1-卤化反应
第一章卤化反应-第三节
-
X R OH2
过渡态
X R + H2O
伯醇常用Lucas试剂(浓HCl+ZnCl2反应)
浓 HCl CH3(CH2)2CH2Cl CH3(CH2)2CH2OH ZnCl2
SN1：
ROH + HX ROH2
+ +
快
+
ROH2 + X
+
-
慢 快
R + H2O RX
R +X
-
CHO
O O Br Br O O
CHO Br
二、烯醇和烯胺衍生物的卤化反应
1 烯醇酯的卤化反应 不对称酮的直接卤化常常受到区域选择性不高 的限制。为了克服这个缺点，可先将不对称酮 转化成相应的烯醇或烯胺异构体，然后再进行 卤化反应，则可达到提高区域选择性α-卤代的 目的
OAc NBS O Br
PPh3
(PhO)3P
X2
RX
Ph3PX2
(PhO)2P
ROH
RX
R'OH
Ph3P O
R'X (PhO)2P O R
RX
该类卤化试剂具有活性大，反应条件温和、不易 发生由卤化氢引起的副反应。
Ph3P催化卤化机理
O Ph3P + X2 Ph3PX2 + ROH ROPPh3X + HX RX + PPh3
碱催化与酸催化相反，卤原子是吸电子基， 它所连的α-碳上在碱的作用下更容易离去， 若在过量卤素存在下，所有的α-H原子都被 取代。
在a位具卤素等吸电子基时，卤代反应受到 阻滞，故在同一个α位碳原子上欲引入第二 个卤原子相对比较困难。若在α`位具活性 氢，则第二个卤素原子优先取代α`位氢原 子。如2-丁酮在和2mol溴素反应时，只得 到α,α'-二溴代丁酮。
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第四章 卤化反应教学要点：1、芳环上的取代氯化。
2、芳烃的侧链氯化。
3、氟化反应，卤素置换重氮基及Sandmeyer 反应。
4.1 概述 4.1.1 定义向有机分子中引入一个或几个卤原子，形成碳－卤键，得到含卤化合物的反应叫卤化反应。
卤化反应在工业上得到广泛的应用是在20世纪20年代以后，卤化反应作为一种合成手段在有机合成中以制取各种重要的原料，中间体以及工业溶剂等。
其中氯化和溴化反应最为常用，氟代烃是近年来新开发的新型表面活性剂，而碘的价格昂贵，资源稀少，应用受到很大的限制。
4.1.2 卤化的目的(1) 赋予有机化合物新的功能，如在染料分子中引入卤原子会使染料的色光产生一些变化，铜酞箐分子引入不同的氯、溴原子，可以制备不同荧光绿色调的染料。
232(2) 通过卤素基团被亲核置换的性质制备中间体4.1.3 (1) 加成法（加成卤化）H 2CCH 2+Cl 2ClH 2CCH 2Cl+Cl 2ClFeCl 3+Cl 2CH 2Clh vCH 3+Cl 2ClClClClClCl(2) 取代法（取代卤化）(3) 置换法C2H5OH+HCl C2H5Cl+H2O4.1.4 常用的卤化剂(1) 卤单质：F2，Cl2，Br2，I2；F2活性太强，常用于间接取代，有时需要用惰性气体稀释。
(2) 卤化物：卤化氢，次氯酸钠，PCl3，PCl5。
(3) 酰卤化合物：SO2Cl2，SOCl2， COCl2，Cl3COCOOCCl34.2 芳环上的取代氯化芳烃直接卤化是合成卤代芳烃的重要方法，芳环上的取代氯化通常是在催化剂存在下，芳环上的氢原子被氯原子取代的过程。
4.2.1 反应理论(1) 金属卤化物(Lewis酸)存在下氯气氯化：在黑暗中纯苯与氯在略高的稳定下不反应，如果加入少量的Lewis酸，如FeCl3、AlCl3、MnCl2、ZnCl2、TiCl4或者SnCl4，反应可以进行。
根据实验现象，提出了如下的反应历程：首先在Lewis酸的作用下，氯分子发生极化并解离成亲电试剂－氯正离子，生成的氯正离子进攻苯环，生成α－络合物，然后脱去质子，得到氯化产物。
1-卤化反应
Cl CM e3
桥式(环状)卤正离子
M e3C C H C Cl CM e2 Me H
反式(anti)加成
M e3C H H CH2 Me C Me
H
重排产物
M e3C
Cl C C
H CH2
Me C Me (40%*) H
过硫酸氢钾(oxone, 2KHSO5· KHSO4· K2SO4)与NaCl或NaBr 反应能迅速产生氯或溴，进而与不饱和键加成。 这种方法可避免直接使用氯或溴
在脂环烯的卤素加成反应中，由于存在邻位取代基等
空间位阻，卤素必然进攻在平面位阻较小的一方而形成桥卤正离 子，然后卤负离子也从环背面进攻有利于碳正离子的部位，生成 反式1，2－双直立键的二卤化物
C1 6H30
Me HO
C16H30
Br2/AcOH AcONa/Et 2O 20-25
o
Me HO Br
C16H30
苯环亲电取代反应的一般模式
+ E+
亲电试剂
E+
p -络合物
+
H E
E
+ H+
-络合物
-络合物的表达方式
H
E + +
H
E
+
H
E
H
+ E
共振式
离域式
反应机理
+ Cl-Cl 快 Cl
+
Cl Cl
- AlCl3
慢
Cl
+
_
H
ClAlCl3
快
+ AlCl3 + HCl
+
Br-Br
快
第一章卤化反应-第三节
2、与氯化亚砜的反应
ROH
SOCl2
RCl
HCl
SO2
优点： ①反应活性较高。 ②产物容易分离纯化，且异构化等副反应少，收 率较高。 ③选用不同溶剂，可得到指定构型的产物。 ④可以与其他试剂合用增强其选择性等。 缺点： ①反应中大量的HCl和SO2气体逸出会污染环境。 ②氯化亚砜易水解，需在无水条件下反应
碱催化与酸催化相反，卤原子是吸电子基， 它所连的α-碳上在碱的作用下更容易离去， 若在过量卤素存在下，所有的α-H原子都被 取代。
在a位具卤素等吸电子基时，卤代反应受到 阻滞，故在同一个α位碳原子上欲引入第二 个卤原子相对比较困难。若在α`位具活性 氢，则第二个卤素原子优先取代α`位氢原 子。如2-丁酮在和2mol溴素反应时，只得 到α,α'-二溴代丁酮。
卤化试剂（19）用于对α，β-不饱和酮的α′-卤取代反应中，能 够减少双键加成副反应。 卤化试剂（20）和（21）的特点是亲电活性大，不需要任何催 化剂，反应条件温和，只得到单溴代物，且在反应中不生成 卤素分子和卤化氢，特别适用于对酸、碱敏感的酮。 卤化试剂（22）可在温和条件下对羰基α位及苄位、烯丙位进 行氯代反应
PPh3
(PhO)3P
X2
RX
Ph3PX2
(PhO)2P
ROH
RX
R'OH
Ph3P O
R'X (PhO)2P O R
RX
该类卤化试剂具有活性大，反应条件温和、不易 发生由卤化氢引起的副反应。
Ph3P催化卤化机理
O Ph3P + X2 Ph3PX2 + ROH ROPPh3X + HX RX + PPh3
四溴环己二烯酮（不发生双键加成反应） 在少量HCl或HBr气体催化下，反应中以生成稳 定的三溴苯酚为动力，促使4位碳一溴键异裂， 生成的溴正离子向α，β-不饱和酮的α'位C-H作亲 电取代；同时，能有效地消除x-，于是可得到收 率良好的α'-溴代-α，β-不饱和酮。
卤化反应
Cl2 k1
Cl
HCl
Cl
Cl2
k2
Cl
Cl
HCl
k3
Cl
Cl2
Cl
HCl
Cl
Cl2
苯在硝化、磺化、氯化中k1/k2值的比较
反应类型 硝化
磺化
氯化
k1︰k2
105~107 103~104
~101
❖ 卤化反应中，随着反应生成物浓度的不断变化， 使各级反应的反应速率也相应发生较大的变化。
❖ 苯氯化的动力学方程式看用下式表示：
ICl）等。
❖ 用于置换卤化的卤化剂有HF，KF，NaF，SbF3， HCl，PCl3，HBr等。
第二节 芳环上的取代卤化反应
一 反应历程 芳环上取代卤化的反应通式为：
ArH + X2 = ArX + HX 反应类型：典型的亲电取代反应。 进攻芳环的活泼质点：卤正离子(X+)，
1. 以金属卤化物为催化剂的反应历程
1 K-1
CA CA0
CA k CA0
CD CA0
=
K 1-K
CA CA0
1 K
CA CA0
k 1-K + K
K= k2/k1≠1
例：设苯氯化的转化率是50%，则
K=0.1/1=0.1 一氯苯的生成量
CC CA0
=
1 0.1 - 1
0.5
0.50.1 = 0.4811mol
二氯苯的生成量
CD CA0
亚铜进行氯化；目前采用分子筛分离得到纯 净的邻氯甲苯或者对氯甲苯。
（3）催化剂不同，邻、对位异构体比例不同。
催化剂
邻位/对位
二氯甲苯 含量（％）
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
第一章 卤化反应
2. 苄位、烯丙位的卤取代 苄位、
烯丙位、苄位氢原子较活泼，在较高温度及存在自由基引 发剂条件下，可用卤素、N-卤代酰胺、次卤酸酯等卤化剂于非 极性惰性溶剂中进行。 其中以N-卤代酰胺，尤其是NBS(N-溴代丁二酰亚胺)效果最 好，反应主要为三步： ①
X2 hν 或或或 引引卤 hν 或或或或 引引卤 X
R1 R2 X
R3 X R4 OH H2O R1 R2 OH R3 X R4 OH R1 R2
OH R3 X R4
4. 与卤化氢的加成
I2/KI/NaHCO3 H2O/r.t.4h
H2C H O C O I H H I H O O
88%
反应两步完成：① I2从位阻小的双键方向进攻，生成过渡态； ② 羧酸氧负离子于β方向进攻三元环发生亲核进攻生成酯。
H
H C C Ph CO2H
Br2/CHCl3 。 0 r.t.20min
Br
H
H
Cl C 2H5 Cl2/CH3CO2H C C CH3CH CH C 2H5 。 25 H H Cl
H3C
OCOCH3 Cl + CH3CH CH C2H5 + CH3CH CH C2H5 Cl OCOCH3
H
I2/AcOAg/Et2O
OAc I H
80%
2. 与N-卤代酰胺的加成 卤代酰胺的加成
Me C16H30 Br2/AcOH AcONa/Et2O HO
Me HO H Br
20-25°
Br
HO H Br M e C 16H30 Br
(84~85%)
当卤加成发生在亲核性溶剂(如H2O、ROH、RCO2H) 中时，因亲核试剂中的亲核基团也可进攻碳正离子过渡 态，故反应可得除1，2-二卤化和物外的其它产物。
(完整word版)卤化反应
第五章卤化第一节概述一、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.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。
（3)向某些精细化学品中引入一个或多个卤原子，还可以改进其性能.例如，含有三氟甲基的染料有很好的日晒牢度；铜酞菁分子中引入不同氯、溴原子，可制备不同黄光绿色调的颜料;向某些有机化合物分子中引入多个卤原子，可以增进有机物的阻燃性。
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。
卤化时常用的卤化剂有：卤素单质、卤素的酸和氧化剂、次卤酸、金属和非金属的卤化物等，其中卤素应用最广，尤其是氯气。
但对于F2,由于活性太高，一般不能直接用作氟化剂，只能采用间接的方法获得氟衍生物.上述卤化剂中,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＋NaBrO3)及其他卤化剂（SO2Cl2、SOCl2、HOCl、COCl2、SCl2、ICl)等,用于置换卤化的卤化剂有HF、KF、NaF、SbF3、HCl、PCl3、HBr 等。
[医学]药物合成1卤化反应
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R1 C
R2
R3 H
C R4 Nu
R1 C
R2 Nu
R3 C H R4
(syn)
R1
R3
CC
R2 Nu H R4
H Cl
R1 C
R2
R3 C
R4
Nu
2019/8/1
(anti)
R1
H R3
CC R2 Nu R4
Nu=X,AcO,et al.
烯烃的结构：重排
2. 卤化氢对炔烃的加成： 离子型加成：与烯烃的情况类似
X
CH Br2/CCl4
C
2~5C
X
H CH3
H
Br
CH3
C
C
+
HBr
X
CH3 H
Br C
C Br
H
X=H X=OCH3
(88%) (63%)
(12%) (37%)
Ph CH CH CH3
Cl2 CH3Cl2/0C
H Cl
CH3
C
C
Ph
Cl
H
CH3
Cl
H
C
C
Ph
Cl H
E Z
2019/8/1
(55%~56%) (62%~63%)
Cl2/NaOH/H2O 15~20C,0.5h
(99%~100%)
t-BuOCl
(72%~99%)
2. N－卤代酰胺为卤化剂：
N－溴（氯）代乙酰胺（NBA，NCA） N－溴（氯）代丁二酰亚胺（NBS， NCS）
OH
C
RC
NH X C
Nu
CC X
Nu CC X
N u = H 2 O ,R O H ,D M S O ,D M F P h C HC H 2 2 N 5 C B ,S 3 /5 H m 2 iO n P h C H (O H )C H 2 B r (82%)
卤化反应
1.均裂方式: A B
A+ B
2.异裂方式: A B
A+ B
1)亲电反应 : RCH=CH2 + HBr
2)亲核反应: RCH2Cl + CN
RCHCH3 Br
RCH2CN + Cl
3.协同方式
+
酸碱理论： 1. Brönsted酸碱理论
Brönsted酸：质子的给予体 HX, HAc, C6H5COOH, C6H5SO3H Brönsted碱：质子的接受体 NH3, RNH2, ROH, ROR, RO , OH , Cl
机 理： 亲电加成
R1
R3
CC
R2
R4
X-OH
HClO
HBrO
Cl--OH Br--OH
R1 OH R3
CC
R2 X R4
R1 OH
R3
CC
R2
X R4
实例：
OH Cl2/NaOH/H2O HgCl2/ 15~20℃
Cl
(70~73%)
Ar - CH CH2 HCl O/ H2O 收 率 较 低
C OCl ( 有 机 溶 剂 中 ) Ar - CH- CH2 70%
AcOH/ H2O
OH Cl
OH -
Ar - CH - CH2
+
Cl
通 式： R1
R3
CC
68-80%
C6H5 HC CH2Br O OC CH 3
20-32%
C6H5 HC CH2Br +
Br2/CH3COOH,LiBr
Br
84%
C6H5 CH CH2Br OOCCH3
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）。
《药物合成反应》第1章卤化反应
1. 醇和卤化氢或氢卤酸的反应 反应机理：
R1
R1
R2
H+ C OH
R2
C
+
OH2
R3
R3
R1
-H2O 慢
R2
C+
R3
R1 R2 C X
R3
（SN1机理）
X慢
R1
R1
XR2
C
+ -H2O
OH2 R3
XC R2
R3
（SN2机理）
主要影响因素： ①水
加入去水剂除去生成的水使反应向有机氯化物 方向移动 ②醇的结构
CH3 – CH = CH2 + Br2 CH2Br
Hλ 或（PhCOO）2
CH3 – CH2 –
例如，11-溴十一酸乙酯的制备及消炎镇痛药苄 达明合成原料的制备：
（过氧苯甲酸酐）
HBr,2 (,N Ph aC BrOO)
C2 = HC2 C Hl-- C 5 oH C
Br2 C C 2 C H H 2 C Hl (8% 5 )
σ键 ：原子轨道重叠部分对键轴（两原子 的核间连线）具有圆柱形对称时所 形成的键；
π键 ：原子轨道重叠部分对键轴所在的某 一平面具有反对称性时所形成的键。
p原子轨道的角度分布剖面图：
z（或y）
+
x
-
y（或z）
注：其中+、-号不表示正、负电荷，而是表示原子轨道角度分布图形 的对称关系
若两原子成键是由p轨道重叠形成的，且形成的是σ 键，则成键图形为：
③向反应介质中加入含卤素负离子的添加剂，可减
少溶剂引起的副反应。如：
④具有季碳取代基的烯烃加成反应中，还可能存在 重排反应。例如：
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
卤化反应
CH=CH
Br2 CH3OH H
Br C Br C
H
+ H
C Br
OCH3 H C
副反应
CH= CH2 Br2 CH3CO2H H Br C Br C H H + H C Br OCOCH3 H C H
4。卤素活泼性的影响
由于氯的亲电性比较强，所以氯正离 子与烯烃的加成反应速度比溴正离子 快，但反应选择性比溴差。
第一节不饱和烃的加成反应
1－1卤素与烯烃的加成（Br2、Cl2）
氟是卤素中最活泼的元素，它与烯烃的 加成反应非常剧烈，并有取代、聚合等 副反应伴随发生，易发生爆炸。合成含 氟化合物要从卤交换或重氮化来制备。
RX
N2X
KF
RF
N2 BF4
HBF4
F + BF3 + N 2
碘的化学性质不活泼，与烯烃加成相当困 难，且生成的碘化物具有还原性.，
C C
Cl C Cl
协同反应
C C
Cl C Cl
Reimen—Tieman反应：
OH CHCl3 NaOH CH O OH O CH OH
机理：
OH C Cl Cl
OH C H OH C H OH OH H2O OH O CH Cl Cl H2O NaOH
C2H5 H
C=C
C2H5 H
CHCl3 OH
CH2 = CH CH3
CH2 = CH CH3 NBS/CCl4 CH2 = CH CH2 Br 光照
CH3
NBS/CCl4 80－90 C
o
CH2Br 90％
反应的历程，大多是自由基取代历程
NBS O C N Br C O B.P.O O C N + Br C O CH2 = CH CH3
卤化反应
H Br H
第一节 不饱和烃的卤加成反应 四、卤化氢对不饱和烃的加成反应
2 HX对炔烃得加成
Cl CH2-C CH HCl H 3C C CH2
硼氢化第一节 不饱和烃的卤加成反应 五、硼氢化-卤解反应
五、硼氢化-卤解反应 硼氢化BH3 CH3-CH=CH2 (CH3-CH2-CH2)3B Br2/CH3ONa 反马氏产物
Chapter 1 卤化反应 Halogenation Reaction
定义：分子中形成 定义：分子中形成C-X的反应 的反应 特点：引入卤原子可改变有机分子中的性质，同时能转化成 特点： 引入卤原子可改变有机分子中的性质， 其它官能团。 如：制备药物中间体 糖皮质激素醋酸可的松
CH3 C O OH
C C HX C H C X
概述
X 2 =Cl2 , Br 2
C
C
X2
C X
C X
H X = H C l, H B r, H I
无过氧化物 CH3CHBrCH3 CH3 CH=CH2 过氧化物 CH3 CH2 CH2Br
Markovnikov加成 反Markovnikov加成
• 加次卤酸
C C X2 +H2 O
第一节 不饱和烃的卤加成反应 机 理:
一、不饱和烃加卤素
R R
1
c
δ+
c
δ-
R
3
R
① 反向
1
c
ｘc ｘ
+
R R
3
R R
ｘ
1
c
c
R
3
R
2
4
R
2
4
2
ｘｘ
R
② 正向
第四章卤化反应
• 甲苯的卤化？
CH3
CH3
CH3 + X2
催化剂：FeCl3 △
光照hv或过氧化物 △
光照hv 冷却
X+
环上取代
CH2X
X CHX2
同前步
侧链取代
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。
⑷ 水介质中用Cl2进行氯化的反应历程 • 适用范围？
当有机物易被氯化时，可不用催化剂， 反应可在水介质中进行。 • 反应历程？
3-10、3-11 加入H+有利于Cl+的生成，但 FeCl3和I2 不起催化作用。
⑸ 其它
4.3.2 催化剂的选择
• 催化剂的作用？ 影响卤化反应速度； 影响卤原子进入芳环的位置，当环上
无水状态或浓硫酸介质中，用Cl2进行 氯化时，有时用I2作催化剂。
生成的ICl分解出 I+与Cl2作用，促使 Cl+和ICl的生成，以此反复进行。
3-6 3-7
⑶ 以H2SO4为催化剂的反应历程
• H2SO4催化作用？ 3-8、3-9
• 适用范围？ 浓H2SO4离解度很小，对Cl2的溶解度
也很小，还可能引起磺化副反应，并产生 废硫酸，故很少使用。
⑤
• 如何确定 xB的极大值？
将⑤对xA求导：
dxB dxA
KxAK1
10
1
xA K1K
⑥
将⑥代入⑤可求出xB的极大值：
K
xB,max K1K
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HO(CH 2)6OH
I(CH2)6I
物质,除去生成的HI,促使反应顺利进行.
eg. 醋酸可的松等甾体抗炎激素的半合成,其C17
位的β-甲基酮一般在碱CaO或NaOH存在下,于有 机溶剂中加I2液,产物碘代酮不分离,接着与 I KOAc反应,结果在C12位引入乙酰氧基.
CaO + H2O NaOH + HI
Ca(OH)2 NaI + H2O CH3 C=O
RCH=CH + Br 2
.
RCHCH Br 2
.
.
加成取向:碳自由基稳定性(反马氏规则的应用)
HBr (g) CH2=CH-(CH2)8-COOEt (PhCOO)2, 0℃ Br-(CH2)10-COOEt (70%)
CH2=CHCH2Cl
HBr, NaBr (PhCOO)2, -5℃
BrCH2CH2CH2Cl
CH3COCH2CH3
BrCH2COCHBrCH3
(55~58%)
(4)溴化氢 反应中生成的HBr有两个作用: a,加快烯醇化速度 b,具有还原作用,消除α-溴酮中的溴原 子,使α-溴化效率降低. 为此常在反应中条加适量NaAc或吡啶,中 和HBr.
2,碱催化下的 卤代 ,碱催化下的α-卤代
a. 反应机理
eg:
(CH3)3CCOCH3 NaOH (CH3)3CCONa H2O H
+
(CH3)3CCOH
CO—CH3
NaOCl, Cl2
H2O, H +
COOH
(CH3)2=CHCOCH3
Cl2, NaOH, H2O H + 49~53%
(CH3)2=CHCOOH
(3)碘化氢 酮的α-碘代是可逆的,常加碱性
卤素的反应活性:F2>Cl2>Br2>I2 有机卤化物稳定性:RF>RCl>RBr>RI 有机卤化物的反应活性:RF<RCl<RBr<RI
a,氟和烯烃的反应
反应剧烈,易发生其它取代,聚合副反应,难 以得到单纯的氟加成物,在合成中应用价值小.
b,碘和烯烃的反应
大多属于光引发下的游离基反应,生成的碘化 物不稳定,为可逆反应.
O2N
COCH 2Br
抗生素氯霉素中间体 phCOCH 3 Br2 24~45℃ phCOCH 2Br 抗蠕虫药左旋咪唑
若两个α-C上均有H,卤素主要取代给e基的α-C 上的H(因它有利于烯醇化和烯醇式的稳定性),同 一个α-C上引入第二卤原子较困难(因卤原子为吸 基).
CH3COCH2CH2CH3 Br2, KClO3, H2O 光, 40~45℃ CH3COCHBrCH2CH3 (53%) CH3COCH3 Br2(2mol), HAc, H2O 60℃, 10h Br2(2mol) HBr, <10℃ BrCH2COCH2Br (30~40%) + BrCH2COCH2CH2CH3 (30%)
NHCOCH 3 OCH 2COOH
Cl
第三节 羰基化合物的卤代反应
一,酮的α-卤代反应 卤化剂:X2,N-卤代酰胺,次卤酸盐,硫 酰卤化物等; 溶剂:CCl4,CHCl3,Et2O,HAc etc. 1. 酸催化下的α-卤代 a,反应机理:亲电取代
C
C O
B: H+ B: X2 (—HX) C H C OH + C Slow (-HB)
卤仿反应:
R C O CH3 + X2 NaOH H2O RCOONa
-+
+ CHX 3
(当用碘时,为碘仿反应.) 凡能被氧化或水解成甲基酮或乙醛的化合物, 均可发生该反应.
(R) H C O CH 3 (R)H CH OH CH 3
应用:在有机合成中,卤仿反应除可制备卤 仿外,还可将甲基酮转变为少一个C的羧酸.
加成产物:饱和卤代烃; 反应机理:亲电加成;反式加成. 区域选择性:碳正离子稳定性(马氏规则) 实际操作: 可将HX气体直接通入烯烃中反应;或使 用中等极性溶剂.
eg HOAc,它能溶解极性 和非极性的烯烃, ,它能溶解极性HX和非极性的烯烃,反 和非极性的烯烃 应顺利;一般不用HX水溶液,以避免水和烯的加 水溶液, 应顺利;一般不用 水溶液 以避免水和烯的加 成.
eg.
Me C H 无添加剂 加LiCl C
Et H
Cl
Cl2, HOAc
OCOCH3
Cl
25℃
CH3CHCHC2CH5 Cl 52% 69%
+
CH3CHCHEt Cl 33% 21%
+ CH CHCHC H
3
2 5
OCOCH3 15% 10%
催化剂:双键C上连有吸e基时,加少量Lewis 催化剂:双键C上连有吸e基时,加少量Lewis 酸或叔胺进行催化,可提高X2活性, X2活性 酸或叔胺进行催化,可提高X2活性,使反应顺 利进行. 利进行.
O X2 hv X
.
O hv
或
N-X O
.
O C C C
+ X
.
O N-X O
C
C
C
H+ X
.
O
.
+ HX
.
O C C C O N-X O C C C C C C X
.
+ X2
.
+
C
C
C
C
二 芳烃的卤代反应 1,反应机理:芳烃亲电取代
2 Fe + 3 Cl2 FeCl3 + Cl : Cl + Cl+ H + [ FeCl4 ] Cl 2 FeCl3 Cl+ [ FeCl4 ] Cl+ Cl + H [ FeCl4 ] Step 3 H [ FeCl4 ] HCl + FeCl3 + H Cl Step 2 Step 1
c,氯和溴与烯烃的加成
2.反应机理:亲电加成
X C C + X—X C X X C + C C X C X C X C 反式加成 顺式加成 C
X 碳正离子 + X 翁型离子 C C
大多数烯烃的亲电加成是反式加成; 卤素,次氯酸等与烯烃的亲电加成常 按翁离子机理进行.
3.主要影响因素
溶剂:在CCl4,CHCl3,CS2和CH3COOEt中,Br2, 溶剂 Cl2与无位阻的烯烃迅速反应. 在亲核性溶剂(H2O,RCOOH,ROH etc)中,产 物中有其它加成物生成,此时在介质中添加无机卤 化物,可提高邻二卤化物的产率.
(85%)
第二节 烃的卤化反应
一 ,脂肪烃的卤代反应 1. 饱和烃 H活性小. 反应条件:高温气相, 或紫外光照射,或有过氧化物存在. 反应机理:自由基历程 2. 不饱和烃的卤代反应 (略)
3. 烯丙位和苄位C的卤代 烯丙位和苄位C 烯丙位和苄位H较活泼 反应条件:较高温度,或有自由基引发剂. 卤化剂:X2,N-卤代酰胺,次卤酸酯, 硫酸卤等 反应机理:自由基历程(见下图)
C C O HO-H2O Slow C
-
C O
C
+
C -
X2 Fast
C X
C O
O δ X—X δ -
b.主要影响因素 (1)催化剂 可为无机碱,eg NaOH, Ca(OH)2 etc., 较常用.也可用有机碱. (2)酮的结构 α-C上有给e基时,降低了α-C的活性, 不利于碱消除;若有吸e基(如X2等)存在, α-H活性升高,易消除.
Cl CH2=CHCN + Cl2 Py 冷却 Cl—CH2CHCN
温度:反应T不宜太高,否则,产物邻二卤 温度 化物可脱去HX.
Br CH2=CHCHO + Br 2 CCl 4 0℃ BrCH2CHCHO (51%)
4. 卤素对炔烃的加成
机理: 机理:亲电加成 产物:反式二卤烯烃 产物: 卤化剂: 卤化剂:溴素
Ca(OH)2 +
2 HI
CaI2 +
2 H2O
CH2I C=O OH I2, CaO CHCl3, MeOH 2~4℃, 1h O OH
O
O
O CH2OCOCH3 C=O O KOAc, DMF, 5h rt~30~50℃ O OH
二,醛的α-卤代反应 (自学) 三,羧酸及其衍生物α-卤代反应
羧酸:α-卤代不似醛酮容易,因α-活性较 小.一般需加催化剂如:S, P或PCl3等. 羧酸衍生物: 酰卤,酸酐,氰,丙二酸及其酯的α-氢 活性升高,可直接与卤素作用进行α-卤 代.故羧酸的α-卤代常先转化成酰氯或酸 酐,然后再卤化.
(CH3)2CHCH(Br)COBr
催眠镇静药溴米索伐 (Bromisoval) 中间体
第四节 醇,酚和醚的卤置换反应
一 ,醇的卤置换反应 (醇与卤化氢或氢卤酸的反应) (一)反应机理
R1 R2 C R3
R1 _ H2O R2 C+ R3
_
R1 OH H+ R2 C R3
_
+
OH 2
R1 R2 C R3 R1 X ( SN 1 )
+
C
:OH
δ X—X
C X
C O
b,主要影响因素 (1)催化剂 可为质子酸,也可是Lewis酸. (2)碱 需适当的碱( B:)参与,以帮助脱 去质子,该步决定了烯醇化速度,未质 子化的酮可作为有机碱发挥碱的作用. (3)酮的结构 若仅有一个α-氢,产物单纯.
O2N
COCH 3
Br2, phCl 26~28℃
Ph C Ph—C CCH3 + Br 2 LiBr, HOAc 25℃ Br Ph Br C C Br C CH3 CH3 2% Br 98%