第一章 卤化反应优秀课件
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《药物合成反应》第一章卤化反应课件
特点
亲核卤化反应是一种常见的有机合成方法，具有操作简便、产物纯度高、产率 较高等优点。
常见的亲核卤化试剂
氯化氢（HCl）、溴 化氢（HBr）、碘化 氢（HI）等氢卤酸。
氯化亚砜（SOCl₂） 、溴化钠（NaBr） 、碘化钾（KI）等卤 化物。
氯气（Cl₂）、溴（ Br₂）、碘（I₂）等卤 素单质。
03
亲电卤化反应
定义与特点
总结词
亲电卤化反应是指卤素与带有部分正电荷的碳原子相 连的反应，其特点是卤素取代碳上的氢原子或取代基 。
详细描述
亲电卤化反应是一种常见的有机合成反应，其特点是 卤素（如氯、溴、碘）与有机分子中的碳原子相连， 形成新的碳-卤键。这种反应通常发生在带有部分正电 荷的碳原子上，因此被称为亲电卤化反应。在反应过 程中，卤素原子取代了碳上的氢原子或取代基，生成 新的有机化合物。亲电卤化反应是一种重要的有机合 成手段，在药物合成和其他化学领域中广泛应用。
卤化反应在药物合成中的应用
1 2
引入卤素官能团
在药物合成中，卤化反应常用于引入卤素官能团 ，如氟代、氯代等，以改变药物的理化性质和药 效。
增加药物稳定性
卤化反应可以增加药物的稳定性，如将烯醇式结 构转化为卤代烃，提高药物的化学稳定性。
3
调节药物的代谢和排泄
通过卤化反应可以调节药物的代谢和排泄，如将 羟基或氨基等代谢敏感基团替换为卤素，降低药 物的代谢速度和排泄速度。
实例
以苯酚的溴化为例，苯酚与溴在光照条件下发生自由基溴化反应，生成2-溴苯酚。在这个反应中，溴原子取代了 苯酚中的羟基氢原子，形成了一个新的碳-溴键，同时生成了一个苯氧自由基。
05
卤化反应的选择性与控制
选择性卤化反应的条件与影响因素
亲核卤化反应是一种常见的有机合成方法，具有操作简便、产物纯度高、产率 较高等优点。
常见的亲核卤化试剂
氯化氢（HCl）、溴 化氢（HBr）、碘化 氢（HI）等氢卤酸。
氯化亚砜（SOCl₂） 、溴化钠（NaBr） 、碘化钾（KI）等卤 化物。
氯气（Cl₂）、溴（ Br₂）、碘（I₂）等卤 素单质。
03
亲电卤化反应
定义与特点
总结词
亲电卤化反应是指卤素与带有部分正电荷的碳原子相 连的反应，其特点是卤素取代碳上的氢原子或取代基 。
详细描述
亲电卤化反应是一种常见的有机合成反应，其特点是 卤素（如氯、溴、碘）与有机分子中的碳原子相连， 形成新的碳-卤键。这种反应通常发生在带有部分正电 荷的碳原子上，因此被称为亲电卤化反应。在反应过 程中，卤素原子取代了碳上的氢原子或取代基，生成 新的有机化合物。亲电卤化反应是一种重要的有机合 成手段，在药物合成和其他化学领域中广泛应用。
卤化反应在药物合成中的应用
1 2
引入卤素官能团
在药物合成中，卤化反应常用于引入卤素官能团 ，如氟代、氯代等，以改变药物的理化性质和药 效。
增加药物稳定性
卤化反应可以增加药物的稳定性，如将烯醇式结 构转化为卤代烃，提高药物的化学稳定性。
3
调节药物的代谢和排泄
通过卤化反应可以调节药物的代谢和排泄，如将 羟基或氨基等代谢敏感基团替换为卤素，降低药 物的代谢速度和排泄速度。
实例
以苯酚的溴化为例，苯酚与溴在光照条件下发生自由基溴化反应，生成2-溴苯酚。在这个反应中，溴原子取代了 苯酚中的羟基氢原子，形成了一个新的碳-溴键，同时生成了一个苯氧自由基。
05
卤化反应的选择性与控制
选择性卤化反应的条件与影响因素
第一章_卤化反应__1.3
H C
C H O A c
1). B r2/C C l4 2). M eO H
C H (O C H 3)2 HCl/H2O 95%
B r
CHO Br
9
CHO
Cl
Cl2
COCl Cl
140-150o
对于无－氢原子的芳香醛，可用卤素直接卤 化制备相应的酰卤
CHO
O
Br
O CH3
Br O CH3 O
Et2O/ r.t., 11h
O
N Cl
三氯氰尿酸 类似于NBS，但活性吡NBS强
氯代反应，且主要发生在 取代基较多的位 7
卤化铜也是一种有效的卤化剂:
C uC l2/Al2O 3
O O PhC l/reflux 25 h
PhBr/reflux 25 h
C uBr2/Al2O 3
H3C O
OH
I2/CaO THF/MeOH
O
AcOH2C O
COOH SOCl2
COOH
COCl Br2
COCl
Br
COCl COCl
Br
Br
EtOH r.t.
COOEt
COOEt 91-99%
Br
EtOOC COOEt Br2/CCl4 EtOOC COOEt
1h
75%
Br
Me CN Et
PCl5 1h
Me CN
Et Cl
95%
16
CHO
Br 86%
1 ). K H /T H F /r .t. 2 ). I2 /T H F / -7 8 o -r .t
C H O
I
8 8 %
10
1.3.2 烯醇和烯胺衍生物的卤化反应
《药物合成反应》第一章卤化反应课件
CH2 X2 RCH X CH2 X
RCH
(加成)
x2 cat
x
(取代)
ROH
RCH CH2
HX
HBr h
RX
RCH2CH2Br
F2:加成反应激烈，副产物多，实用
性小; I2:C-I键不稳定，易消除，不实用;
Cl2和Br2常用，重要，资源丰富，且
活泼程度适中，反应相对易控制; Cl2来自于氯碱工业，Br2来自于海洋。
Me Me H HBr Br 离子对历程 协同历程 Me Me M HBr
(anti):(syn)=9:1
Me
注(1) 有重排反应发生
(CH3) 3 C CH CH2 HCl AcOH 25 C
(CH3) 3 C
CH Cl
CH3
(CH3)2 C Cl
CH (CH3)2
37%
(CH3) 3C CH OAc CH3
I2 NaOH H2O E t2O 0 oC, 30min
Y%=90%
C6H13 C H C6H13 C H 35% C C
H I H Br
立体化学纯度 >99%
Br2 NaOH H2O Et2O 0 oC, 30min Y%=50%
C6H13 C H 65% C
Br H
(1)Br2/ CuCl/ -20 oC,1h (2)NaOH/ H2O/ 0 oC或MeONa/ MeOH/ -20 oC Y%=85~90% 立体化学纯度 > 99%
目录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 卤化反应 烃化反应 酰化反应 缩合反应 重排反应 氧化反应 还原反应
第一章 卤化反应
有机化合物分子中引入碳— 卤键的反应。包括: 亲电加成、 亲电取代、亲核取代及自由基反 应（从机理上考虑）
RCH
(加成)
x2 cat
x
(取代)
ROH
RCH CH2
HX
HBr h
RX
RCH2CH2Br
F2:加成反应激烈，副产物多，实用
性小; I2:C-I键不稳定，易消除，不实用;
Cl2和Br2常用，重要，资源丰富，且
活泼程度适中，反应相对易控制; Cl2来自于氯碱工业，Br2来自于海洋。
Me Me H HBr Br 离子对历程 协同历程 Me Me M HBr
(anti):(syn)=9:1
Me
注(1) 有重排反应发生
(CH3) 3 C CH CH2 HCl AcOH 25 C
(CH3) 3 C
CH Cl
CH3
(CH3)2 C Cl
CH (CH3)2
37%
(CH3) 3C CH OAc CH3
I2 NaOH H2O E t2O 0 oC, 30min
Y%=90%
C6H13 C H C6H13 C H 35% C C
H I H Br
立体化学纯度 >99%
Br2 NaOH H2O Et2O 0 oC, 30min Y%=50%
C6H13 C H 65% C
Br H
(1)Br2/ CuCl/ -20 oC,1h (2)NaOH/ H2O/ 0 oC或MeONa/ MeOH/ -20 oC Y%=85~90% 立体化学纯度 > 99%
目录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 卤化反应 烃化反应 酰化反应 缩合反应 重排反应 氧化反应 还原反应
第一章 卤化反应
有机化合物分子中引入碳— 卤键的反应。包括: 亲电加成、 亲电取代、亲核取代及自由基反 应（从机理上考虑）
卤化反应 药物合成反应课件
O
CH3 + Cl Si CH3
CH3
Et3N
CH3 O Si CH3
CH3
CH3 Cl Si CH3
Cl Si
O Si Br2
Cl Si Ar2 3
CH3
O Br
3 烯胺卤化
O
H3C
O
N H
or
N H
N H3C
O
or N
H3C
N H3C
室温
-60℃
N
H3C
Br
O CH3 Br
O
H3C
Br
第四节 醇酚醚的卤素置换反应
CH3-CH=CH-CH2OH
CH3CH-CH=CH3
Cl
5.6 molSOCl2/Et2O
76%
0.7 molSOCl2/Et2O
99%
+ CH3-CH=CH-CH2Cl 24% 1%
SOCl2
Py
o CH2OH
o
CH2Cl
3 与卤代磷反应
R-OH + PX3
X RO P X
CH3CH2CH2OH
ON
H
Et
第三代喹诺酮类杀菌药物 HN N
N
F
COOH
O
诺氟沙星
丙胺类抗组胺药
Br CHCH2CH2NMe2 溴苯那敏
N
抗心律失常药
CO O C4H9
I
OCH2CH2N
C2H5 C2H5
I
胺碘酮
第一节 卤化反应机理
一、电子反应机理
亲电加成
R1 R3
Q
R1 R3 CC
R2 X R4
Q R1 R3
药物合成反应(08级)(卤化)
CH3 CH2 CH2 CH2Br （亲核置换）
三、卤化反应的应用
1、制备具有不同生理活性的含卤素药物。
2、在官能团转换中，卤化物常常是重要的中间体。
3、为提高反应的选择性，卤原子可作为保护基、
阻断基等。
第一节 卤化反应机理
一、电子反应机理（P1-3）
1、亲电反应
（1）亲电加成 ① 桥型卤正离子或离子对的过渡态形式 ② 三分子协同亲电加成 （2）亲电取代
CH3(CH2)4 CH
CH2
NBA/HF/Et 2O
CH3(CH2)4 CHCH2Br F
四、卤化氢对不饱和烃的加成反应 1、卤化氢对烯烃的加成反应 （1）反应通式 生成卤素取代的饱和烃。反应时可采用卤化氢 气体或其饱和有机溶剂，或用浓的卤化氢水溶液， 或用无机碘化物/磷酸等方法。
H C R2 C X R4
（3）卤化试剂（P16）
常用卤化剂为卤素、 N－卤代酰胺（NBS和
NCS）、次卤酸酯等，其中N－卤代酰胺最好，
无芳核取代和羰基α位取代（亲电取代）等副反
应，特别适用于苄位和烯丙位的卤取代。 （4）溶剂（P16） 常用惰性溶剂，如CCl4、CHCl3、苯等。 （5）作用物结构（P13－15）
主要取决于中间体自由基的稳定性。
① 芳烃的卤取代反应
② 羰基α位的卤取代反应
③ 炔烃的卤取代反应
2、亲核反应：亲核取代
二、自由基反应机理（P3-4）
1、自由基加成
2、自由基取代
第二节 不饱和烃的卤加成反应
一、不饱和烃和卤素的加成反应 1、卤素对烯烃的加成反应
（1）反应通式
生成邻二卤化物。其中，氯化和溴化最常用，
氟化和碘化的应用受到限制（P5）。
药物合成反应习题 第一章 卤化反应ppt课件
O H
C r O /P y /C H C l 3 2 2
L i A l H / E t O 4 2
O H O H
C l C H C H C H ( C H ) C H O H 2 2 2 4 2 C l C H C H C H ( C H ) C O O C H 2 2 2 4 2 5
N a B H / E t O H 4
N R X N N+ N N X N NR N
环 六 亚 甲 基 四 胺 （ 乌 洛 托 品 ）
四、药物合成反应课程的学习方法
3. 了解一些新试剂，新反应的特点、应用 范围，并与类似反应进行比较. 4.课后要做练习; 5.重视《药物合成实验》提高自己的动手 能力。
五.药物合成反应授课的要求和安排
H O 2
N H 2
B r
B r
（3）阻断基
• 阻断基的引入使反应物分子中某一活性部位被 封闭，让分子中其他活性低的部位发生反应并 顺利引入所需的基团，等目的达到后再除去阻 断基。
N H 2
( C H C O ) O 3 2
N H C O C H 3
H S O 9 8 % 2 4
N H C O C H 3
• 课堂讲授为主、自学为辅。课堂上的重 点突出，讲解主要内容及难点，因课时 有限，有部分内容要求同学自学。 • 课前要预习.
讨论与练习
1.学好本课程对从事药物及其中间体合 成工作有何意义？ 2.药物合成反应有哪些特点？应如何学 习和掌握？ 3.什么是导向基？具体包括哪些类型？ 举例说明。 4.查阅报道药物合成领域的新技术及发 展动态资料？
药物合成反应习 题 第一章 卤化 反应
绪论
一、药物合成课程的目的 二、药物合成的发展趋势与新技术 三、药物合成反应课程教授内容 四、药物合成反应课程的学习方法 五、药物合成反应授课的要求和安排
C r O /P y /C H C l 3 2 2
L i A l H / E t O 4 2
O H O H
C l C H C H C H ( C H ) C H O H 2 2 2 4 2 C l C H C H C H ( C H ) C O O C H 2 2 2 4 2 5
N a B H / E t O H 4
N R X N N+ N N X N NR N
环 六 亚 甲 基 四 胺 （ 乌 洛 托 品 ）
四、药物合成反应课程的学习方法
3. 了解一些新试剂，新反应的特点、应用 范围，并与类似反应进行比较. 4.课后要做练习; 5.重视《药物合成实验》提高自己的动手 能力。
五.药物合成反应授课的要求和安排
H O 2
N H 2
B r
B r
（3）阻断基
• 阻断基的引入使反应物分子中某一活性部位被 封闭，让分子中其他活性低的部位发生反应并 顺利引入所需的基团，等目的达到后再除去阻 断基。
N H 2
( C H C O ) O 3 2
N H C O C H 3
H S O 9 8 % 2 4
N H C O C H 3
• 课堂讲授为主、自学为辅。课堂上的重 点突出，讲解主要内容及难点，因课时 有限，有部分内容要求同学自学。 • 课前要预习.
讨论与练习
1.学好本课程对从事药物及其中间体合 成工作有何意义？ 2.药物合成反应有哪些特点？应如何学 习和掌握？ 3.什么是导向基？具体包括哪些类型？ 举例说明。 4.查阅报道药物合成领域的新技术及发 展动态资料？
药物合成反应习 题 第一章 卤化 反应
绪论
一、药物合成课程的目的 二、药物合成的发展趋势与新技术 三、药物合成反应课程教授内容 四、药物合成反应课程的学习方法 五、药物合成反应授课的要求和安排
第一章 卤化反应(上)
离子对过渡态
三分子协同
反马氏规则机理
R R C C H H + Br
HBr
光
R R C
H
C Br
+ Br
H H HBr R H C H C Br H
29
H Br
例如
雌激素己烯雌酚中间体的合成：马式加成
MeO CH CH CH3 MeO CH Cl CH2 CH3
HCl/PhH
消炎镇痛药苄达明中间体的合成：反马式加成
H
H O O
17
H C C
H Ph COOH
Br
H H Ph O O
Br2/CHCl3
69%
①
H C
Br H C Ph COO -
②
18
三、不饱和烃和次卤酸(酯), N-卤代 酰胺的反应
1.次卤酸(酯)对烯烃的加成反应 (1)反应通式
P8下
20
(2). 反应机理：
21
2. N-卤代酰胺对烯烃的加成反应
X O
①
C C C
+ HX 或
NH O
O N X O
③
C C C + X2 或
O NX O O
N +X O
C C C X
+ X
或
36
N O
(3). 影响因素
①取代基的影响： 若苄位有卤素 等吸电子取代 基，自由基的 稳定性降低， 使卤取代不容 易发生，除非 提高卤素浓度、 反应稳定或改 用活性更高的 卤化剂。 反之呢？
N-卤代酰胺和烯烃在酸催化下于不同亲核性溶剂中反应， 生成-卤醇类，羟基和卤素的定位符合马氏规则。
(1)反应通式
药物合成反应第1章卤化反应课件
a.当芳环上边有推电子基时，使反应容易进行， 且产物为邻、对位定位。如：
b.当芳环上边有吸电子基时，不利于反应，且产 物为间位定位。如：
②催化剂
NO 2
Br2, Fe
120-135℃, 3h
NO 2 Br
常用的有： AlCl3、SbCl5、FeCl3、FeBr3等。
③溶剂 （多为稀醋酸、稀盐酸等极性溶剂）
成时，可加入少量的路易斯（Lewis）酸进行催化。
ⅲ）温度
不宜太高，否则可能引起二卤化物脱卤化氢。
⑤光照或自由基引发：自由基加成
2. 卤素对炔烃的加成： 与烯烃加成机理类似 得到反式二卤烯烃
与SOCl2和BBr3的卤代：
二、 不饱和羧酸（酯）的卤内酯化反应
——不饱和羧酸的C=C双键上形成三元环卤正离子
②连有供电子基时，则自由基的稳定性增加。 ③对于开链烯烃，烯键α位亚甲基一般比α位甲基 容易卤代。如：
α位亚甲基
α位甲基
④NBS、NCS对烯丙位及苄位卤取代的选择性高。
应用：
CH3 COOH
Br2, PhCl 微微回流
CH 3 Br，hλ
Br 160-180℃
CH2Br
防晒药对氨苯甲酸的中间体
COOH
3. 应用 ①氟取代 ②氯取代 ③溴取代 ④碘取代
第三节 羰基化合物的卤取代反应
一、 醛和酮的α-卤取代反应
1. 酮的α-卤取代反应
亲电取代反应历程 常用卤化剂：卤素分子、N－卤代酰胺、次卤酸酯、 硫酰卤化物等 常用溶剂： 四氯化碳、氯仿、乙醚、醋酸等
①酸催化下的α-卤取代反应 反应机理：
主要影响因素：
对于无α-氢的芳醛，用卤素可直接取代醛基C上 的氢。如：
3. 羧酸及其衍生物的α-卤取代反应 羧酸α-氢不如醛、酮α-氢活泼，需在硫、磷等
b.当芳环上边有吸电子基时，不利于反应，且产 物为间位定位。如：
②催化剂
NO 2
Br2, Fe
120-135℃, 3h
NO 2 Br
常用的有： AlCl3、SbCl5、FeCl3、FeBr3等。
③溶剂 （多为稀醋酸、稀盐酸等极性溶剂）
成时，可加入少量的路易斯（Lewis）酸进行催化。
ⅲ）温度
不宜太高，否则可能引起二卤化物脱卤化氢。
⑤光照或自由基引发：自由基加成
2. 卤素对炔烃的加成： 与烯烃加成机理类似 得到反式二卤烯烃
与SOCl2和BBr3的卤代：
二、 不饱和羧酸（酯）的卤内酯化反应
——不饱和羧酸的C=C双键上形成三元环卤正离子
②连有供电子基时，则自由基的稳定性增加。 ③对于开链烯烃，烯键α位亚甲基一般比α位甲基 容易卤代。如：
α位亚甲基
α位甲基
④NBS、NCS对烯丙位及苄位卤取代的选择性高。
应用：
CH3 COOH
Br2, PhCl 微微回流
CH 3 Br，hλ
Br 160-180℃
CH2Br
防晒药对氨苯甲酸的中间体
COOH
3. 应用 ①氟取代 ②氯取代 ③溴取代 ④碘取代
第三节 羰基化合物的卤取代反应
一、 醛和酮的α-卤取代反应
1. 酮的α-卤取代反应
亲电取代反应历程 常用卤化剂：卤素分子、N－卤代酰胺、次卤酸酯、 硫酰卤化物等 常用溶剂： 四氯化碳、氯仿、乙醚、醋酸等
①酸催化下的α-卤取代反应 反应机理：
主要影响因素：
对于无α-氢的芳醛，用卤素可直接取代醛基C上 的氢。如：
3. 羧酸及其衍生物的α-卤取代反应 羧酸α-氢不如醛、酮α-氢活泼，需在硫、磷等
南中医药合考试ppt 第一章 卤化反应
构型反转
4. 醇和有机磷卤化物的反应
反应通式
三苯磷卤化物，亚磷酸三苯酯卤化物
反应机理：亲Βιβλιοθήκη 取代SN2机理，发生构型发转
将光学活性的仲醇转化成构型反转的卤代烃
适用于酸性条件下不稳定的化合物的卤代
适用于易重排醇的卤代
对多羟基的核苷化合物的伯羟基进行选择性卤代
Ph3P-HCA
同Ph3P/CCl4类似，更温和，特别适用于其他方 法易引起重排的烯丙醇
反应通式
磺酸酯：对甲苯磺酸酯、甲磺酸酯 卤化剂：卤化钠、卤化钾、卤化锂 溶剂：丙酮、醇、DMF等极性溶剂
醇的间接卤置换
避免醇羟基在直接卤化时的副反应，可以先转 换为磺酸酯，再进行卤代反应；
磺酸酯的卤代比卤-卤交换更为有效
三、芳香重氮盐的卤置换反应
Sandmeyer反应和Gattermann反应
双键上有苯基取代：碳正离子稳定，顺 式加成产物的比例增加；特别是苯基上 具有給电子基；
Cl：极化性比Br小，其顺式加成的倾向增加；
脂肪直链烯烃：卤素离子优先进攻能使碳 正离子更趋稳定的双键碳原子，生成反式 加成的外消旋混合物； 脂环烯：卤素从双键平面位阻较小的一面 进攻，形成反1,2-双直立键的二卤化物。
常用的卤化剂：NBS、磺酰卤、NCS
2.烯丙位和苄位上卤代反应
反应机理
当苄位或烯丙位上有吸电子基时，降低自由基 的稳定性； 相反，当苄位或烯丙位上有給电子基时，增高 自由基的稳定性；
常用的溶剂：CCl4或CHCl3； 卤化剂：NBS、NCS和次卤酸酯为好；
若烯键α -位或β -位有苯基时，双键可以 发生位移
在同一个α位上引入第二个卤素比较困难
碱催化：α位的吸电子基有助于反应进行； 而給电子基不利于卤代反应的进行。
第一章卤化反应
❖ 三、卤置换反应
❖ 1、醇、酚的卤置换反应 ❖ 2、羧酸的卤置换反应 ❖ 3、其它官能团的卤置换反应
重点
❖ 1、不饱和烃与卤素的加成反应静态极性效应； ❖ 2、不饱和烃与次卤酸(酯)、N-卤代酰胺的加
成反应； ❖ 3、芳烃的卤取代反应； ❖ 4、卤置换反应； ❖ 5、羰基的α-卤取代反应。
难点
❖ 反式烯烃得到赤型dl，对称烯烃得meso-体,顺 式得苏型dl。
是否只有这 一种情况？
赤式
还可能有其 他产物吗？
对称烯烃
meso－
❖ 2）对于脂环烃：卤素进攻在双键平面 位阻较小的一方形成桥卤正离子，然后 卤负离子从环背面进攻有利于碳正离子 的部位，生成反-1,2-双直立键的二卤化 物。
反式，双a
第二节 卤取代反应
❖ 1、不饱和烃的卤取代反应 ❖ 2、芳烃的卤取代反应 ❖ 3、羰基化合物的卤取代反应（烯醇和烯胺
衍生物）
一、不饱和烃的卤取代反应
❖ 烯键上氢原子活性很小，直接卤取代或 与有机金属化合物发生氢－金属交换均 少见。常用炔烃的硼氢化-卤解反应来制 备卤代烯烃。
❖ 炔烃比较活泼，利用卤取代反应可以得 到1-卤代炔烃。
❖ 烯烃的硼氢化常用的试剂为二硼烷(B2H6), BH3/THF和BH3/Me2S(DMS)。
❖ 炔烃的硼氢化试剂常用儿茶酚硼烷。
❖ 属顺式硼氢化加成机理，硼原子优先处于位 阻较小的位置。
❖ 若硼原子连接的碳原子为手性中心，在置换 过程中发生构型反转现象。
?????? ??????
碳碳键 旋转
同向消除 对向消除
2）影响因素
双键的取代基的影响
X=H X=OCH3
反式，对向
88% 63%
❖ 1、醇、酚的卤置换反应 ❖ 2、羧酸的卤置换反应 ❖ 3、其它官能团的卤置换反应
重点
❖ 1、不饱和烃与卤素的加成反应静态极性效应； ❖ 2、不饱和烃与次卤酸(酯)、N-卤代酰胺的加
成反应； ❖ 3、芳烃的卤取代反应； ❖ 4、卤置换反应； ❖ 5、羰基的α-卤取代反应。
难点
❖ 反式烯烃得到赤型dl，对称烯烃得meso-体,顺 式得苏型dl。
是否只有这 一种情况？
赤式
还可能有其 他产物吗？
对称烯烃
meso－
❖ 2）对于脂环烃：卤素进攻在双键平面 位阻较小的一方形成桥卤正离子，然后 卤负离子从环背面进攻有利于碳正离子 的部位，生成反-1,2-双直立键的二卤化 物。
反式，双a
第二节 卤取代反应
❖ 1、不饱和烃的卤取代反应 ❖ 2、芳烃的卤取代反应 ❖ 3、羰基化合物的卤取代反应（烯醇和烯胺
衍生物）
一、不饱和烃的卤取代反应
❖ 烯键上氢原子活性很小，直接卤取代或 与有机金属化合物发生氢－金属交换均 少见。常用炔烃的硼氢化-卤解反应来制 备卤代烯烃。
❖ 炔烃比较活泼，利用卤取代反应可以得 到1-卤代炔烃。
❖ 烯烃的硼氢化常用的试剂为二硼烷(B2H6), BH3/THF和BH3/Me2S(DMS)。
❖ 炔烃的硼氢化试剂常用儿茶酚硼烷。
❖ 属顺式硼氢化加成机理，硼原子优先处于位 阻较小的位置。
❖ 若硼原子连接的碳原子为手性中心，在置换 过程中发生构型反转现象。
?????? ??????
碳碳键 旋转
同向消除 对向消除
2）影响因素
双键的取代基的影响
X=H X=OCH3
反式，对向
88% 63%
第一章 卤化反应
(NBA)
O H3C C NHCl
(NCA)
O
O
N-溴（氯）代丁二酰亚胺
N Br
O (NBS)
N Cl
O (NCS)
4. 定位：遵循马氏规则
H Ph C CH2
NBS / H2O
H Br Ph C CH2
OH
R1
R2 NBS/ DMSO
R1
Br R2 CC
H
H
H
H
O S CH3 CH3
R1
Br C
注：只有溴化氢才能和烯烃发生自由基型亲电 加成反应到反马氏规 则的产物，这一研究无论是在理论还是在工业 上都有非常广泛的应用。
利用烯烃加溴化氢的离子型亲电加成途径 和自由基型加成途径，我们可以有选择性的制 备两种类型结构的溴代物。
CH3CH2CH2CH2CH2Br + KF 120℃
CH3CH2CH2CH2CH2F
沸点 129℃
沸点 62.8℃
1. 卤素与烯烃的亲电加成反应
（1）反应历程： 第一步：卤正离子向π 键进攻，形成三员环卤正离子 或开放式碳正离子的过渡态。
R1 R3
R2
R4
δ +δ XX
R1 R3 CC
R2 X R4
工业应用：20世纪20年代以后 1923年：甲烷气相氯化的工业装置建成 1931年：工业生产氟氯甲烷 1958年：氧化氯化法合成卤代烷 现在：广泛用于有机合成，制备各种重要的原料、中间 体和工业溶剂
卤化反应在有机合成中的用途：
1.制备含卤素的有机药物
H NHCOCHCl2
O
H2N
F
CC
CH2OH
COOH
3. 卤化氢对炔烃的加成
O H3C C NHCl
(NCA)
O
O
N-溴（氯）代丁二酰亚胺
N Br
O (NBS)
N Cl
O (NCS)
4. 定位：遵循马氏规则
H Ph C CH2
NBS / H2O
H Br Ph C CH2
OH
R1
R2 NBS/ DMSO
R1
Br R2 CC
H
H
H
H
O S CH3 CH3
R1
Br C
注：只有溴化氢才能和烯烃发生自由基型亲电 加成反应到反马氏规 则的产物，这一研究无论是在理论还是在工业 上都有非常广泛的应用。
利用烯烃加溴化氢的离子型亲电加成途径 和自由基型加成途径，我们可以有选择性的制 备两种类型结构的溴代物。
CH3CH2CH2CH2CH2Br + KF 120℃
CH3CH2CH2CH2CH2F
沸点 129℃
沸点 62.8℃
1. 卤素与烯烃的亲电加成反应
（1）反应历程： 第一步：卤正离子向π 键进攻，形成三员环卤正离子 或开放式碳正离子的过渡态。
R1 R3
R2
R4
δ +δ XX
R1 R3 CC
R2 X R4
工业应用：20世纪20年代以后 1923年：甲烷气相氯化的工业装置建成 1931年：工业生产氟氯甲烷 1958年：氧化氯化法合成卤代烷 现在：广泛用于有机合成，制备各种重要的原料、中间 体和工业溶剂
卤化反应在有机合成中的用途：
1.制备含卤素的有机药物
H NHCOCHCl2
O
H2N
F
CC
CH2OH
COOH
3. 卤化氢对炔烃的加成
药物合成反应-第一章-卤化反应讲课讲稿
E tOO
t-B u O C l/R O H
C l R O H
C l
E tOO
O R
E tOO
与 次 卤 酸 酯 的 加 成
3
反应机理： N-卤代酰胺只提供卤正离子，环状卤桥正离子需要靠溶剂去进攻以完成加成。
应用特点
常见的N-卤代酰胺
O
O
O H3C C NHBr
(NBA)
O H3C C NHCl
卤 素
对向加成比例
对
碳正离子越稳定，环状卤桥正离子的比重
Br
烯
越低，对向加成相对越低；
烃
Br Br
的
溴的极化能力比氯强，更容易形成环状卤桥正离子，对向加成更多；
加
无位阻时，环状卤桥上下朝向概率相
Br Br
成
同，加成产生外消旋体混合产物。有 位阻时，依位阻来确定三元环朝向；
Br Br
1
次要反应机理：自由基加成
实际上是自身酸根负离子替代了
卤素负离子完成对环状卤桥正离
子的进攻，最终完成加成。
应用特点
O H X2/K I/N aH C O 3 O H 2O /r.t.
可制造五~六元环状内酯，进一步还可还原为半缩醛。
X O
O
X
O O
X 2 /K I/N a H C O 3
XD IB A H
X
H 2 O /r .t . C H 2 C O O H
OO
- 7 2 ℃H OO
不 饱 和 羧 酸 的 卤 内 酯 化
2
反应机理：与卤素加成类似
δ+δXOH
反应条件 次卤酸很不稳定，需现制现用。可用 氯气或溴与中性或含汞盐的碱性水溶 液反应而得到。
药物合成反应第一章卤化反应-PPT课件
反应机理
在亲电取代卤化反应中，卤 素离子首先与芳香环上的电 子云密度较高的区域结合， 形成正碳离子中间体。随后 ，正碳离子中间体发生重排 和消除质子，最终形成卤代 芳香烃。
影响因素
亲电取代卤化的反应速度和 选择性受多种因素的影响， 包括底物结构、反应条件（ 如温度、催化剂、溶剂等） 、卤素原子的性质等。
药物合成反应第一章卤化反应ppt课件
目录
• 卤化反应简介 • 亲电取代卤化 • 亲核取代卤化 • 自由基卤化 • 其他卤化方式
01
卤化反应简介
卤化反应的定义
卤化反应
在有机化学中，卤化反应通常指 的是将氢原子替换为卤素（如氟 、氯、溴、碘）的反应。
卤化反应的分类
根据卤素和氢原子的取代位置， 卤化反应可以分为芳香族取代、 脂肪族取代和乙烯基取代等类型 。
非芳香族化合物的亲电取代卤化
01
非芳香族化合物的亲电取代卤化
对于非芳香族化合物，亲电取代卤化反应通常发生在具有电子富集基团
的碳-氢键上。这些基团可以是醇、醚、硫醇等。
02 03
反应机理
在非芳香族化合物的亲电取代卤化反应中，卤素离子首先与具有电子富 集基团的碳-氢键结合，形成正碳离子中间体。随后，正碳离子中间体 发生重排和消除质子，最终形成卤代烃。
HI>HBr>HCl。
溶剂和酸碱度
选择合适的溶剂和调整酸碱度 可以促进或抑制亲核取代卤化
的反应。
温度和压力
温度和压力也是影响亲核取代 卤化反应的重要因素。
04
自由基卤化
芳香族化合物的自由基卤化
总结词
芳香族化合物的自由基卤化是卤化反应的一种重要类型，主 要通过卤素与芳香族化合物发生自由基取代反应来实现。
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第一章 卤化反应
第一章 卤化反应
Halogenation Reaction
2013/09
反应
卤化反应的应用
1、人造血
2、杀虫剂-米勒1939年发现并合成了高效有机杀虫剂DDT, 于1948年获得诺贝尔生理与医学奖
3、冷冻剂：氟里昂CF2Cl2
4、发泡剂
5.、药物
DDT
如：氟尿嘧啶注射液
【适应症】：本品的抗瘤谱较广，主要用于治疗 消化道肿瘤，或较大剂量氟尿嘧啶治疗绒毛膜上 皮癌。亦常用于治疗乳腺癌、卵巢癌、肺癌、宫 颈癌、膀胱癌及皮肤癌等。
(2)亲电取代
① 芳烃的卤取代反应： ➢ 芳烃氢原子被卤素原子取代的反应，
属于最常见的芳烃亲电取代。
σ-络合物
然后很快失去一个质子或L-，恢复到稳定 的芳环结构，完成亲电卤取代反应。
2. 亲核反应：亲核取代
醇羟基的卤置换反应、 羧羟基的卤置换反应、 卤化物的卤素交换反应 磺酸酯的卤置换反应 反应历程： ➢ 单分子亲核取代反应(SN1) ➢ 双分子亲核取代反应(SN2)
OCH2CH2N
C2H5 C2H5
·HCl
I
胺碘酮盐酸盐
定义：
有机化合物分子中引入卤素原子(X)， 建立碳—卤键的反应称卤化反应。
用途：
➢ 制备具有特定活性的含卤有机药物 ➢ 制备官能团转化的中间体 ➢ 提高反应选择性，引入卤素原子作为保
护基、阻断基等，提高合成反应中的化 学或区域选择性
第一节 卤化反应机理
卤化反应的机理类型:
亲电加成 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 亲核取代 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 成反应等
1.亲电反应
(1)亲电加成 ➢ 大多数不饱和烃的卤加成反应，包括
卤素对不饱和烃的加成反应，次卤酸 及次卤酸酯对烯烃的加成反应等； ➢ 其中卤化剂均可简单理解为提供卤素 正离子的试剂
亲电加成机理：
➢ 桥型卤正离子(1)形式,得对向产物； ➢ 开放式碳正离子和卤素负离子的离子对(2)
形式，得相同量的同向产物
三分子协同亲电加成
三分子协同亲电卤加成，主要存在于卤化 氢对烯烃的加成反应过程。
两个卤化氢以不同的亲电和亲核部分与双 键的两个碳原子形成过渡态，然后形成最 后的加成产物。
O
F
HN
5-氟尿嘧啶
ON H
诺氟沙星胶囊
【适应症】：用于泌尿道、呼吸系统、肠道、耳 鼻喉科、妇科、外科和皮肤科等感染性疾病。
HN
N
F
Et N
诺氟沙星
COOH O
溴苯那敏片剂
【适应症】：减轻过敏症状，例如过敏性鼻炎 （包括花粉症）、蕁麻疹等。溴苯那敏可减轻 流鼻涕及喷嚏。
Br
CHCH2CH2NMe2 溴苯那敏
卤素加成产物的立体化学选择：
取决于：烯烃的结构及反应中空间障碍 （空间位阻）
➢ 有位阻的脂肪环烯烃中，由于存在邻位取代 基等空间位阻（空间障碍），卤素必然进攻在 双键平面位阻较小的一方而形成桥卤正离子， 然后，卤负离子从环背面进攻有利于碳正离子 的部位，生成反-1,2-双直立键的二卤化物。
烯烃的结构及反应中空间障碍（空间位阻） 刚性绸环烯化合物，卤素的对向（反式）加成的 立体和区域选择性更为明显。
E Br
62－63% 55－56% 88%
21－23% 28－29% 12%
③位阻的影响：（注意）
取决于：烯烃的结构及反应中空间障碍 （空间位阻）
➢无位阻的脂肪直链烯烃中，双键平面上下均可 形成三元环过渡态，卤素离子则优先选择进攻能 使碳正离子更趋向稳定的双键碳原子（如连有烷 基、烷氧基、苯基的碳原子），最后得到对向 （反式）加成的外消旋混合物。
亲核取代机理 SN1：
形成R+离子， 叔醇、苄醇、 烯丙醇为SN1
高活性叔醇、苄醇可用浓盐酸或HCl气体反应
CH3
CH3
HCl
C OH
CH3
CH3
CH3 C Cl CH3
醇的SN2置换反应机理：
X -+ R O H 2 +
XR O H 2 X R + H 2 O
伯醇
过渡态
➢双分子亲核反应取代历程为协同反应， ➢卤负离子作为亲核试剂从离去基团（Z）相
一、不饱和烃和卤素的加成反应
1.卤素对烯烃的加成反应 （1）反应通式：
氟素与烯烃的加成
氟为最活泼的卤素； 和烯烃反应非常激烈，在加成反应时易发生
取代、聚合等副反应； 合成上，烯烃的氟加成反应的使用价值小； 反应机理，一般为自由基历程。
53%
20%
碘素与烯烃的加成
碘素对烯烃的加成，生成的C-I键的不稳定性，为可逆反应； 在多余的碘自由基存在下可催化碘分子的消除，得原烯烃； 除去未反应的碘，可得二碘化物，但对光极为敏感，易在常温
发生消除； 反应机理，大多数也为自由基历程。
～100%
>90%
氯或溴素与烯烃的加成(重点）
氯或溴素对烯烃的加成，是最重要的卤素加成反应； 有机氯（或溴）化物为最重要合成中间体使用； 在CCl4、CHCl3和CS2等溶剂中，可与无位阻的烯烃迅
速反应，得1,2-二卤化物； 属于亲电加成机理，卤素为亲电试剂进攻烯烃的双键
N
盐酸胺碘酮片
【适应症】口服适用于危及生命的阵发室性心动过速及室颤
的预防，也可用于其他药物无效的阵发性室上性心动过速、
阵发心房扑动、心房颤动，包括合并预激综合征者及持续心
房颤动、心房扑动电转复后的维持治疗。可用于持续房颤、
房扑时室率的控制。除有明确指征外，一般不宜用于治疗房
性、室性早搏。
I
CO O C4H9
92%பைடு நூலகம்
（3）影响因素：
①烯烃结构的影响： ➢ 当双键上有苯基取代时，因开放式碳正离
子得到了苯环的共轭稳定，增加同向加成 的机会； ➢ 若苯基上有释电子基（给电子基），同向 加成的比例更加增加。
②不同卤素的影响：
氯加成反应中，氯的极化性小于溴， 不易形成桥氯正离子，则同向加成的比例明显
X Cl Z
反的一面向反应物进攻，同时离去基团逐 渐离开R基团，使原有键断裂，从而形成具 有高能量的过渡态络合物； ➢然后，离去基团带着一对电子离开中心碳 原子，生成构型反转的卤代产物。
第二节 不饱和烃的卤加成反应
和卤素的加成反应 和不饱和羧酸的卤内酯反应 和次卤酸(酯)的加成反应 和N-卤代酰胺的加成反应 和卤化氢的加成反应 和硼烷的加成反应及卤解
Me C16H30
第一章 卤化反应
Halogenation Reaction
2013/09
反应
卤化反应的应用
1、人造血
2、杀虫剂-米勒1939年发现并合成了高效有机杀虫剂DDT, 于1948年获得诺贝尔生理与医学奖
3、冷冻剂：氟里昂CF2Cl2
4、发泡剂
5.、药物
DDT
如：氟尿嘧啶注射液
【适应症】：本品的抗瘤谱较广，主要用于治疗 消化道肿瘤，或较大剂量氟尿嘧啶治疗绒毛膜上 皮癌。亦常用于治疗乳腺癌、卵巢癌、肺癌、宫 颈癌、膀胱癌及皮肤癌等。
(2)亲电取代
① 芳烃的卤取代反应： ➢ 芳烃氢原子被卤素原子取代的反应，
属于最常见的芳烃亲电取代。
σ-络合物
然后很快失去一个质子或L-，恢复到稳定 的芳环结构，完成亲电卤取代反应。
2. 亲核反应：亲核取代
醇羟基的卤置换反应、 羧羟基的卤置换反应、 卤化物的卤素交换反应 磺酸酯的卤置换反应 反应历程： ➢ 单分子亲核取代反应(SN1) ➢ 双分子亲核取代反应(SN2)
OCH2CH2N
C2H5 C2H5
·HCl
I
胺碘酮盐酸盐
定义：
有机化合物分子中引入卤素原子(X)， 建立碳—卤键的反应称卤化反应。
用途：
➢ 制备具有特定活性的含卤有机药物 ➢ 制备官能团转化的中间体 ➢ 提高反应选择性，引入卤素原子作为保
护基、阻断基等，提高合成反应中的化 学或区域选择性
第一节 卤化反应机理
卤化反应的机理类型:
亲电加成 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 亲核取代 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 成反应等
1.亲电反应
(1)亲电加成 ➢ 大多数不饱和烃的卤加成反应，包括
卤素对不饱和烃的加成反应，次卤酸 及次卤酸酯对烯烃的加成反应等； ➢ 其中卤化剂均可简单理解为提供卤素 正离子的试剂
亲电加成机理：
➢ 桥型卤正离子(1)形式,得对向产物； ➢ 开放式碳正离子和卤素负离子的离子对(2)
形式，得相同量的同向产物
三分子协同亲电加成
三分子协同亲电卤加成，主要存在于卤化 氢对烯烃的加成反应过程。
两个卤化氢以不同的亲电和亲核部分与双 键的两个碳原子形成过渡态，然后形成最 后的加成产物。
O
F
HN
5-氟尿嘧啶
ON H
诺氟沙星胶囊
【适应症】：用于泌尿道、呼吸系统、肠道、耳 鼻喉科、妇科、外科和皮肤科等感染性疾病。
HN
N
F
Et N
诺氟沙星
COOH O
溴苯那敏片剂
【适应症】：减轻过敏症状，例如过敏性鼻炎 （包括花粉症）、蕁麻疹等。溴苯那敏可减轻 流鼻涕及喷嚏。
Br
CHCH2CH2NMe2 溴苯那敏
卤素加成产物的立体化学选择：
取决于：烯烃的结构及反应中空间障碍 （空间位阻）
➢ 有位阻的脂肪环烯烃中，由于存在邻位取代 基等空间位阻（空间障碍），卤素必然进攻在 双键平面位阻较小的一方而形成桥卤正离子， 然后，卤负离子从环背面进攻有利于碳正离子 的部位，生成反-1,2-双直立键的二卤化物。
烯烃的结构及反应中空间障碍（空间位阻） 刚性绸环烯化合物，卤素的对向（反式）加成的 立体和区域选择性更为明显。
E Br
62－63% 55－56% 88%
21－23% 28－29% 12%
③位阻的影响：（注意）
取决于：烯烃的结构及反应中空间障碍 （空间位阻）
➢无位阻的脂肪直链烯烃中，双键平面上下均可 形成三元环过渡态，卤素离子则优先选择进攻能 使碳正离子更趋向稳定的双键碳原子（如连有烷 基、烷氧基、苯基的碳原子），最后得到对向 （反式）加成的外消旋混合物。
亲核取代机理 SN1：
形成R+离子， 叔醇、苄醇、 烯丙醇为SN1
高活性叔醇、苄醇可用浓盐酸或HCl气体反应
CH3
CH3
HCl
C OH
CH3
CH3
CH3 C Cl CH3
醇的SN2置换反应机理：
X -+ R O H 2 +
XR O H 2 X R + H 2 O
伯醇
过渡态
➢双分子亲核反应取代历程为协同反应， ➢卤负离子作为亲核试剂从离去基团（Z）相
一、不饱和烃和卤素的加成反应
1.卤素对烯烃的加成反应 （1）反应通式：
氟素与烯烃的加成
氟为最活泼的卤素； 和烯烃反应非常激烈，在加成反应时易发生
取代、聚合等副反应； 合成上，烯烃的氟加成反应的使用价值小； 反应机理，一般为自由基历程。
53%
20%
碘素与烯烃的加成
碘素对烯烃的加成，生成的C-I键的不稳定性，为可逆反应； 在多余的碘自由基存在下可催化碘分子的消除，得原烯烃； 除去未反应的碘，可得二碘化物，但对光极为敏感，易在常温
发生消除； 反应机理，大多数也为自由基历程。
～100%
>90%
氯或溴素与烯烃的加成(重点）
氯或溴素对烯烃的加成，是最重要的卤素加成反应； 有机氯（或溴）化物为最重要合成中间体使用； 在CCl4、CHCl3和CS2等溶剂中，可与无位阻的烯烃迅
速反应，得1,2-二卤化物； 属于亲电加成机理，卤素为亲电试剂进攻烯烃的双键
N
盐酸胺碘酮片
【适应症】口服适用于危及生命的阵发室性心动过速及室颤
的预防，也可用于其他药物无效的阵发性室上性心动过速、
阵发心房扑动、心房颤动，包括合并预激综合征者及持续心
房颤动、心房扑动电转复后的维持治疗。可用于持续房颤、
房扑时室率的控制。除有明确指征外，一般不宜用于治疗房
性、室性早搏。
I
CO O C4H9
92%பைடு நூலகம்
（3）影响因素：
①烯烃结构的影响： ➢ 当双键上有苯基取代时，因开放式碳正离
子得到了苯环的共轭稳定，增加同向加成 的机会； ➢ 若苯基上有释电子基（给电子基），同向 加成的比例更加增加。
②不同卤素的影响：
氯加成反应中，氯的极化性小于溴， 不易形成桥氯正离子，则同向加成的比例明显
X Cl Z
反的一面向反应物进攻，同时离去基团逐 渐离开R基团，使原有键断裂，从而形成具 有高能量的过渡态络合物； ➢然后，离去基团带着一对电子离开中心碳 原子，生成构型反转的卤代产物。
第二节 不饱和烃的卤加成反应
和卤素的加成反应 和不饱和羧酸的卤内酯反应 和次卤酸(酯)的加成反应 和N-卤代酰胺的加成反应 和卤化氢的加成反应 和硼烷的加成反应及卤解
Me C16H30