卤代烃
高中化学课件:卤代烃
实验原理
R—X+KOH
水 △
ROH+KX
HNO3+KOH===KNO3+H2O AgNO3+KX===AgX↓+KNO3
2.沉淀颜色与卤代烃中卤素原子种类的关系
AgX颜色 白色 淡黄色 黄色
卤代烃中卤素原子 氯 溴 碘
3.检验流程
[名师点拨]
(1)卤代烃均属于非电解质,不能电离出X-,不能用AgNO3溶液直接检验卤代 烃中卤素的存在。 (2)将卤代烃中的卤素原子转化为X-也可用卤代烃的消去反应。 (3)检验卤代烃中的卤素原子时,常出现的错误是忽略用稀硝酸酸化中和KOH。
2.物理性质
不
可
高
升高 高
减小
3.命名 (1)饱和卤代烃的命名 ①选择含有卤原子最长的碳链为主链,按主链所含碳原子数目称为“某烷”。 ②把支链和卤原子看作取代基,主链碳原子的编号从靠近卤原子的一端开始。 ③命名时把烷基、卤原子的位置、名称依次写在烷烃名称之前。
2-氯丁烷
1,2-二溴乙烷
(2)不饱和卤代烃的命名
活动探究
实验1 溴乙烷水解反应的实验探究
实验操作
实验现象 向溴乙烷中加入NaOH溶液,振荡后加热,静置,液体 分层 ,取上层水溶液 滴入过量稀硝酸中,再向其中滴加AgNO3溶液,试管中有 浅黄色沉淀 生成
有关的化 学方程式
C2H5Br+NaOH
水 △
C2H5OH+NaBr
NaBr+AgNO3===AgBr↓+NaNO3
、 、
、
;D项卤代烃分子中与溴相连碳原子的相
邻碳原子上没有氢原子,不能发生消去反应;只有A项中卤代烃发生消去反应后
只能得到一种单烯烃:
2.如图表示4-溴环己烯所发生的4个不同反应,其中产物只含有一种官能团的反 应是( C )
有机化学卤代烃
例:
CH3 CHCH2CH3
Cl
2-苯基-2-氯丁烷
CH2=CHCH2CH2Cl
F Br
CH2CH=CH2
1-苯基-4-氯-1-丁烯
1-烯丙基-3-氟-4-溴苯
7.3 卤代烃的制法
7.3.1 烃的卤代 在光、高温或自自由基引发下,烷烃可直接和卤素发生反
应,大多得到混合物。
实验室可用此法制备烯丙基卤代烷和苯甲基卤代烷。
7.5 卤代烃的化学性质
B)单分子亲核取代反应(SN1) 例:叔丁基溴水解
CH3
CH3
Br + OH -
CH3
CH3
H3C
OH + Br
CH3
υ水解=k[(CH3)3CBr]
反应机理: 第一步:
7.5 卤代烃的化学性质
CH3
慢
CH3
Br
CH3
第二步:
CH3
CH3
δ...+........
δ-
Br
OH
υ水解=k[CH3Br][OH-]
CH3OH + Br
反应机理:
-
HO
H
+
C Br
H H
H
H
δ-
HO
C
δ-
Br
H
H
HO C
-
H + Br
H
过渡态
7.5 卤代烃的化学性质
溴甲烷水解反应的能量曲线
势 能
δ¯
δ¯
[HO ... CH3 ... Br]
CH3Br + OH
H OCH 3 + Br
反应进程
CH2CH3
+ Br2
卤代烃
谢谢观看
性质
性质
物理性质
卤代烃基本上与烃不相似,CH3F、CH3CH2F、CH3Cl、CH3Br在常温下是气体,余者低级为液体,高级 的是固体。它们的沸点随分子中碳原子和卤素原子数目的增加(氟代烃除外)和卤素原子序数的增大而升高。密 度随碳原子数增加而降低。一氟代烃和一氯代烃的密度一般比水小,溴代烃、碘代烃及多卤代烃密度比水大。绝 大多数卤代烃不溶于水或在水中溶解度很小,但能溶于很多有机溶剂,有些可以直接作为溶剂使用。卤代烃大都 具有一种特殊气味,多卤代烃一般都难燃或不燃。
ROH+HX®RX+H2O
这是一个可逆反应。为了使反应完全,设法从反应中不断地移去水,可以提高产率,例如在制备氯代烃时, 采用干燥氯化氢气体在无水氯化锌存在下通入醇中;制备溴代烃时,是将溴化钠与浓硫酸的混合物与醇共热;制 备碘代烃时,将醇与氢碘酸一起回流。值得一提的是,这并不是一种合成卤烃的好方法。主要是因为有些醇在反 应过程中会发生重排,生成混合产物。
B.醇与卤化磷作用。醇与卤化磷作用,可以制备氯代烃、溴代烃和碘代烃。制备溴代烃或碘代烃常用三溴化 磷或三碘化磷。
反应
反应
1.取代反应 由于卤素原子吸引电子的能力大,致使卤代烃分子中的C—X键具有一定的极性。当C—X键遇到其他的极性 试剂时,卤素原子被其他原子或原子团取代。 (1)被羟基取代 卤代烃与水作用可生成醇。在反应中,卤代烃分子中的卤原子被水分子中的羟基所取代: R—X+HOH®R—OH+HX 该反应进行比较缓慢,而且是可逆的。如果用强碱的水溶液来进行水解,这个反应可向右进行,原因是在反 应中产生的卤化氢被碱中和掉,而有利于反应向水解方向进行。 R—X+NaOH®R—OH+NaX 卤素与苯环相连的卤代芳烃,一般比较难水解。如氯苯一般需要高温高压条件下才能水解。 (2)被烷氧基取代 卤代烃与醇钠作用,卤原子被烷氧基(RO—)取代生成醚,这是制取混合醚的方法。
有机化学--第九章 卤代烃
卤素交换反应,可通过加入相转移催化剂而加速。 例如:
相转移催化卤离子交换反应,已用于工业生产上。
35
(6)与硝酸银作用*
卤代烷与硝酸银的乙醇溶液反应,生成卤化银沉淀:
不同的卤代烷,其活性次序是:RI>RBr>RCl;当 卤原子相同而烃基结构不同时,其活性次序为: 3°>2°>1°,其中伯卤代烷通常需要加热才能使反应 进行。此反应可用于卤代烷的定性分析。
26
由亲核试剂的进攻而发生的取代反应,称为亲核取 代反应。卤代烷所发生的取代反应是亲核取代反应,可 用代表式表示如下:
27
(1)水解
卤代烷与强碱的水溶液共热,则卤原子被羟基(— OH)取代生成醇,称为水解反应。例如:伯卤代烷与强 碱(如NaOH等)的稀水溶液共热时,主要发生取代反应 生成醇。
28
41
偕和邻二卤代烷还可以脱去两分子卤化氢生成炔烃,尤其是 邻二卤代烷脱两分子卤化氢是制备炔烃的一种有用的方法。例如:
上述脱卤化氢的反应一般分两步进行,首先生成乙烯型卤代烃,它很 不活泼,常常需要在很强烈条件下才能进一步脱卤化氢,且离去基团 处于反式时反应速率快。
42
邻二卤代环烷脱卤化氢时,也可能生成共轭二烯烃。 例如:
15
16
特性:
①碘代烷和溴代烷,尤其是碘代烷,长期放置因分解产生游离碘 和溴而有颜色。 ②一卤代烷有不愉快的气味,其蒸气有毒。氯乙烯对眼睛有刺激 性,有毒,是一种致癌物(使用时应注意防护)。一卤代芳烃具有 香味,但苄基卤则具有催泪性。
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③在卤代烃分子中,随卤原子数目的增多,化合物的可燃性降低。 例如,甲烷可作为燃料,氯甲烷有可燃性,二氯甲烷则不燃,而四 氯化碳可作为灭火剂;氯乙烯、偏二氯乙烯可燃,而四氯乙烯则不 燃。某些含氯和含溴的烃或其衍生物还可作为阻燃剂,如含氯量约 为70%的氯化石蜡主要用作阻燃剂,可作为合成树脂的不燃性组分, 以及不燃牲涂料的添加剂等。
卤代烃定义
卤代烃定义
卤代烃是一类由烃(又称烷烃,即碳原子和氢原子构成的有机物质)和氯,氟等元素包含有卤素的烃分子组成的有机化合物,是有机
化学中的一大类分子,它们主要由碳原子、氢原子和卤素元素组成。
卤代烃也称为卤合烃,它是有机化学中由氯、氟元素以及其他卤素与烃碳原子结合而成的一类物质。
卤代烃具有卤代合物特征,如强烈的氧化性,较高的折射率等,由于卤素元素具有质子不稳定性,它们与其他元素或分子之间容易发生反应,从而形成一系列反应产物。
许多卤合烃可以被氧化,其反应生成的氧化物主要是较淡的颜色,此外,它们也可以被气态氯气氧化,生成的氧化物也可以结晶形成或被溶解。
卤代烃的毒性和渗透性比普通烃分子要强,它们的渗透性可以促进它们穿过细胞膜,进入机体细胞,如果它们进入机体的浓度较高,它们可以引起器官损伤,影响机体的健康。
因此,卤代烃被认为是一种潜在的有毒物质,其被报道在环境中存在,在若干国家和地区被列入环境污染物清单。
在科学研究中,卤代烃可由生物催化或添加化学催化剂制备而得,可以用作有机合成反应或研究有机反应机理等。
其中,催化反应可用于合成新的卤代烃,以及改变烃分子结构,以开发新的化合物,为制药和有机化学提供了可能性。
总之,卤代烃与烃分子的化学性质有很多不同,是有机化学中重要的一类物质,可用于工业生产及科学研究,但由于它具有较强的毒
性,因此也应引起人们重视,加强对其环境污染的防护措施。
《卤代烃》 知识清单
《卤代烃》知识清单一、卤代烃的定义和分类卤代烃是烃分子中的氢原子被卤素原子取代后所生成的化合物。
按照卤素原子的种类,卤代烃可以分为氟代烃、氯代烃、溴代烃和碘代烃。
根据分子中卤原子的数目,又可分为一卤代烃和多卤代烃。
而根据烃基的结构不同,卤代烃还能分为饱和卤代烃(卤代烷烃)、不饱和卤代烃(如卤代烯烃、卤代炔烃)和芳香族卤代烃。
二、卤代烃的物理性质1、状态常温下,一氯甲烷、一氯乙烷、氯乙烯等为气体;其余的卤代烃,如溴乙烷、氯苯等多为液体;而高级卤代烃一般是固体。
2、溶解性卤代烃一般不溶于水,能溶于大多数有机溶剂,如乙醇、乙醚、苯等。
3、密度多数卤代烃的密度比水大,但一氯代烃的密度通常比水小。
三、卤代烃的化学性质1、取代反应(水解反应)卤代烃在碱性条件下(如氢氧化钠溶液)可以发生水解反应,生成醇和相应的卤化氢。
例如,溴乙烷与氢氧化钠水溶液共热:CH₃CH₂Br +NaOH → CH₃CH₂OH + NaBr2、消去反应在一定条件下(如氢氧化钠的醇溶液、加热),卤代烃可以脱去卤化氢,生成不饱和烃。
例如,溴乙烷在氢氧化钠的醇溶液中加热:CH₃CH₂Br +NaOH → CH₂=CH₂↑ + NaBr + H₂O需要注意的是,与卤素原子相连的碳原子的邻位碳原子上必须有氢原子才能发生消去反应。
四、卤代烃的制备1、烷烃与卤素单质的取代反应例如,甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应,可以生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷(氯仿)和四氯化碳等卤代烃。
2、不饱和烃与卤化氢或卤素单质的加成反应例如,乙烯与氯化氢加成可以得到氯乙烷:CH₂=CH₂+HCl → CH₃CH₂Cl五、卤代烃的用途1、制冷剂如氟利昂(氟氯代烃),曾广泛用于冰箱和空调的制冷剂,但由于其对臭氧层的破坏,已逐渐被限制使用。
2、灭火剂如四氯化碳,曾经是一种常用的灭火剂,但由于其毒性和对环境的影响,也已逐渐被淘汰。
3、有机溶剂卤代烃在有机合成中常被用作溶剂,如氯仿、二氯甲烷等。
第五章 卤代烃
按卤素连 接的碳原 子分类
(CH3)2CHCH2Cl
CH3CH2CHCH3
(CH3)3C-I
伯卤代烃 一级卤代烃
仲卤代烃 二级卤代烃
叔卤代烃 三级卤代烃
2
按烃基的 结构分类
CH3CH2X
饱和卤代烃
CH2=CHCH2X
不饱和卤代烃
X
CH2X
芳香卤代烃
其它分类方法: (一)乙烯型卤代烃 卤素连在双键碳上
4. 毒性
R-X无色,有不愉快的气味,蒸气有毒。
含偶数碳原子的一氟代烷有剧毒。
8
§5―3卤代烷的化学性质 一、亲核取代反应
Nu: C X C Nu + X
C X
+ -
亲核取代反应:有机化合物分子中的原子或原子团被亲核试 剂取代的反应。 离去基团
R–X + Nu:(Nu-)
底物
R–Nu + X产物
亲核试剂
Nu:亲核试剂,富有电子,包括负离子和有未成对电子的中性分子
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亲核试剂:H2O/HO—,ROH,RC=CNa,NaCN/醇,RCOOM,
NaNO3,NaSH,KI/丙酮,NH3,NH2R,NHR2,NR3,R-M,NaSCN 常见亲核基团Nu∶HO-,RO-,RC=C—,CN—,RCOO—,NO3— HS—,I — ,- NH2,-NHR,-NR2, R—,SCN—
C H3(C H2)2C H2Li
+ LiBr
与Grignard试剂相似,且更为活泼,易于被空气氧化, 遇水、酸、醇、氨等含活泼氢的化合物则分解,因此在制 备和使用时,通常用N2或H2保护。
30
3. 二烃基铜锂
2 RLi + CuX
有机化学 第六章 卤代烃
第六章卤代烃卤代烃是一种简单的烃的衍生物,它是烃分子中的一个或多个氢原子被卤原子(F, CL, Br,I)取代而生成的化合物。
一般可以用R-X表示,X代表卤原子。
由于卤代烃的化学性质主要有卤原子决定,因而X是卤代烃的官能团。
根据卤代烃分子中烃基的不同,可以将卤代烃分为卤代烷烃、卤代烯烃、卤代炔烃和卤代芳烃等。
第一节卤代烷烃一.卤代烷烃的分类和命名(一)卤代烷烃的分类1.根据卤代烷烃分子中所含卤原子的种类,卤代烷烃分为:氟代烷:如CH3-F氯代烷:如:CH3-CL溴代烷:如:CH3-Br碘代烷:如:CH3-I2.根据卤代烷烃分子中所好卤原子的数目的多少,卤代烷烃分为:一卤代烷:如:CH3CL, CH3-CH2-Br二卤代烷:如:CH2CL2,多卤代烷:CHCL33. 根据卤代烷烃分子中与卤原子直接相连的碳原子的类型的不同,卤代烷烃可以分为: 伯卤代烷(一级卤代烷) R-CH 2-Br 仲卤代烷(二级卤代烷)CHXR 1R 2叔卤代烷(三级卤代烷)CXR 1R 2R 3(二) 卤代烷烃的命名 1. 普通命名使用范围:结构比较简单的卤代烷常采用普通命名法 命名:原则:根据卤原子的种类和与卤原子直接相连的烷基 命名为“某烷”,或按照烷烃的取代物命名为“卤某烷”。
如:CH 3CL CH 3CH 2Br CH 3CH 2CH 2CH 2I CH CH 3H 3CCH 2CLCHBrH 3CCH 2CH 3CCH 3H 3CCH 3CL甲基氯(氯甲烷)乙基溴(溴乙烷)正丁基碘(正碘丁烷)异丁基氯(异氯丁烷)仲丁基溴(仲溴丁烷)叔丁基氯(叔氯丁烷)2. 系统命名法范围:复杂的卤代烷烃一般采用系统命名法。
原则:将卤原子作为取代基,按照烷烃的命名原则来进行命名。
方法: 1)选择连有卤原子的最长碳链为主链,并根据主链所含碳原子的数目命名为“某烷”作为母体; 2) 将支链和卤原子均作为取代基;3)对于主链不带支链的卤代烷烃,主链编号从距离卤原子最近的一端开始; 4)对于主链带支链的卤代烷烃,主链的编号应遵循“最低系列规则”; 5)把取代基和卤原子的名称按“次序规则”依次写在“某烷”之前(次序按先后顺序写),即得该卤代烷烃的名称。
(有机化学课件)第七章 卤代烃
(3) 隔离型卤代烃
卤原子与碳碳重键或苯环相 隔两个或多个饱和碳原子,与 一般卤代烷性质接近。
7.2 卤代烃的命名
普通命名法
简单卤代烃的命名,一般是由烃基的名称加上卤原子的名称而成。
反应
Cl CH2 CH2 OH
Ca(OH)2
CH2 CH2 O
机理
Cl CH2 CH2 OH
HO– – H2O
Cl CH2 CH2 O-
分子内类SN2
CH2 CH2 O
邻基参与 例2
H2O
CH3CH2 S CH2CH2Cl k
CH3CH2 S CH2CH2OH
H2O
CH3CH2 CH2 CH2CH2Cl
亲核试剂的进攻与离去基团的离去同时发生; Nu从L的背后沿着C-L键轴线进攻中心C原子; 中心C原子为手性时,发生Walden 转化,即构型反转。
SN2反应的立体化学特征
SN2反应的立体化学特征为中心C原子的构型反转。
(S)–2–碘辛烷
(R)–2–碘(128I)辛烷
7.6.2 单分子亲核取代反应(SN1)机理
亲核取代反应 (II)
(3) 与氰化钠作用
(4) 与氨作用
C2H5OH (CH3)2CHCH2Cl + 2 NH3
110 oC, 3 h, 84%
(5) 卤离子的交换反应
(CH3)2CHCH2NH2 + NH4Cl 异丁胺
CH3CH CH3 + NaI Br
丙酮 室温
CH3CH CH3 + NaBr I 63%
卤代烃
在工农业生产中的应用
致冷剂 溶剂 卤代烃 灭火剂 麻醉剂 农药 医用
CH2BBr CH2 r
CHCl2CHBr2
CH2Br H
结论:所有的卤代烃都能发生水解反应,
但卤代烃中无相邻C或相邻C上无H的不能发生消去反应
取代反应 反应物 CH3CH2Br NaOH水溶液、加热
消去反应 CH3CH2Br NaOH醇溶液、加热 C-Br,邻碳C-H CH2=CH2
反应 条件 断键
CH3
E、CH3-CH2-CH-CH3 结论 发生消去反应,含卤原子的相邻碳原子上要有H原子 卤代烃中无相邻C或相邻C上无H的不能发生消去反应
Br
下列化合物在一定条件下,既能发生消去反应,又能发 生水解反应的是: CH3Cl (CH3)3CCH2Cl Cl Cl CH3CHBrCH3
(CH3)3CCl
生成物 结论
C-Br
CH3CH2OH
溴乙烷和NaOH在不同条件下 发生不同类型的反应
用化学方程式表示下列转变
H3C CH2 Br H2C CH2
OH OH
消去
NaOH 醇 △ △ Br2 水
取代
NaOH 水
CH2
H2C CH2
加成
H2C
Br Br
练习:写出C4H9Cl的同分异构体 练习:写出C3H6Cl2的同分异构体
H OH H2C CH2
浓H2SO4 170℃
CH2= CH2↑ + H2O
其他 卤代烃的消去
H2C CH2 + 2NaOH
醇
△
HC CH + 2NaBr + 2H2O
Br Br
1-氯丁烷与NaOH醇溶液共热时可能的产物?
第六章卤代烃
CH3CCH3
NaI
CH3CHCH2CN
I
NaBr
丙酮的存在使生成的NaCl、NaBr不溶,使平 衡向右移动。
(5)与硝酸银-乙醇溶液作用 反应是典型SN1历程,生成沉淀的速度是: R3CX >R2CHX> RCH2X
可用于鉴别不同结构的卤烷。
RX
C2H5OH
AgNO3
RONO2
AgX
用化学方法鉴别: 1—溴丁烯 3—溴丁烯 4—溴丁烯 2—溴丁烷
(c)烯丙基型和苄基型卤代烃对SN反应的影响
++
CH2 CH CH2
++
CH2
由于这些碳正离子相当稳定,所以相应卤代烃 SN1反应活性很高。(比叔卤烷活性高)
SN2反应活性也很高(比伯卤烷活性高),因为 共轭而使过渡态活化能降低。
X δH
CCC H
Nu δ-
(d)乙烯型卤化物对SN反应活性的影响
支链增多对消除有利。 2、试剂碱性和亲核性 碱性强对消除有利,对E2更有利;(KOH/醇、
RONa/醇、RONa/DMSO)。 亲核性强对取代有利,SN2更有利,试剂体积
增大对消除有利。
3、反应温度
提高反应温度对取代、消除都有利,对消除更 有利。
六、有机氟化物
1、有机氟化物的命名
(1)含有一个或少数氟原子的化合物可采用系统 命名法命名。
C2H5OH/H2O
回流
CH3CH2CH2OH
NaBr
采用乙醇/水溶液作为溶剂,主要是增加卤烷在
反应体系中的溶解度。
此法常用于高级醇的制备。
(2)被氰基取代得到腈 伯卤烷与氰化钠在乙醇-水溶液中反应,可以得
有机化学--卤代烃
双分子亲核取代反应(SN2)
H
HO - + H
H 慢 δ-
H δ-
C Br
HO
C
Br
H
H
过渡态
H HO C H + Br -
H
HH
δHO
- δC Br
H 势 能
Ea
OH -+ CH3-Br
H HO-CH3 + Br -
反应进程
H13C6
I* - + H3C
C
I
H (S)-2-碘辛烷
δ+ δ-
势 能
(CH3)3C Br
δ+ δ(CH3)3C OH
Ea2
(CH3)3C+ Ea1 + Br - + OH -
(CH3)3C-Br
H (CH3)3C OH
反应进程
立体化学
X
CH3 C CH3
_X-
CH3
H3C
CH3 + C
CH3
OH-
重排
HO
CH3 C CH3 +
H3C H3C
C
OH
Saytzeff规则——如果分子内含有几种β-H时,实验证明, 主要消除含氢较少的碳上的氢,生成双键碳上连有较多取 代基的烯烃。
CH3-CH- CH- CH2 KOH H Br H C2H5OH
CH3CH=CHCH 3 + CH 3CH2CH=CH 2
81%
19%
CH 3 CH3CH-C -CH2
O H C CO CH3
OH α -内酯
O H
C CO CH3
第九章卤代烃
一级卤代烷
3、按卤素连接的碳原子分类 、
C
三级卤代烷
C X
CH
CH2
X
X 二级卤代烷
二、 卤代烷的命名
1、普通命名法 、 烷基名+ 烷基名+卤素名
Br
CH3CH2CHCH3 Br
(CH3)3CCl
叔丁基氯 2、系统命名法 、
Br CH3CHCHCH3 CH3
环己基溴
仲丁基溴
卤素原子作为取代基,母体为烷。 卤素原子作为取代基,母体为烷。
Cl CH3
4-甲基 氯环己烯 甲基-5-氯环己烯 甲基
CH3
3-甲基 氯-1-丁烯 甲基-4-氯 丁烯 甲基
CH3
CH2CH2CHCH2Cl
Cl
4-氯甲苯 氯甲苯
2-甲基 苯基 氯丁烷 甲基-4-苯基 甲基 苯基-1-氯丁烷
三、 卤代烷的同分异构
卤代烃除了碳干异构外, 卤代烃除了碳干异构外,还有卤原子的位置异构
(一)卤代烃亲核反应
1、卤代烃的水解 、 2、与醇钠作用 、 3、与氰化钠作用 、 4、与氨作用 、 5、与硝酸银作用 、 6、卤离子交换反应 、
1、卤代烃的水解 、 卤代烃在H2O或H2O/OH-中进行反应得醇。 卤代烃在 或 / 中进行反应得醇。
RX + H2O
ROH + HX
(1)反应活性:RI>RBr>RCl>RF(难) 反应活性:RI>RBr>RCl>RF(难 (2)加碱的原因:①亲核性:OH->H O; )加碱的原因: 亲核性: 2 ; 可中和反应生成的HX。 ②OH-可中和反应生成的 。
CH3CH2X
饱和卤代烃
CH2=CHCH2X CH2=CHX
不饱和卤代烃
卤代烃
(1)傅-克反应; 傅 克反应 克反应; (2)格利雅试剂的反应; 格利雅试剂的反应; 格利雅试剂的反应 (3)三“乙”合成(乙酰乙酸乙酯)。 三 合成(乙酰乙酸乙酯)。
• 格利雅试剂的结构 至今还不完全清楚 一般写成 格利雅试剂的结构: 至今还不完全清楚, 一般写成: RMgX.有人认为溶剂乙醚的作用是与格利雅试剂生成 有人认为溶剂乙醚的作用是与格利雅试剂生成 稳定的溶剂化合物: 稳定的溶剂化合物
与金属镁作用 —一卤代烷与金属镁在绝对乙醚(无水、无醇的乙醚) 一卤代烷与金属镁在绝对乙醚 无水、无醇的乙醚) 一卤代烷与金属镁在绝对乙醚( 中作用生成有机镁化合物—— 格利雅 中作用生成有机镁化合物 格利雅(Grignard)试剂 试剂 RX + Mg 绝对乙醚 R-Mg-X
有机化学三大著名的反应: 有机化学三大著名的反应
(2)系统命名法 ) (1) 选择含有卤素原子的最长碳链为主链 把支链和卤素 选择含有卤素原子的最长碳链为主链,把支链和卤素 看作取代基,按照主链中所含碳原子数目称作 某烷” 按照主链中所含碳原子数目称作“ 看作取代基 按照主链中所含碳原子数目称作“某烷”. (2) 主链上碳原子的编号从靠近支链一端开始 主链上碳原子的编号从靠近支链一端开始; (3) 主链上的支链和卤原子根据立体化学次序规则的顺序 主链上的支链和卤原子根据立体化学次序规则的顺序, 次序规则的顺序 较优”基团列在后的原则排列. 以“较优”基团列在后的原则排列
例2: :
2-甲基 丁烯 71% 甲基-2-丁烯 甲基
2-甲基 丁烯 29% 甲基-1-丁烯 甲基
• 查依采夫规则—— 卤烷脱卤化氢时,氢原子往往是从 卤烷脱卤化氢时, 含氢较少的碳原子上脱去的。 含氢较少的碳原子上脱去的。 •在大多数情况下, 卤烷的 消除反应 和 取代反应 同时进行 在大多数情况下,卤烷的消除反应 取代反应同时进行 消除反应和 在大多数情况下 而且相互竞争 竞争, 的 , 而且相互 竞争 , 哪种反应占优势则与分子的结构和 反应条件有关。 反应条件有关。
卤代烃
卤代烃 【知识梳理】 一、溴乙烷1、溴乙烷的分子结构 分子式:C 2H 5Br结构简式:C 2H 5Br 或者CH 3CH 2Br (官能团:—Br ) 结构式: 2、物理性质溴乙烷是无色液体,沸点38.4ºC ,密度比水大,难溶于水,易溶于有机溶剂。
3、化学性质(1)溴乙烷的取代(水解)反应CH 3CH 2—Br + NaOH →CH 3CH 2—OH + NaBr(2)溴乙烷的消去反应有机化合物在一定条件下,从一个分子中脱去一个小分子(如H 2O 、HBr 等),而形成不饱和(含双键或三键)化合物的反应,叫做消去反应。
消去反应发生的条件:与强碱的醇溶液共热。
思考?如何判断CH3CH2Br 是否完全水解? 如何判断CH3CH2Br 已发生水解? 二、卤代烃1、概念:烃分子中的氢原子被卤素原子取代后生成的化合物,称为卤代烃。
2、分类:根据所含卤素种类的不同,卤代烃可分为氟代烃、氯代烃、溴代烃、碘代烃。
根据分子中卤素原子数目多少的不同,卤代烃可分为一卤代烃、多卤代烃。
水CCH HHBrHH NaOH3、饱和一卤代烃的通式: CnH2n+1X4、物理性质密度:密度均大于相应的烃; 有相同卤原子数的卤代烃,密度随碳原子的增加而减小; 沸点:沸点大于相应的烃;沸点随碳原子数的增加而升高; 同碳原子数,支链越多,沸点越低。
状态:常温常压下, CH3Cl 、CH3CH2Cl 、CH2=CHCl 、CH3Br 等为气态;其余为液态或固态 5、化学性质:与溴乙烷相似,一般可发生水解反应和消去反应。
发生消去反应的条件:含溴原子的碳的相邻碳原子上要有氢原子。
思考?A 、是否每种卤代烃都能发生消去反应?B 、能发生消去反应的卤代烃,其消去产物仅 为一种吗?下列卤代烃消去产物有多少种?6、几种重要的卤代烃 (1)氟利昂CCl2F2 二氟二氯甲烷 ── 破坏臭氧层(2)氯仿 CHCl3(三氯甲烷)─溶剂、麻醉剂氯乙烷 CH3CH2Cl ── 运动员扭伤后的喷剂 (3)四氯化碳CCl4 ── 灭火剂、溶剂 (4)氯乙烯CH2=CHCl ── 制塑料 (5)四氟乙烯CF2=CF2 ── 制塑料王【典型例题】例1、有关溴乙烷的以下叙述中正确的是()A .溴乙烷不溶于水,溶于有机溶剂B .在溴乙烷中滴入硝酸银,立即析出浅黄色沉淀C .溴乙烷跟KOH 的醇溶液反应生成乙醇D .溴乙烷通常是由溴跟乙烷直接反应来制取的 例2、要检验某溴乙烷中的溴元素,正确的实验方法是( ) A .加入氯水振荡,观察水层是否有红棕色出现B .滴入AgNO 3溶液,再加入稀HNO 3,观察有无浅黄色沉淀生成C .加入NaOH 溶液共热,然后加入稀HNO 3使溶液呈酸性,再滴入AgNO 3溶液,观察有无浅黄色沉淀生成D .加入NaOH 溶液共热,冷却后加入AgNO 3溶液,观察有无浅黄色沉淀生成。
7第七章 卤代烃
(70%)
+ NaI
制备醚的常用方法——Williamson 合成法 制备醚的常用方法 RX: 伯卤代烷 反应活性: 反应活性:RI > RBr > RCl > RF
(3) 与 氰化钠作用 NaCN, KCN
X CN 腈
NC(CH2)5CN + 2KBr
(4) 与氨作用 X NH2 胺 NH3
C2H5OH (CH3)2CHCH2Cl + 2NH3 △
苄基氯 苄基氯 (benzyl chloride)
2、系统命名法 、
复杂的卤代烃 烃基作为母体 卤原子作为取代基。 母体, 烃基作为母体,卤原子作为取代基。
2-甲基 氯丁烷 甲基-3-氯丁烷 甲基 2-chloro-3-methylbutane
Br CH3
Cl Br F Cl CH3 CH3-CH2-CH2-C-CH-CH-CH3 CH3-CH-CH-CH3 CH(CH3)2
O + O NBr
CCl4, 回流
Br + (80%)
O NH O
CH3 + Br2 Cl
h υ
98%
CH2Br + HBr Cl
二、由不饱和烃制备
CH3CH2C CCH2CH3 + Br2
CH3COOH
CH3CH2 Br
C
C
Br CH2CH3
三、由醇制备
OH + HBr
回流6h
Br + H2O (74%)
R X + AgNO3
反应活性: 反应活性:
C2H5OH
R O NO2 + AgX
硝酸酯
RX: RI > RBr > RCl 3° > 2° > 1° ° ° °
卤代烃
RCH=CH2 + HBr =
过氧杂物
RCH2CH2Br
NaI/丙酮 丙
RCH2CH2I
6.3 卤代烷的物理性质
(1) 沸点和熔点
b.p:RI>RBr>RCl>RF>RH RI>RBr>RCl>RF> C4H9F 、 C3H7Cl 、 C2H5Br 、 CH3I 以上为液 Cl、 Br、 体或固体 m.p:分子对称性↑,熔点↑ m.p:分子对称性↑,熔点↑
工业溶剂
卤烷水解反应及其机理在有机化学理论上重要! 卤烷水解反应及其机理在有机化学理论上重要! (见SN1、SN2) 、 )
(2) 与醇钠作用
得醚(单纯醚、混合醚)——Williamson合成法 得醚(单纯醚、混合醚)——Williamson合成法
+ −
δ
R-X + R'O-Na+ 伯卤烷 醇钠, ! 强碱
第六章 卤代烃
6.1 卤代烃的分类 6.2 卤代烃的命名 6.3 卤代烃的制法 6.4 卤代烃的物理性质 6.5 卤代烷的化学性质 6.6 亲核取代反应机理 6.7 影响亲核取代反应的 因素 6.8 消除反应的机理 6.9 消除反应的取向 6.10 影响消除和取代反 应的因素 6.11 取代和消除反应的 竞争 6.12 卤代烯烃和卤代芳 烃 6.13 氟代烃(自学) 氟代烃(自学)
(1) 脱卤化氢
由于-X 的-I 效应, 由于- X 的- I 效应 , R - X 的 β - H 有微弱酸性 , 在 有微弱酸性, NaOH/醇中可消去HX, NaOH/醇中可消去HX,得烯烃或炔烃:
β α 醇
R-CH-CH2 + NaOH H X
H X R-C-CH + 2KOH H X
第六章 卤代烃
聚四氟乙烯 ——耐“王水”
+ +
H )2NH H55)2NH
(C 2H5)3N (C 2H5)3N
C2 H5 Br C2 H5 Br
(C 2 5)4NBr (C 2HH5)4NBr
- -
(5) 与AgNO3反应—— 推测卤代烃的类型
RX + AgNO 3
活性顺序:
乙醇
RONO 2 + AgX
RI > RBr > RCl
。 。 。 3 RX > 2 RX >1 RX ( X 原子相同时 )
X
-
底物
离去基
ROH(醇类) + NaX RCN(腈类) + NaX ROR'(醚类)+ NaX RNH2(胺类)+ HX
R X
NaOR' HNH2
(1) 被羟基取代
RX + NaOH
H2O
ROH + NaX
卤代烃的碱性水解 (2) 被氰基取代
[H] RX + CN
-
RC H2NH2
乙醇
RC N + X-
过渡态出现了形式上的“五价碳”原子,该“五价碳”可看成为 原子或基团之间的排斥作用最小,有利于过渡态的形成。 sp2 杂化, 三个正常共价键在同一平面, 两个部分共价键在平面的两侧,此时,各个
S N 2 反应机理: Nu Nu NuNu NuNu Nu Nu Nu
C C C C C C
LL L L LL L
叔丁基溴的碱性水解反应如下
C H3 C H3 C Br + O H- C H3 C H3 C O H + Br-
C H3
C H3
其水解的速度与叔丁基溴的浓度成正比,而与 碱(OH-)的浓度无关,在动力学上称为一级反应。 反应速度方程:ν= k[(CH3)3C-Br]
卤 代 烃
二、卤代烃的制备
(四)卤素交换
卤代烃与无机卤化物之间进行卤原子交换的反应称为芬克尔斯坦(Finkellstein) 卤素交换反应。
三、卤代烃的物理性质
(一)状态
低级:气体 一般:液体 高级:固体
(二)沸点
氯苄 benzyl chroride
一、卤代烃的分类和命名
(二)卤代烃的命名 2、IUPAC命名法
卤代烃的命名以烃为母体,卤原子为取代基,根据所带烃基的不同遵循烃的 命名原则。
2-溴-5-甲基己烷
(E)3-氯-2-甲基己-3-烯
2-bromo-5-methylhexane (E)3-chlro-2-methylhex-3-en
反应速度与(CH3)3C-Br的浓度成正比,与NaOH的浓度无关。
步骤: Ⅰ
能态图:
Ⅱ
五、卤代烃的化学性质
(一)亲核取代反应
3、亲核取代反应机制 (1)SN1反应机制
二、卤代烃的制备
(一)烃类卤代
卤素可与烯烃和芳烃发生α-氢取代生成卤代烃。
二、卤代烃的制备
(一)烃类卤代
卤素可与芳烃发生苯环上的亲电取代生成卤代烃。
二、卤代烃的制备
(二)不饱和烃和小环环烃与卤素的加成
烯烃、炔烃、小环环烃可与卤素或卤化氢发生加成反应生成卤代烃。
二、卤代烃的制备
(三)醇的取代
1. 醇与HX反应生成卤代烃。
烃基相同卤素不同,则随卤原子序数的增加,沸点升高。 同系列卤烃,碳链增长,沸点升高。 同分异构体 支链<直链
三、卤代烃的物理性质
(三)溶解度
不溶于水,易溶与有机溶剂。
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一氯代物通常 d < 1。
溶解度:不溶于水,易溶于有机溶剂 其它:多卤代物一般不燃烧
9
第三节 化学性质
卤代烷的结构特点
H C 2.5 N 3.0 P 2.1 O 3.5 S 2.5 F 4.0 Cl 3.0 Br 2.8 I 2.5
C
X
诱导效应 通过单键 传递的电 子效应
2.1
s-电子发生偏移, X 起吸电子作用。
CH3CH2CH2CH2 正丁基溴
n-butyl bromide 正溴丁烷 CH3 CH3C Br
CHCl3 三氯甲烷 氯仿, chloroform
CH3 叔丁基溴 tert-butyl bromide 叔溴丁烷
6
系统命名法
选取含卤素的最长碳链为主链
CH3 H CH3CH2CHCH2CH3 CH2Br 2乙基1溴丁烷 Br CH2CH2CCH2CH3 (S)3甲基1溴戊烷
制备醚
威廉森(Williamson)合成法. 尤其适用于合成 两个烷基不同的混合醚.
例: 合成
13
3)氰解反应:(X被CN取代)
RX + NaCN
(1º RX)
+
乙醇
RCN + NaX
腈
H3 O
RCOOH RCH2NH2
RCN
H2
应用:增长碳链的方法之一
14
4)与AgNO3-C2H5OH溶液反应(SN1)
4-chloro-2-propylbutene
1
2 3
4
CH3C≡CCHCH2Br CH3 4-甲基-5-溴-2-戊炔
5-bromo-4-methylpentyne
8
1
2
34
5
第二节 物理性质
卤代烷的物理性质简介(自学)
物态:一般为液体,高级为固体,少量为气体
比重:一般 d > 1,
Br OR / Br NHR Br OOCR /
26
/
+
+
RMgBr
+
RH
+
Mg
RMgBr
+
R NH2
/
RH
+
Mg
RMgBr
+
R COOH
/
RH
+
Mg
格氏试剂的亲核取代反应 例1
δ δ δ δ CH2=CHCH2Cl + RMgBr
无水醚
CH2=CHCH2-R
例2
CH3CH2CH2MgBr + CH3CCH
卤原子词头:氟(fluoro)、氯( chloro )、溴( bromo )、碘( iodo ) 7
不饱和卤代烃
通常以含有不饱和键的最长碳链为主链,编号时要使不饱和键 的位置最小
CH3CHCH=CHCH3 Br 4-溴-2-戊烯
4-bromo-2-pentene
5
4
3
2 1
CH2=CCH2CH2Cl CH2CH2CH3 2-丙基-4-氯丁烯
主要
E2 机理
CH3 CH3CH2CCH3 Br EtOH CH3CH CH3 CCH3 + CH3 CH3CH2C 次要 CH2
E1 机理
主要
Zaitsev 规则 (一般情况下)消除优先生成 双键上取代基多的烯烃。
为什么?
烯烃的稳定性
21
补充:烯烃的类型及其稳定性
H C C H
H H
分类:将烯烃看作乙烯的取代产物 稳定性:多取代烯烃较稳定
RX + Mg 无水乙醚 RMgX 烃基卤化镁 有机镁化合物 格氏试剂(Grignard reagent)
R X Mg CH3CH2 O CH2 H2C CH3 CH3
24
C2H5 C2H5
R O Mg O X
C2H5 C2H5
O
CH2CH3
* 乙烯卤和芳卤不活泼,要制得Grignard试剂,须改变
R
Nu
+ X-
亲核试剂: 至少含有一 对未共用电子对
11
常见的亲核取代反应
1)水解反应:(X被OH取代)
RCl + H2O
例:
NaOH
ROH + NaCl
(即水解在碱存在下,才使反应进行到底)
H 2O K2CO3
12
2)醇解反应:(X被RO取代)
´ RX + RONa
(1º RX)
ROR´+ NaCl
OC2H5
主要产物
CH3 H3C C CH3 CH2 Br AgBr CH3 H3C C CH3 C2H5OH CH3 H3C C CH2CH3 H NO3 HNO3 H3C CH3 C CH2CH3 CH2 CH3 ~ CH3 H3C C CH2CH3
AgNO3
C2H5O
OC2H5
41
SN2 与SN1反应的特点
无水醚
CH3C C MgBr
CH3C C MgBr
CH2=CHCH2X
无水醚
CH3CCCH2CH=CH2
27
有机锂试剂的生成
28
四. 卤代烃的还原反应
通式
R
X
[H]
R
H
(1)催化氢化:H2,Ni、Pd、Pt…
(2)化学还原: Zn/CH3COOH 、 LiAlH4、NaBH4
29
五. 多卤代烃与氟代烷
RX + AgONO2
乙醇
RONO2 + AgX
硝酸烷基酯
卤代烃反应活性: 3º RX>2º RX >1º RX C=C-X CH2=CHCH2X >R2CHX>RCH2X> X R3CX
室温下立刻有沉淀
用于鉴别
室温下片 刻有沉淀
加热后 有沉淀
加热也 无沉淀
用沉淀的颜色和速度鉴别不同卤素的卤代烃: AgI 黄色↓; AgBr 浅黄色↓; AgCl 白色↓ RI>RBr>RCl
一些元素 的电负性
R
C
C
Cl
10
一.卤代烷的亲核取代反应
(SN反应,Nucleophilic Substitution Reaction) 反应通式
R X + Nu
负离子型 亲核试剂
R
Nu
+
X
底物
(substrate)
离去基团 (leaving group)
R
X
+
Nu
分子型 亲核试剂
-消除反应
与亲核取代反应同时
存在(竞争) 制备烯烃的方法之一
19
例:一些卤代烷的消除反应
强碱
注意:主要产物的结构 有何特点?
CH3CH2CH CH2
CH3CH2CH2CH2Cl
'
KOH EtOH KOH EtOH
CH3CH2CHCH3 Cl
CH3CH 主要
CHCH3 + CH3CH2CH 次要
SN2反应 ν= k[RX][Nu] 一步反应
旧键,新键,同时
SN1反应 ν= k[RX] 二步反应
旧键,新键,分步
Walden转化
>
伯卤代烷
!
注意:
叔卤代烷分别与亲核试剂 NaOH, RONa, NaCN, NH3反应,主要发生消除反应,消除一分子卤化氢生 成烯烃:
CH3 CH3 C CH3 NaOH or RONa Cl orNaCN or NH3
CH3
C CH2 CH3
+
HCl
23
三. 有机金属化合物的生成
Grignard试剂的生成
CH2
KOH
CH3
'
EtOH
CH3 CH3CH CCH3 +
CH3 CH3CH2C 次要 CH2
CH3CH2CCH3 Br
弱碱
EtOH
主要
20
消除反应的取向(消除反应的区域选择性,Regioselectivity ) Zaitsev 消除取向
KOH CH3CH2CHCH3 Cl EtOH CH3CH CHCH3 + CH3CH2CH 次要 CH2
(S)-1-bromo-3-methylpentane
CH3 CH3
1-bromo-2-ethylbutane
Cl CHCH3 CH2CH3 (R)2,3二甲基3氯戊烷
Cl
CH2Cl
反1氯甲基4氯环己烷
trans-4-chloro-1-chloromethylcyclohexane (R)-3-chloro-2,3-dimethylpentane
2
诱导效应(Inductive effect)
Cl
CCl3 ,
Cl
CF3
C
X
R
C
C Cl
(强)吸电子基团 (electron withdrawing group)
C-Y
比较标准:
给电子:+I效应
C-H C-X
如:烷基
吸电子:-I效应
如:卤素、硝基等
3
诱导效应(Inducitive effect): 通过单键传递的电子效应
第八章
主要内容
卤代烷
卤代烷的结构、分类和命名
卤代烷的化学反应 亲核取代反应和消除反应机理
不饱和卤代烃和芳香卤代烃
卤代烷的制备
1
第一节 结构、分类和命名