代芳烃。
1.3 卤化反应的特点卤化反应具有以下几个特点：（1）反应条件温和，易于操作：卤化反应通常在常温下进行，并且不需要特殊的条件，操作相对较为简单。
（2）生成产物具有良好的化学活性：卤代烃是一种常见的中间体，在有机合成中有很广泛的应用。
（3）取代反应：卤化反应是一种取代反应，即一个或多个氢原子被卤素原子所取代。
（4）反应过程中可能会产生不同的取代产物：在一些情况下，卤化反应可能会得到多种不同的取代产物，需要根据实际情况进行选择。
二、卤化反应的机理2.1 烷基卤化反应的机理烷基卤化反应通常发生在烷烃与卤素反应时，以氯代烷基化反应为例进行说明。
在氯代烷基化反应中，氯气和溴水是两种常用的试剂。
以氯代甲烷的氯化反应为例，反应机理如下：CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl在上述反应中，氯气（Cl2）与甲烷（CH4）反应，其中一个氢原子被氯原子所取代，生成氯代甲烷（CH3Cl）和氢氯酸（HCl）。
当溴水是试剂时，反应机理如下：CH4 + Br2 → CH3Br + HBr在这种情况下，溴水（Br2）与甲烷（CH4）反应，同样是一个氢原子被溴原子所取代，生成溴代甲烷（CH3Br）和氢溴酸（HBr）。
第七章 卤化反应
沸腾氯化塔
氯苯生产工艺流程图 1-流量计,2-氯化塔,3-液封器,4,5-冷凝器,6-酸苯分离器,7-冷却器
（2）氧化氯化法 C6H6 ＋ HCl ＋ C6H5Cl ＋ H2O
1 2
O2
FeCl3-CuCl2
C6H5Cl ＋ H2O
SiO2或磷酸钙
C6H5OH ＋ HCl
蒽醌的氯化：
O
Cl
O
Cl
Br
93%
Br2/水
Br
NH2 Br
不论Br2用量多少，均得 到该产品为主产物
Br
NH2
NH2
NBS/DMF
CH3
r.t, 24 h
Br
CH3
89%
对于含吸电子基的芳烃卤取代，一般需要用Lewis酸催 化，反应温度也较高。选用活性较大的卤化剂，可在温和的 条件下进行。
F e/135 -1 40 o
第七章 卤 化
(Halogenation)
向有机化合物分子中碳原子上引入卤原子的反 应叫做卤化反应。 • • • • 氟化（fluoration） 氯化（chloration） 溴化（bromation,bromination） 碘化（iodation）
(1)不饱和烃的卤加成反应法 烯、炔的加成(卤素和卤化氢) 卤内酯化
(4)羟基化合物(醇、酚)及其醚类 化合物的卤置换反应法 (5)羧酸的卤置换反应法 羧羟基的卤置换(制酰卤) 羧酸的脱羧卤置换反应法 (6)卤化物的卤素交换反应法 (7)磺酸酯的卤置换反应法 (8)重氮盐化合物的卤置换反应法 其它方法
(2)烃类的卤取代反应法 脂肪烃的卤取代 芳烃的卤取代
卤化反应 卤化物的制备方法
Cl 2
O O
卤化反应
2.1.4.1 已有取代基的极性效应和定位作用
• 取代基的极性效应包括诱导效应和共轭效 应； • 已有取代基的极性效应使芳环上不同位置 碳原子被亲电取代的活性不同； 碳原子被亲电取代的活性不同； • 已有取代基的定位作用不同，包括邻、对 已有取代基的定位作用不同，包括邻 位定位基和间位定位基。 位定位基和间位定位基。
2.1.1.1 π-络合物 络合物
• 特点 （1）芳环的芳香性未被破坏； 芳环的芳香性未被破坏； 没有与芳环形成新的化学键。 （2）没有与芳环形成新的化学键。
2.1.1.2 σ-络合物 络合物
• 形成 HCl（气）＋AlCl3(固） 固
R
H-ClAlCl3(溶液） 溶液） 溶液
（溶液） H-ClAlCl3(溶液） 溶液） ＋ 溶液）
K3
0.01 1.00 2 20 40 ~40 170 5600 8700
K2
0.09 0.63 1.00 1.1 26 63 69 400 16000 29000
K1
0.61 0.92 1.00 1.13 1.26 1.36 1.46 1.63 1.67
0.0005 0.157 1.00 2.1 200 340 400 2000 240000 360000
Z
E
E
Z
H
E
间位取代
H E
取代基效应
诱导效应（ ）：由电负性大小决定。 诱导效应（I）：由电负性大小决定。 由电负性大小决定 I:吸电子 -I:吸电子 ＋I:供电子 I:供电子 共轭效应（ 共轭效应（T）：包括π-π共轭和p-π共轭。 包括π 共轭和p 共轭。 -I:吸电子 I:吸电子 ＋I:供电子 I:供电子
K2
+
卤化反应药物合成反应课件
卤化反应的历程与机理
历程
卤化反应通常包括三个步骤：亲核试剂或亲电试剂接近底物、形成碳卤键、离 去基团离去。
机理
根据不同的卤化反应类型，其机理也有所不同。例如，亲核卤化反应通常是通 过SN2（双分子亲核取代）机理进行的，而亲电卤化反应则通常是通过SE2（单 分子亲电取代）机理进行的。
02 卤化反应在药物合成中的 应用
过渡金属催化的卤化
研究过渡金属催化剂在卤化反应中的作用机制和应用 范围。
新型卤化剂的开发
探索新型、高效的卤化剂，以替代传统卤化剂，降低 环境影响。
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杂环化合物的卤化
杂环化合物的卤化是指将杂环化合物中的氢原子被卤素取代的反应。在药物合成 中，杂环化合物的卤化常用于制备杂环族卤代烃，作为合成其他复杂化合物的中 间体。
杂环化合物的卤化通常采用强酸或强氧化剂作为催化剂，例如硫酸、硝酸等。在 卤化反应中，杂环化合物可以与卤素发生亲电取代反应，生成杂环族卤代烃。
03 卤化反应的工业应用
卤化反应的工业化过程
原料准备
选择合适的原料，确保 原料的纯度和供应稳定
性。
反应条件控制
调节温度、压力、浓度 等反应条件，确保反应
顺利进行。
产物分离与纯化
采用蒸馏、萃取、结晶 等方法对产物进行分离 和纯化，得到高纯度的
卤化物。
废物处理与环保
对产生的废物进行妥善 处理，确保符合环保要
卤化反应的未来发展方向
开发高效催化剂
通过研究新的催化体系， 提高卤化反应的活性和选 择性。
绿色化学方向
探索环境友好的反应条件 和替代品，降低卤化反应 的环境影响。
计算机辅助设计
卤化反应的反应机理
卤化反应的反应机理卤化反应是有机化学中一类重要的化学反应，涉及卤素（如氯、溴、碘）与有机化合物之间的化学反应。
这类反应通常涉及卤素的取代反应、加成反应以及消除反应。
在这篇文章中，我们将深入探讨卤化反应的反应机理，重点关注取代反应和消除反应。
1. 取代反应的反应机理取代反应是卤化反应中最常见的类型，其中一个卤素原子被有机分子中的其他官能团取代。
以氯代烷烃的取代反应为例：1.1 取代反应的步骤亲核攻击：取代反应的第一步是亲核攻击，通常由亲核试剂（如氢氧根离子、水分子等）引发。
亲核试剂中的亲核部分攻击有机分子中的卤素原子，形成一个中间产物。
生成中间产物：亲核攻击后，形成的中间产物是一个带有正电荷的中间态。
在氯代烷烃的例子中，中间产物是带正电荷的碳离子。
去负离子离去：在生成中间产物的同时，原有的卤素离子离去，形成最终产物。
这一步骤中，通常离去的是一个带负电荷的离子，如氯离子。
1.2 取代反应的例子以氯代烷烃的取代反应为例，反应方程式如下：在这个例子中，氢氧根离子（OH^-）作为亲核试剂，攻击氯代烷烃中的氯原子，形成乙醇和氯离子。
2. 消除反应的反应机理消除反应是卤化反应的另一种类型，其中有机分子中的卤素与邻近的氢原子消失，形成双键或三键。
以氢氧化钠存在的条件下，氯代烷烃发生消除反应的机理如下：2.1 消除反应的步骤负离子攻击：消除反应的第一步是负离子攻击。
在氢氧化钠存在的条件下，通常由氢氧根离子攻击氯代烷烃的氢原子，生成一个带有负电荷的中间产物。
负电荷传递：在负离子攻击后，负电荷传递到氧原子上，形成一个含氢氧根离子的中间产物。
氢离去：中间产物中的氢离子离去，同时卤素原子也离去，形成最终的产物。
在氯代烷烃的例子中，最终产物是烯烃和氢氧根离子。
2.2 消除反应的例子以氯代烷烃的消除反应为例，反应方程式如下：在这个例子中，氢氧根离子（OH^-）作为负离子试剂，引发消除反应，形成乙烯、水和氯离子。
总体而言，卤化反应是有机化学中的重要反应类型，涉及到卤素的取代、加成和消除等多种反应。
卤化反应
CH3CH=CH2
加次卤酸
过氧化物 CH3CH2CH2Br
HX=HCl, HBr, HI
Markovnikov加 成 反Markovnikov加 成
C C X2 +H2O
CC OH X
+ HX
X2=Cl2, Br2
机理：
亲电加成（不饱和烃和卤素加成） 亲电取代（芳烃和羰基a位卤代） 亲核取代（醇羟基、羧羟基等的卤置换） 自由基反应（苄位、烯丙位卤代，羧基、
1.卤化氢与烯烃的离子型亲电加成 （1）反应历程：
δX
R1
R3
CC
R2
R4
δ +δ HX
R1
R3
CH C
R2
H R4
R1
R3
R2
C X
C H R4
R1
R4 HX
CC
R2
R3
H R1
C
R2
X
R4
C
+
R3
X R1
C
R2
H R4
C
R3
Cl + HCl
Ph-CH=CH2
HBr
Ph--C-CH3
Br
HBr
Ph-CH2CH2Br 反 马 氏 规 则
一些不饱和羧酸当双键形成环状卤离子时，在不受空 间阻碍的情况下，亲核性羧酸负离子向其进攻，可生成 卤代五元或六元内酯，称为卤内酯化反应。
I2/KI/NaHCO3
I
O
O
CH2COOH
H
H
CC
Ph
Br2
第二步 C OH
O
Br Ph
O
O
四、烯烃与次卤酸（酯）及N-卤代酰胺的加成
卤化反应PPT课件
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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3.由C2以下的有机物为原料合成CH3CH2C≡CCOOH
CH3CH2Cl + NaC CH
EtMgBr
CH3CH2 C CH
CH3CH2 C CMgBr CO2
H2O/H+ CH3CH2 C CCOOH
4.以苯为原料合成间二氯苯
+ HNO3 H2SO4
NO2 HNO3/ H2SO4
NH2
NaNO2/HCl
O
Br
Ph3PBr2
CHO
Ph3PC l2
O
O
Ph3PCl2可将苯甲醛的一CHO转化为一CHCl2。
CHCl 2
7.3 氯 化
氯化在工业上居重要地位，它与磺化、硝化一样均为将取代基 引入芳核的基本方法。烃(脂肪烃、芳烃)、醇、羟酸等均可发生氯 化反应，其中以苯、甲苯、醋酸为最重要。氯化剂有氯气和含氯化 合物(HCl、PCl3、PCl5、Na0Cl、SOCl2)等。在若干场合，尤 其芳核进行氯化时需有载氯体或在氯化催化剂的存在下进行。
卤化的方法甚多，大致可归纳为如下几类：
1.置换反应
ROH
NaX+H2SO4 or SOCl2-Py
PBr3
MeCN/HCl
RX
RBr NH HCl
MeC OR
O RCl + MeC
NH2
Ag C l
ArF NaI/丙酮 ArCOR PCl3 RCO2H PCl5 ArN2Cl CuCl
ArCl ArI ArCCl2R RCOCl ArCl （Sandmeyer反应）
即使卤素与芳核直接相连, 例如 氯苯，在适当条 件下仍可为一0H、—NH2、一0R基等所取代生成相 应的产物：
NaO H ,3400C OH
KNH2/NH3(l)
Cl
MeOH+NaO H
NH2 O Me
Na2S-H2O
Ph2S Na2S
SH
PhSO3Na ,Cu SO2
卤化剂的种类繁多，以氯代为例主要有如下数种，其中以 氯气最为重要：氯气、盐酸和氧化剂、Na0Cl、光气、氯 化硫酰(S02Cl2)、氯化亚硫酰(SOCl2)等。
MeCHR NaOCl MeCHR NaOCl Cl3CCHR NaOH RCO2Na+HCCl3
OH
O
O
CH2=CH2 HOCl ClCH2CH2OH
CH3CH=CH2 HOBr MeCOCHBr2
7.2.5 特殊卤化剂
7.2.5.1 NBS：N—溴代丁二酰亚胺（NBS)为烯丙位氢的溴化剂。
C=C C
MeCO2K POCl3 MeCOCl+KCl+KPO3
RCO2H SOCl2 RCOCl + SO2 + HCl
RSO3H PCl5 RSO2Cl+POCl3+HCl
Me3CCOMe PCl5
00C
Me3CCl2Me
7.2.4 NaOX及HOX
NaOX与H0X既是卤化剂又是氧化剂。NaOX能使乙醇、乙 醛、甲基酮及甲基仲醇(MeCH(OH)R)发生卤仿反应；HOX 可经 由与不饱和键的加成进行卤化反应。
CH3CH=CHCH=CHCH
3
NBS 含水 DMSO
CH3CH-CHCH=CHCH3
93%
Br OH
NBS进行溴化具有两个显著的特点： (1)不会产生Br -，因而无二溴化副产物生成； (2)该试剂可溶于有机溶剂，不溶于水的烯类化合物可在有机溶剂中 与其进行反应。
7.2.5.2 Rydon类试剂
RCO2Ag Br2
RBr+CO2+AgBr (Hunsdiscker反应）
ROCH3 HI ROH + CH3I （Zeisel反应） ArCOCl ClRh(PPh3)3 CO + ArCl
2.不饱和化合物的加成反应
RCH=CH2
HX X2 HO X
XC X3'
RCHXMe
RCHXCH2X RCHCH2
CH3CH2OH
NaOH + Cl2 orCaOCl2
CHCl3
(CH3)2CHOH NaOH + Cl2 CHCl3
CH2=CH2 HCl,O2
C u C l2
ClCH2-CH2Cl
HC l,O2 CuCl2-FeCl3 3000C
Cl
卤化反应以氯化在工业上应用最为广泛，溴化次之，碘化
在特定条件下应用，氟化近来发展颇为迅速，具有广阔的发展 前景。拟依此顺序分别予以论述。
2Na （Wutz反应） 2 Li 2 Zn
Mg/Et2O Pb/Na KOH-EtOH Zn-Cu/EtOH HI,P KOH,H2O
CH3CH2CH2CH3
（与金属的 反应）
CH3CH2Li
2EtZnCl -ZnCl2（消E除t2Z反n应）
EtMgCl
（还原反应）
PbEt4
CH2=CH2
CH3-CH3
RCHBrCO2H
（2）芳香族取代反应
CH3
X2 Fe C l3
OH
X2
C C l4
CH3X +
CH3
X
OH
NH2
Br2-H2O
X
NH2
Br
Br + HBr
Br
NO2
Fe ,Br2 135~1450C
HCHO HC l-Zn C l2
NO2 + HBr
X CH2Cl
Blanc甲基化
4.伴随氧化的氯化反应
为游离基连锁反应。例如，甲烷光照氯代反应中不论甲烷与氯气的比例如
何，产物总是各种氯代产物的混合物，且难以分离。但控制条件可使其中
某种产物为主，一般不加分离直接作为溶剂或有机合成的原料。 烷烃氯代反应中，氢原子被氯取代循下列顺序：伯＜仲＜叔。
提高反应温度，不论气相或液相反应，伯、仲、叔碳氯代反应的 速度均近于相等，并且随着反应温度的提高或反应时间的延长， 热分解加剧，其顺序为伯＞仲＞叔。
Me3CCH2OH Ph3PCCl3Cl Me3CCH2Cl + Ph3PO
Me3CCH2OH
Ph3PCl2 DMF
Me3CCH2Cl
OH Ph3PBr2 DMF
Br
O2N
OH
Ph3PC l2 C C l4
O2N
Cl
CH2=CHCH2OH (PhO)3PCH3I CH2=CHCH2I
据载三苯基膦二卤化物可将环式β—二酮转化为β—卤代α,β—不饱和酮，并可获得满意的结果。例如：
EtONa NaOAc
EtOH+HCl EtOEt+NaCl AcOEt+NaCl
NaCN or KCN EtCN + EtNC
（主）
AgCN
EtCN + EtNC
（主）
NaNO2 Ag2O
EtONO+EtNO2 EtOEt
Et-Cl
EtMgCl EtZnCl NaSH AgNO3 NH3 NaC CH
NBS
H
C=C C Br
CH3 NBS
CH2Br
用NBS进行烯丙位溴代的反应谓如下的规律： 1.双键位于末端或中部的直链或支链烯烃，仅在烯丙位发生溴化。
CH=CHCH3 NBS
CH=CHCH2Br
2.环烯与NBS的反应与(1)类似，但常发生溴的加成或由 初产物消除HBr生成芳环的副反应。
Br
1molNBS
7.2.2 卤化氢
可经由碱金属的卤化物与硫酸作用产生。用于卤化反应的HX 主要指HCI与HBr，它可借助与不饱和键的加成、与羟基及卤素 的置换形成相应的卤化物。
CH2=CHCH3 HBr CH3CHBrCH3
HC CH HCl/HgCl2
2000C
H2C=CHCl
ROH
HX ZnCl2
RX + H2O
醇的活泼性：叔＞仲＞伯；HX的反应速率HI＞HBr＞HCl。
RCl HF
R-F + HCl
7.2.3．PCI3、PCl5、POCl3、SOCl2等
该类卤化剂主要用于醇、羧酸及磺酸中一OH的置换，亦可用于 醛酮中羰基的置换。
ROH + PCl3
RCl + HOPCl2
ROH + PCl5
RCl +POCl3 + HCl
7.3.1 氯气的氯化
在实验室中，氯气由氯化物分解产生。氯化时气态物质可直接与氯相 混合；液态物质则可将氯气吹入，固态物质宜先经溶剂溶解，再导入氯气。 在上述场合反应进行缓慢，通常需在催化剂、加热和紫外光照射等条件下 进行。反应过于剧烈时，气体反应可在非反应性气体（CO2、空气)中进行；
液体反应可经由溶剂稀释。最常用的催化剂为I2、Fe、FeCl3、 AlCl3、SbCl3、MoCl3等。其中铁屑为工业上常用的最有效的芳核氯代 催化剂。其催化作用仅在与氯作用生成FeCl3并被溶于被氯化的反应物中 时才能表现出来。
常用的溶剂有CHCl3、CCl4、CS2 、HOAc、PhN02、H2SO4、石 油醚等。
为简化氯气导入操作，氯气可在反应器中发生,即将被氯化物溶解或分
散于浓盐酸中，随后加入CaOCl2与KClO3 KMnO4或K2Cr207等氧化剂。
1.氯气的取代
(1) 烷烃的氯代反应
反应需在光照，高温或引发剂的存在下进行，
Et-Et Et-Et EtSH EtONO2 EtNH2 HCl EtC CH
与芳核直接相连的卤原子活泼性较小，一股情况
下难以被其它原子或基团所取代。而当卤原子的邻位 或对位有活化基团(如一NO2 , 一SO3H等)存在时， 卤原子的活泼性将大为增加，可发生被-OH取代成酚 的反应等，从而大大提高了芳香族卤代物在有机合成 中的地位。