第八章卤代烃

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2. 溶解性:卤代烃不溶于水,彼此互溶,也能溶于有机 溶剂,例如:乙醚、苯和烃等。
三 、卤代烃的物理性质
(一) 物理性质
3.沸点:随C原子数目增加而升高 RI > RBr > RCl 支链越多,沸点越低。
三 、卤代烃的物理性质
(一) 物理性质 4.可燃性: 随X原子数目增多,可燃性降低
例如:CCHC3Cl4l为可灭燃火,剂CH2Cl2 不燃,
CH3CH2CHCH3 KOH/乙醇 Br
CH3CH2CH=CH2 + CH3CH=CHCH3
1-丁烯(19%)
2-丁烯(81%)
练习
P151----习题7
四 、卤代烷的化学性质
(三)与金属镁反应-格利雅试剂的生成
卤代烷与金属(锂、钠、镁)反应,生成金属 原子与碳原子直接相连的化合物,称金属有机 化合物,最重要的是有机镁化合物。在干醚中, 卤代烷与金属镁反应,生成烷基卤化镁。
稀水溶液
CH3CH2CH2CH2-Br + NaBr
CH3CH2CH2CH2-Br + KOH
浓乙醇溶液
CH3CH2CH=CH2 + H2O
四 、卤代烷的化学性质
(二)消除反应
札依采夫规则:当卤代烷有两种或三种不同 的β﹣氢原子可供消除,主要消除含氢较少的 β﹣碳原子上的氢原子,生成双键碳原子上连接 较多烃基的烯烃。
一 、卤代烃的分类和命名法
(二) 命名 4. 卤代芳烃的命名法 (2)卤原子连在芳环侧链上时,以脂肪烃为母体,芳 基和卤原子作为取代基来命名。
CHCH2CH2Cl CH3
3–苯基–1–氯丁烷
CH3 C CH CH2 Br
3–苯基–1–溴–2–丁烯
练习
P144----习题1 、2
二 、卤代烃的制法
CH3CHCH=CHCH3 Br
4-溴-2-戊烯
CH2=CCH2CH2Cl CH2CH3
2-乙基-4-氯-1-丁烯
一 、卤代烃的分类和命名法
(二) 命名
4. 卤代芳烃的命名法 (1)卤原子直接连在芳环上,以芳烃为母体。卤原子作 为取代基来命名。 6
5 1 CH3 4 3 2 Cl
1-甲基-2-氯苯(或邻氯甲苯)
四 、卤代烷的化学性质
(一)取代反应
4.氨解:伯卤代烷与氨反应,卤原子被氨基取代生 成伯胺;伯胺可继续与卤代烷反应,氨基中的氢 原子逐步被取代,生成仲胺、叔胺和季铵盐。反 应得混合物,氨过量时生成伯胺。
R-X + NH3(过过量量)
R-NH2 + NH4X
R-X+2H-NH2
R-NH2+NH4X
注意:仲卤代烷水解、醇解、氰解和氨解时,产率 较低,叔卤代烷主要发生消除反应得到烯烃。
五、亲核取代和消除的反应机理
2.单分子亲核取代机理(SN1)
在乙醇水溶液中,叔丁基溴与HO:- 的反应是 SN1 机理。
五、亲核取代和消除反应机理
常见亲核试剂:H2O 、NH3、 OH-、RO-、 CN-等。 大量实验表明,亲核取代反应(SN)有两种不 同的反应机理:双分子机理 SN2、单分子机 理SN1。
五、亲核取代和消除的反应机理
(一)亲核取代反应机理
1.双分子亲核取代机理(SN2)
在 乙 醇 - 水 溶 液 中 , 溴 甲 烷 与 HO:-(NaOH 或 KOH)的反应是SN2 机理。
三级卤代烷 (叔卤代烃)
一 、卤代烃的分类和命名法
(二) 命名
1.习惯命名:简单的卤代烷可根据与卤原子相连的烃 基来命名,称为卤代某烃或某基卤。
CH3-Cl
甲基氯
(CH3)2CH-Br
异丙基氯
(CH3)3C-Cl
叔丁基氯
一 、卤代烃的分类和命名法
(二) 命名
2. 系统命名法:
(1) 选择连有卤原子的碳原子在内的最长的碳链作为 主链,根据其碳数称“某烷”,卤原子作为取代基。 (2) 编号时,要使卤原子和取代基的位次较小。 (3) 命名时,取代基的排列顺序遵循“最低系列规 则”,较优先的基团后列出。
(3)SN2反应的立体化学: ②构型翻转(产物的构型与底物的构型相反即瓦
尔登Walden转化)
例如:
C6H13
HO+
C Br
H
CH3
( )-2-溴 辛 烷
SN2
α = 34.2
HO
C6H13
C
+ Br
H CH 3
( )-2-辛 醇
α = 9.9
反应物(CH3Br)和亲核试剂(OH)两者都参与了 反应速率的控制步骤,这种亲核取代反应称为双分子 亲核取代反应,用SN2表示。
CH3CH2CH2CH2OH+HCl
无水ZnCl2 加热
CH3CH2CH2CH2Cl+H2O
3CH3CH2CH2CH2OH+PBr3 -10—0℃ 3CH3CH2CH2CH2Br+H3PO3
练习
wenku.baidu.comP146----习题3
三 、卤代烃的物理性质
(一) 物理性质
1. 状态:室温下,少数卤代烃是气体,如:氯甲烷 溴甲 烷 氯乙烷 氯乙烯,其它大多是液体。
四 、卤代烷的化学性质
(一)取代反应
5.与AgNO3—乙醇溶液反应:卤代烷与硝酸银的乙醇 溶液反应,生成硝酸烷基酯和卤化银沉淀。
R-X+AgNO3 乙醇 R-O-NO2+ AgX X=(Cl、Br、I)
烷基硝酸酯
四 、卤代烷的化学性质
(一)取代反应 5.与AgNO3—乙醇溶液反应:
此反应可用于鉴别卤化物,因卤原子不同、或 烃基不同,其取代反应活性有差异。
才先引入卤原子,再水解制醇。
四 、卤代烷的化学性质
(一)取代反应
2. 醇解:与醇钠(RONa)反应,生成醚。
CH3CH2CH2CH2-Br + NaOCH2CH3 CH3CH2OH 回流
CH3CH2CH2CH2-O-CH2CH3 + NaBr
例 :
CH3
CH3
CH3Br +CH3 C ONa
CH3 C OCH3+NaBr
pKa≈18
R-H + Mg(OH)X
pKa≈42
R-H + Mg(OR)X
pKa≈42
练习
P153----习题8
作业
P164----习题20
五、亲核取代和消除反应机理
上述反应都是由试剂的负离子部分或未共用电子对 去进攻C—X键中电子云密度较小的碳原子而引起的。 这些进攻试剂都有较大的电子云密度,能提供一对 电子给C—X键中带正电荷的碳,也就是说这些试剂 具有亲核性,称为亲核试剂。由亲核试剂的进攻而引 起的取代反应称为亲核取代反应,简称为SN(S—取 代、N—亲核的)。
第八章卤代烃
第十章 卤 代 烃
【教学重点和难点】
1. 卤代烃的化学性质。 2. 卤代烃的亲核取代反应机理。
一 、卤代烃的分类和命名法
(一) 分类 3.按卤原子连接的碳原子分类
(CH3)2CHCH2Cl
一级卤代烷 (伯卤代烃)
CH3CH2CHBrCH3
二级卤代烷 (仲卤代烃)
(CH3)3C-I
作业
P164----习题 18
四 、卤代烷的化学性质
卤代烃的化学性质活泼,且主要发生在C—X 键上。因为:分子中C—X 键为极性共价键, 碳带部分正电荷,易受带负电荷或孤电子对 的试剂(亲核试剂)的进攻;分子中C—X 键的 键能(C—F除外)都比C—H键小。卤代烷 及其衍生物在有机合成上有重要意义,重要的 反应类型有:取代反应、消除反应、与金属, 特别是镁的反应。
二 、卤代烃的制法
(三)芳环上的氯甲基化
在无水氯化锌的作用下,芳烃与干燥的甲醛(通 常用三聚甲醛代替)和干燥的氯化氢反应,结果苯 环上的氢原子被氯甲基取代。
C6H6+(CH2O)3+HCl
无水ZnCl2 60℃
C6H5CH2Cl+H2O
二 、卤代烃的制法
(四)以醇为原料制备
醇与氢卤酸(HX) ﹑三卤化磷(PX3)﹑亚硫酰氯 (SOCl2)反应生成卤代烃。
(一)取代反应 3.氰解:伯卤代烷与氰化钠反应生成腈。
R C H 2 X+N aC N回醇 流 R C 腈 H 2 C N+N aX
四 、卤代烷的化学性质
(一)取代反应
3.氰解:与氰化钠反应
(1)生成腈后,多了一个碳,是有机合成增长碳链 的方法之一。 (2)通过氰基可转变为其它官能团(羧基-COOH、 氨基、甲酰基、酰胺基[-CONH2]);可用于合成 其它有机物羧酸,酰胺;如水解可得比卤代烷多一 个碳原子的羧酸,常用于制备脂肪酸。 (3)氰化钠的毒性使应用受限。
(一) 烃的卤化 1.烷烃的卤化 在光照或加热条件下,烷烃和卤 素发生取代反应,生成卤代烷。
CH4+4Cl2 350-400℃ CCl4+ 4HCl
二 、卤代烃的制法
(一)烃的卤化 2.烯 ɑ -氢原子被烃卤原子取代 在高温下,烯烃的 -氢原子可被卤素取代
CH2=CH-CH3+Cl2 500-530℃ CH2=CH-CH2Cl+HCl
..
CH 3CH 2OCH 2CH3
四 、卤代烷的化学性质
(三)与金属镁反应-格利雅试剂的生成
格利雅试剂是一种强极性试剂,能起多种化 学反应。与含活泼氢的化合物(酸、水、醇、 氨)反应生成烷烃。
R-Mg-X + H+
R-H + MgX+
R-Mg-X + H2O
pKa=15.74
R-Mg-X + ROH
——不同的烃基 叔卤代烷>仲卤代烷>伯卤代烷>卤甲烷 ——不同的卤代烷 RI>RBr >RCl
四 、卤代烷的化学性质
(一)取代反应 6.与碘化钠—丙酮溶液反应:氯代烷和溴代 烷可以与碘化钠的丙酮溶液反应,生成碘代烷。
R-X NaI+ 丙酮 R-I + NaX X=(Cl或Br)
原因:碘化钠溶于丙酮,而氯化钠和溴化钠不溶
H
H
+ HO C
B过r- 渡态
H
HO -
+
H H
C
Br
反应物体系 H
活化能
反应热
产物体系
H
OH C H + Br -
H
五 、亲核取代和消除的反应机理
(3)SN2反应的立体化学: ① 异面进攻反应(Nu-从离去基团L的背面进攻反应 中心)
N u- C
δδ N u … C … L
N u C + L-
五 、亲核取代和消除的反应机理
四 、卤代烷的化学性质
(一)取代反应 1.水解:伯卤代烷与强碱的水溶液共热,生成醇。
水 R2 -C X + H NaOH R2 O C+ H Na
四 、卤代烷的化学性质
(一)取代反应
1.水解:伯卤代烷与强碱的水溶液共热,生成醇。
1)加NaOH是为了加快反应的进行。 2)此反应是制备醇的一种方法,但工业上多不用 此法制醇。仅当一些复杂分子难以引入羟基时,
二 、卤代烃的制法
(一)烃的卤化
3.芳烃的卤化 :在不同的反应条件下,可在芳烃 的芳环或侧链上引入卤原子。
CH3 Cl2
CH3 Cl +
CH3
Fe粉
Cl
二 、卤代烃的制法
(二)不饱和烃与卤素或卤化氢加成
烯烃或炔烃与卤素或卤化氢加成,可以制 得一卤代烃或多卤代烃。
CH2=CH2 + Br2
CH2Br-CH2Br
HO:-+ CH3-Br
HO-CH3 + :Br-
五 、亲核取代和消除的反应机理
(1)SN2机理:
一步完成(新键的形成和旧键的断裂同步进行), 无中间体生成,经过一个不稳定的“过渡态”。
H
H O+H C Br H
H
δ
δ
H O … C … B r
HH 过 渡 态
H
HOC +B r H
H
(2)SN2反应的能量变化:
四 、卤代烷的化学性质
(一)取代反应
6.与碘化钠—丙酮溶液反应:
应用: ——检验氯代烷和溴代烷 ——制备碘代烷 卤代烷的活性 卤甲烷>伯卤代烷>仲卤代烷>叔卤代烷
四 、卤代烷的化学性质
(二)消除反应 从分子中脱去卤化氢或水等小分子,同时形成碳碳 双键的反应称为消除反应。
CH3CH2CH2CH2-Br + NaOH
一 、卤代烃的分类和命名法
例如:
CH3CH2CHCH2CHCH2CH3
CH3 Cl
3-甲基-5-氯庚烷
CH3CH2CHCHCH2CH3 BrCl
3-氯-4-溴己烷
一 、卤代烃的分类和命名法
(二) 命名
3.不饱和卤代烃的系统命名:选择含不饱和键和与 卤原子相连的碳在内的最长碳链作主链,从靠近不 饱和键的一端开始编号,以不饱和烃为母体命名。
CH3
CH3
四 、卤代烷的化学性质
(一)取代反应
2. 醇解
C3C H2B Hr
3 + )2CH (O CH N C3 a C H2O HC3 H )2 (C + H 乙基异丙基
R-X一般为1°RX,与醇钠(醇与金属钠反应制得) 的醇溶液发生取代反应生成醚——制备混醚(R— O—R’)的方法。
四 、卤代烷的化学性质
四 、卤代烷的化学性质
(三)与金属镁反应-格利雅试剂的生成
R-X + Mg 干醚 R-Mg-X
回流 烷基卤化镁
卤代烃的活性次序: 碘代烷>溴代烷>氯代烷
四 、卤代烷的化学性质
(三)与金属镁反应-格利雅试剂的生成 格式试剂的结构至今仍未完全清楚,一般写成RMgX。
CH3CH2O..CH 2CH3
R Mg X
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