第八章 卤代烃..

以伯卤烷效果最好，否则易发生消除反应，
7. 被硝酸根取代 —— 推测卤代烃的类型
与AgNO3的醇溶液共热,生成硝酸酯和AgX 沉淀： R—X + AgONO2
乙醇/ D
R-O-NO2 + AgX↓
不同结构的RX卤原子活性不同,产生AgX的速度不同。
烯丙型 苄基型 叔卤
孤立型(伯、仲)
乙烯型 苯型
加热也不反应
第二节 卤代烃的性质
碳卤键的特点
δ+ δ极性共价键， 成键电子对 偏向X.
C
X
C—>X 键的极性序为C—F > C—Cl > C—Br > C—I ，但通常在化学反应中卤代烷所表现出来的 活性正好相反。（为什么？） 对化学活性起决定作用的是键的极化度。
卤代烷可极化性次序为： RI > RBr > RCl > RF
Cl H C Cl Cl 浓 NaO H CCl 2
二氯卡宾
a-H有足够的酸性
卡宾是一种重 要的活泼中间体， 处于缺电子状态， 有亲电性
卡宾的加成反应
CH CH2 CCl2 CH CH2 CCl2
卡宾插入双 键成三员环 2. 脱X2
C X C X
Zn, 乙 醇
顺式加成
C
C
+
X2
1,3、1,4、1,5、1,6二卤代物则生成环丙烷、环丁 烷、环戊烷、环己烷衍生物——用于制备脂环烃
氯仿
乙基氯 (CH3)3CBr 叔丁基溴 乙烯基氯
CH2=CHCl
氯乙烯
CH2=CH-CH2 Br
3-溴丙烯
烯丙基溴
Br 溴苯 CFCl3 氟利昂-21 F21
CH2Cl
苄基氯 见p.273
氯化苄
Fx y z
，x＝碳原子数－1 ，y＝氯原子数-1
，z＝氟原子数
2.系统命名：
①选母体：烃作母体，将 X 和烃中的支链一
R—MgX + H-OH ——> R—H + Mg(OH)X
RM gX + R`O
H
RH + M g(O R`)X
所以在制备格氏试剂时必须防止这些物质的存在， 并采取隔绝空气中湿气的措施。
卤代烷与金属镁反应的活性顺序是：
＞ RF RI ＞ RBr ＞ RCl ＞ RX ＞ ArX
乙烯卤和芳卤不活泼，要制得Grignard试剂，须改变溶 剂，提高温度。
烯丙基卤和苄卤较活泼，要低温反应
H2C CHCH2Cl + Mg CH2Cl 乙醚 0 C H2C CHCH2MgCl CH2MgCl
偶联：
H2C CHCH2MgCl H2C +ຫໍສະໝຸດ BaiduH2C CHCH2Cl 30 C CHCH2CH2CH CH2
与活泼卤代烷发生偶联反应（形成碳碳键方法之一）
2. 与锂反应
Solvent: Ether、
O THF
-10 C Ether
、Hexane
CH3CH2CH2CH2Br + 2Li
CH3CH2CH2CH2Li + LiBr
Butyllithium 80-90%
有机锂对空气、CO2、水、醇及酸敏感！
2RLi + CuX
Et2O
N2
R2LiCu + LiX
二烃基铜锂
H HO + H H C Br
H HO
δ
Inversion of configuration at carbon
δ
H HO C H H + Br
C H H
Br
Transition state
H 邻二卤代物 R C X X 偕二卤代物 R C X X C H H C H R' R'
KOH, 乙醇
CH3
CH2
CH
CH2
CH(CH3)2
－ HBr
CH2
CH
CH
C
CH(CH3)2
CH(CH3)2
－ HCl
CH
CH
CH(CH3)2
R
C
C
R'
KOH, 乙醇
R
C
C
R'
（2）a -消除反应——生成卡宾
3. 与Na反应 Wurtz合成法－制备高级烷烃
RX只能是1。卤代烃
四、还原
R
X
[H]
R
H
(1)催化氢化：H2，Ni、Pd、Pt… (2)化学还原：LiAlH4、NaBH4、 Zn/HCl、Na-NH3
在有机合成中，卤代烃往往能起到承上启 下的纽带作用，它是原料与目标化合物之间 的重要桥梁。
第三节 亲核取代反应历程
第一节 分类和命名
一、分类
1.按烃基的结构 饱和卤代烃: C2H5Cl,
Cl, (CH3)3C-Cl
乙烯型 RCH=CH-X
不饱和卤代烃 烯丙基型 RCH=CHCH2-X
孤立型 RCH=CH(CH2)n X 苯型 Ar-X 卤代芳烃 苄基型 ArCH2-X 孤立型 Ar(CH2)n X n 2
n 2
不同烃基的相对反应活性：
苄基型，烯丙基型>一般型 >乙烯型，苯基型
一般型中，伯、仲、叔卤代烃的相对活性也 存在一定差异
一、亲核取代反应(Nucleophilic Substitution, SN)
C——X 底物
d+ d-
+ Nu(－) ——> Nu — C — + 亲核试剂
X－
离去基
卤代烷称为底物。与卤原子相连的C叫a 碳原子，它 带部分正电荷，是反应的中心。 进攻试剂都有较大的电子密度，具有亲核性— 亲核试剂(Nucleophilic reagent, Nu: or Nu:-). 底物受 Nu:进攻， C—X键异裂， X－ 离开底物分 子，故称为离去基(Leaving group, L). 由亲核试剂进攻底物分子中带部分正电荷的中心 而引起的取代反应，叫亲核取代反应，以 SN 表示。
b a
对于仲卤代烷和叔卤代烷，消除反应可沿二个 或三个方向进行。
KOH/EtOH CH3CH2CHCH3 —————> Br CH3 KOH/EtOH CH3CH2-C-CH3 —————> Br CH3CH=CHCH3+ CH3CH2CH=CH2 2-丁烯 (81%) CH3 CH3CH=C-CH3 + 1-丁烯 (19%) CH3 CH3CH2C=CH2 2-甲基-1-丁烯 29%
二、消除反应(Elimination)
由分子中脱去一个小分子(如HX、H2O等)形成不饱 和结构的反应称为消除反应，以 E 表示。
1. 脱HX
（1）b-消除反应——生成不饱和键 乙醇 R—CH—CH2 + KOH ——> R—CH=CH2 + HX D H X 消除反应的活性： 叔卤代烷 > 仲卤代烷 > 伯卤代烷 RI ＞ RBr ＞ RCl
伯卤代烃 CH3CH2Cl 2.按C-X键C的类型 仲卤代烃 CH3CHClCH3 叔卤代烃 (CH3)3C-Cl
3.按X的种类 氟代烃（制法和性质特殊） 氯代烃、溴代烃、碘代烃
二、命名
1. 普通命名法: 卤（代）某烃或某烃基卤。 CHCl3 C2H5Cl n-C4H9-Cl 正丁基氯
三氯甲烷
氯乙烷 i-C4H9-Cl 异丁基氯
Zn-EtOH H C CH3CHCH CH CH X 2 2 2 3
X
三、与活泼金属反应 卤代烃能与多种金属如Mg、Li、Na、K、Al等 反 应 生 成 C— M 键 的 金 属 有 机 化 合 物 (Organometalic compounds). 1.与Mg反应 R—X + Mg ————> R-Mg-X (烃基卤化镁) 格氏试剂(Grignard reagent)
乙醇
NC(CH2)4CN + 2NaCl
[H]
H+/H2O
己二酸
己二胺
通过这个反应，分子中增加了一个碳原子。且腈 中的CN-可转变成―COOH、―CH2NH2等官能团。
3. 被氨基取代：卤代烷与过量氨作用，生成胺。
R—X + NH3(过量) ——> R—NH2 + HX 因为生成的伯胺仍是一个亲核试剂，它可以继 续与卤代烷作用，生成仲胺或叔胺的混合物，故反 应要在过量氨的存在下进行。
第八章 卤代烃 (Halides)
烃分子中的氢被卤素取代而生成的化合物称 卤代烃。卤代烃的结构通式： R—X。 在有机体中含卤素的有机物不多。但许多卤代 物具有生理活性。 氯霉素（含Cl）具有杀菌消炎作用； 甲状腺素是一种含碘的有机物。 许多卤代烃用作农药、溶剂、制冷剂、灭火剂、 麻醉剂和防腐剂等。
卤代烃一般使用伯卤代烃，有时也可使用仲卤 代烃，但仲卤代烃或叔卤代烃在反应条件下往往会发生 消除得到烯烃，不适用于制备。 而乙烯型、苯基型一般都不发生上述反应
1. 水解（被-OH取代）： 卤代烃与 NaOH 或 KOH 的水溶液共热，-X被OH取代，产物为醇。这个反应也叫卤代烃的碱性 水解。
R—X + NaOH
2-乙基-1-氯戊烷
3-甲基-4-溴-1-丁烯
5-甲基-1-碘环己烯
卤代芳烃的命名：以芳烃作母体 CH3
Cl Br Br CH2Cl 对-氯苯氯甲烷 1-氯甲基-4-氯苯 2-氯萘
Cl
3,5-二溴甲苯
卤素取代侧链时，以链烃作母体，卤素和芳烃都作基： —CH-CH2CHCl2 CH3 3-苯基-1,1-二氯丁烷
D
R—OH + NaX
水解反应的相对活性： RI＞RBr＞RCl＞RF (烷基相同)
此反应常用于将 -OH 引入一些较复杂的分子中， 因为有时直接引入-OH比直接引入-X更为困难。
2. 氰解（被氰基取代）：
卤代烷与 NaCN 或 KCN 的醇溶液共热， X 被 -CN 取代，生成腈。
Cl-CH2CH2CH2CH2-Cl + 2NaCN
室温迅速生成AgX↓
加热才起反应
活性顺序：RI ＞ RBr ＞ RCl
（按SN1历程进行）
。 。 。 3 RX ＞ 2 RX ＞1 RX ( X 原子相同 )
8. 卤离子的交换反应
氯代烷、溴代烷与碘化钠反应
CH3CHCH3 Br NaI 丙酮 25℃ CH3CHCH3 I NaBr
NaBr与NaCl不溶于丙酮，而NaI却溶于丙 酮，从而有利于反应的进行。 反应活性: 伯卤代烃 > 仲卤代烃 > 叔卤代烃 （一般按SN2历程进行）
一、双分子亲核取代反应(SN2)
溴甲烷的碱性水解反应如下：
CH3
Br + OH－
CH3
OH + Br－
其水解的速度既与溴甲烷的浓度成正比，也与 OH－的浓度成正比，在动力学上称为二级反应。 反应速度方程：ν = k[CH3－Br] [OH－]
Nucleophilic backside attack
OH Cl CH 2 CH 2
CaO H2O
O
HO CH 2 CH 2 Cl Cl CH 2 CH 2 OH
2 NaOH
O
O
5. 酸解 R’COOR RX + R’COONa RX为伯卤，仲卤和叔卤易消除 6. 被－C≡C－R’取代 R—X + NaC≡C —R’ 该反应可用于增长碳链。 R — C≡C — R’
样作为取代基来命名。 ②编号：根据最低系列原则将主链编号。
③取代基： 优先顺序大的基团后列出。 3 2 1 CH3CHCH2B r CH3 1 H 3C 2 CH 3 CH 4 CH
3
C H 3 Br
２-甲基-１-溴丙烷
2-甲基-3-溴丁烷
CH3CH2CH-CH2CH2CH3 CH2Cl CH2=CH-CH-CH2-Br CH3 CH3 I
(R=1, 2 , 3 烷基 ; RCH=CH-; RCH=CHCH2-; Ph-. X: I, Br, Cl)
Corey-House合成法——制备烷烃
[CH3(CH2)3]2LiCu + 2CH3(CH2)6Cl
Et2O, 5days 0℃75%
2CH3(CH2)3-(CH2)6CH3 + LiCl +CuCl
无水乙醚
Grignard试剂在醚中有很好的溶解度，醚作为 Lewis碱，与Grignard试剂中的Lewis酸中心镁原子 形成稳定的络合物。
C2H5 C2H5
R O Mg X O
C2H5 C2H5
格氏试剂很易与含活泼H的化合物如 H2O、R-OH、NH3 、 R-NH2 、 HX、 HOOCCH3、炔氢等反应生成相应的烃
RX + NH3 1 胺
0
RNH2 + HX
RX
0
R2NH
RX
2 胺
季铵盐 40 胺——季胺盐
R3N
RX R4N X
30 胺
4. 被烃氧基取代
卤代烷与醇钠（或酚钠）作用， - X被 -OR 取代，生成醚。这是制备混合醚的方法，叫 Williamson醚合成法。
R—X + NaOR’——> R—O—R’+ NaX 采用该法以伯卤烷效果最好，仲卤烷效果较差，但不 能使用叔卤烷，因为叔卤烷易发生消除反应生成烯烃。 卤代醇在碱性条件下，可以生成环醚。
2-甲基-2-丁烯 71%
主要产物是双键上烃基最多的烯烃 ( 最稳定的烯 烃) ，即：仲或叔卤代烃脱 HX 时，主要是从含H 较少的b-C上脱氢，即生成取代基较多的烯烃，此 称为Saytzeff规则。
Note:卤代烯烃或卤代芳烃消除方向总是倾向于 生成稳定的π-π共轭体系。
CH3 C Br CH2 CH Cl