第七章卤代烷亲核取代反应
第七章 卤代烃 亲核取代反应
CH3CH2CH2CH3
n-C8H17Br + LiAlH4
O
C8H18
第四节 亲核取代反应和消除反应机理
一 亲核取代反应机理 (一)双分子亲核取代反应(SN2)机理
以 CH3Br NaOH-H2O CH3OH + Br- 为例: 反应速率方程: v=k[CH3Br][OH-]
反应机理:
HH HHOO ++ HH CC BBrr
(三)单分子亲核取代反应(SN1)
CH3 CH3 C Br + OH-
CH3
CH3 CH3 C OH + Br-
CH3
V = K (CH3)3 C - Br
第一步:
(H3C)3C Br
第二步:
(CH3)3C+ + OH-
δ+ δ -
(H3C)3C Br
δ+ δ(H3C)3C OH
(CH3)3C+ + Br- 慢
绝对乙醚——无水、无乙醇的乙醚。
RMgX + O2
RMgX+ CO2
ROMgX H2O ROH
RCOOMgX H2O RCOOH H
HHOOHH RR′-′-OOHH
OOHH RR--HH ++ MMgg
XX OORR RR--HH ++ MMgg XX
RRMMggXX ++
RR′C′COOOOHH RR--HH ++ MMgg OOCCOORR′′ XX
第七章 卤代烷 亲核取代反应
第一节 结构、分类和命名
一、结构
X
C
X=F,Cl,Br,I
卤代烃的取代反应
影响亲核取代反应的因素(一)卤代烷的结构●对S N2,主要因素是空间效应:α—C(或β—C)上的取代基越多、越大,亲核试剂越不易进攻,反应越难进行。
电子效应(次要):α—C取代基越多,越不利于Nu¯进攻α—C。
故,S N2反应的顺序:CH3X>1°RX>2°RX>3°RX●对S N1,碳正离子越稳定,反应就越容易进行。
因,碳正离子稳定性:3°>2°>1°>CH3+故,S N1反应的顺序:3°RX>2°RX>1°RX>CH3X.(二)离去基团的影响底物中离去基团的离去能力越强,对S N2和S N1均有利。
但S N1反应速率主要取决于基团离去这一步,而S N2决定速率的步骤还有亲核试剂的参与,所以,S N1机制受离去基团的影响更大。
离去基团的碱性越弱,离去能力就越强,就越容易离去。
如:碱性F¯>Cl¯>Br¯>I¯,活性顺序RI>RBr>RCl>RF当离去基团的碱性大于亲核试剂的碱性时,反应不易发生。
(三)亲核试剂的影响●对S N2,因为决定速率的步骤有亲核试剂的参与,故对反应有很大影响;试剂的亲核性强,浓度低,体积小,有利于进攻α碳,形成S N2过渡态。
对S N1,反应速率只取决于卤代烷的解离,故影响不大。
●亲核性强弱取决于试剂的碱性、可极化性和溶剂化作用。
亲核性与碱性的一般规律:(1)中心原子为同种元素的亲核试剂,其亲核性与碱性的强弱一致;C2H5O¯>HO¯>C6H5O¯>CH3COO¯>NO3¯(2)中心原子处于同一周期并且有相同电荷的亲核试剂,按周期表的位置从左到右,亲核性与碱性一致递减;R3C¯>R2N¯>RO¯>F¯(3)中心原子处于同一族的亲核试剂,其亲核性与碱性强弱受溶剂的影响,在质子溶剂中亲核性与碱性顺序相反(变形性大,亲核性强)在质子溶剂中,一些常用亲核试剂强弱次序:RS¯≈ArS¯>CN¯>I¯>NH3(RNH2)>RO¯≈OH¯>Br¯>PhO¯>Cl¯>H2O>F¯(四)溶剂的影响●质子性溶剂:指分子中含有可形成氢键的氢原子溶剂。
第七章卤代烷亲核取代反应
第七章 卤代烷
卤代烃:烃类分子中的一个或多个氢原子 被卤素原子取代后生成的化合物.
通式:R-X 。
§7-1 卤代烃的分类和命名
Y:一个电负性小于H的基团,称为给电子基团。
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2020/9/1
诱导效:应X或Y取代H后,都将使键的极性发生变化, 整个分子的电子云密度分布也将改变,这种改变在 靠近X或Y的地方表现最强烈,通过静电诱导作用沿 着分子链由近及远地传递下去,并逐渐减弱,一般 在三个碳原子以后基本消失。这种原子间的相互影 响叫做诱导效应。
一、卤代烃的分类
➢1、按卤原子的不同,卤代烃分为氟代烃、氯代烃、 溴代烃、碘代烃 ; ➢2、按烃基的不同,卤代烃分为卤代烷卤代烯烃和 卤代芳烃; ➢3、按卤原子连接饱和碳原子类型的不同,卤代烃 分为伯卤代烃、仲卤代烃和叔卤代烃 。 ➢4、按含一个或多个卤原子来分,又可分为一卤代 烃和多卤代烃。.
R CH2 X
第一步:
慢 (CH3)3C Br
+ (CH3)3C Br
过渡态A
第二步:
(CH3)3C+ + OH- 快
+ (CH3)3C OH
过渡态B
(CH3)3C+ + Br叔丁基正碳离子
(CH3)3C OH
δ+ δ-
[(CH3)3C Br]
决定速率的过渡态
δ+
δ-
[(CH3)3C OH]
第7章 卤代烃-SN1、SN2亲核取代
带部分正电荷,易 被带负电荷或带孤 对电子的分子进攻
(一)亲核取代反应 SN
Nucleophilic substitution
δδδ+
δδ+
δ+
δ-
CH3
Substrate
CH2
CH2 Nu:
Cl
Cl-
Leaving group 离去基团
底物
特点:
Nucleophile
亲核试剂
带负电荷或 孤对电子
诱导效应可沿共价键在碳链上传递,随着距离的增加
而迅速减弱,一般通过三根单键以后,已基本消失 。
与C-H键相比
H H
Cg
ddd+
H
C
b
dd+
H C
d+
a
Cl
极性共价键
d-
H
H
H
三、化学性质
诱导效应,易 断裂,“消除” d+ d- X吸电子,且C-X键键 能较小(C-F除外), 易断裂,且生成的X-更 稳定。X被“取代”
CH2
CH
CH 2Cl
3-氯-1-丙烯
CH2
CH
CH
CH3
CH2 Cl
3-甲基- 4 -氯-1-丁烯
二、结构(structure)
卤代烷中所有的键都是 σ 键,碳原子为 sp3 杂化, C-X 共价键为极性键。
H
H
ห้องสมุดไป่ตู้
d+
C
d-
X
C-F 139pm
C-H 110pm
H
C-Cl 176pm
C-Br 194pm C-I 214pm
C
O-
• 5)中心原子为同种元素,受溶剂影响较大
卤代烷亲核取代反应的一种亲机理—srn1
卤代烷亲核取代反应的一种亲机理—srn1首先,我会解释卤代烷和亲核取代反应的概念。
卤代烷是一类有机化合物,它们的分子中含有卤素原子(如氯、溴、碘等)。
卤代烷通常由烷烃与卤素发生取代反应而得到,其中一个或多个氢原子被卤素原子取代。
亲核取代反应是一种有机化学反应,它涉及到一个有机分子中的亲核试剂与另一个有机分子中的电子云较低的原子或基团发生反应。
亲核试剂中的亲核物质(通常是具有孤对电子的原子或分子)攻击电子云较低的原子或基团,从而引发反应。
现在,我将解释SRN1反应机理。
SRN1(单电子还原亲核取代)是卤代烷亲核取代反应的一种亲机理。
在SRN1反应中,反应的关键步骤是一个单电子转移过程。
1. 初始化:首先,卤代烷在反应体系中接受一个外部电子供体(也称为还原剂),这个还原剂通常是一个强还原剂,如亚铁盐(Fe2+)。
这个过程导致卤代烷中的卤素原子与负电荷结合形成卤离子。
2. 卤离子生成:生成的卤离子在反应中起到亲核物质的角色。
卤离子具有孤对电子,可以攻击电子云较低的原子或基团。
3. 亲核攻击:亲核物质(如醇、胺等)中的孤对电子攻击电子云较低的碳原子,与卤离子发生取代反应。
这个步骤是反应的决速步骤。
4. 产物形成:在亲核攻击之后,产生的中间体经过一系列步骤,最终形成取代产物。
这些步骤可能涉及质子转移、电子转移和分子重排等。
总结起来,SRN1反应是卤代烷亲核取代反应的一种亲机理。
在这个反应中,卤代烷首先接受一个外部电子供体,形成卤离子。
然后,卤离子与亲核试剂发生亲核攻击,最终形成取代产物。
这种反应机制中的关键步骤是一个单电子转移过程。
这种解释希望能够以易于理解的术语呈现,并满足您对准确无误的要求。
有机化学-卤代烃
(4)被硝酸根取代
RX + AAgg+NOONO32— 醇
R ONO2 + AgX
硝酸酯
•卤化银沉淀产生,反应可作为卤代烃的鉴别反应。
卤代烃反应活性: 烯丙基卤>叔卤代烃>仲~>伯~
(5)卤素交换
丙酮
R-Br(Cl) + KI
R-I + NaBr(Cl)
难溶于丙酮
难溶于丙酮
(6)被氨基(-NH2)取代
三、命名
普通命名法 俗名 系统命名法
1.普通命名法
在烃基名称之前(或后)加上卤素的名 称,称为卤(代)某烃或某烃基卤。
CHCl3
三氯甲烷 氯 仿 (俗名)
C2H5Cl
氯乙烷 乙基氯
(CH3)3CBr
叔丁基溴
CH2=CHBr 溴乙烯
H2C CH CH2 烯丙基溴
Br
Br
溴苯
CH3
Br
邻-溴甲苯(2-溴甲苯) 2-bromotoluene
3-甲基-5-氯庚烷 3-chloro-5-methylheptane
H2C C CH3
Cl
2-氯丙烯 2-chloro-propene
CH3CH CHCH2Cl
1-氯-2-丁烯 1-chloro-2-butene
H37C
CH
6
CH
5
C4H2
CH
3
CH
2
C1H3
CH3 I
Cl CH3
2,6-二甲基-3-氯-5-碘庚烷
•(一) 亲核试剂:具有孤对电子的物质, 能与底物中带部分正电荷的碳发生反应, 这 种 物 质 称 为 亲 核 试 剂 。 ( 也 是 Lewis 碱)。
卤代烃亲核取代反应
硝酸银醇溶液 室温 卤化银沉淀 +
加热 +
加热 -
练习:将下列卤代烃按与硝酸银醇溶液的反应活 性排列成序: ①1-溴丙烯;②1-苯基-2-溴丁烷; ③3-溴-1-庚烯
(2) 亲核试剂的影响 对SN1反应速率影响不大。 对SN2反应,亲核性越强,反应速度越快。 亲核性:试剂对Cδ+的结合能力(给电子能力) 碱 性:指其对质子的结合能力。
H
CC
H CH3 Cl C2H5
CH3CHCH=CCH2CH3 Br CH3
4-甲基-2-溴-3-己烯
(2E,4R)-4-甲基-4-氯-2-己烯
二、结构和化学性质
• 卤素是卤代烃分子中的官能团。
• 卤代烃的化学性质是由于卤原子的存在所
引起的。
亲核试剂
δ++ δ+
• 亲核取代反应 R βCH αCH2
卤代烃:
饱和卤代烃 不饱和卤代烃 芳香卤代烃
RCH2X
RCH CHX
2、命名
普通命名法:
卤(代)某烃
Br
X
烃基 + 卤素
某 基 卤 CH2 CH CH2Br
俗名
CHCl3
比较复杂的卤代烃一般用系统命名法
CH3I
甲基碘
CH2 CH Br
乙烯基溴
Cl 烯丙基氯
Br
丙烯基溴
Cl
2-甲基-4-氯-1-丁烯
SN1: R X
δ+ δ -
RX
R+ + X-
反应物
过渡态
极性
溶剂的极性越大,对过渡态溶剂化作用越强,
卤代烃—亲核取代反应(有机化学课件)
卤代烃在有机合成的多种用途
灭火器
制冷剂
管材
薄膜
墙板地板
日用品
目录CONTENT来自01亲核取代反应
02
亲核取代反应实例
01
亲核取代反应
亲核取代反应 1.卤代烷结构分析
导入动画
结论:卤代烃的取代是一个亲核取代的过程。
亲核取代反应 2. 定义 亲核取代反应(SN):
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。
2. 被烷氧基取代
卤代烷与醇钠作用,卤原子被烷氧基取代而生成醚类化合物。
+ R X
△ R'ONa
+ ROR'
NaX
Williamson 醚合成法
伯卤代烷 > 仲卤代烷 > 叔卤代烷
亲核取代反应实例
3. 被氰基取代
卤代烷与氰化钠或氰化钾在乙醇溶液中共热回流,卤原子被氰基(—CN)取代,
得到腈。
乙醇
+ RX
亲核取代反应实例
6. 卤化物的互换
氯代烷或溴代烷的丙酮溶液与碘化钠共热,可生成氯化钠和溴化钠沉淀。
丙酮
+ RCl NaI
丙酮
+ RBr NaI
+ RI
NaCl
+ RI
NaBr
卤代烷的 定性鉴定
伯卤代烷>仲卤代烷>叔卤代烷
小结
100% 80% 60% 40% 20%
R-X
NaOH
ROH 醇类
R’ONa ROR’ 醚类
NaCN
+ RCN
NaX
乙醇
+ CH 3CH 2CH 2Cl
NaCN
有机化学课件卤代烃2亲核取代反应机理
卤代烃(RXn)—— 烃类分子中一个或多个氢原子 被卤素原子取代后生成的化合物。
官能团—— 卤素原子
SN2 反应的机理
一步反应 亲核试剂是从离去基团的背面进攻
—— 因此发生构型的转化(构型翻转,Walden转化)
SN2 反应的机理
SN2反应中过渡态结构: sp2杂化 新键已部分形成 旧键已部分断裂
卤代烯烃与硝酸银反应
• 与硝酸银的醇溶液反应条件(SN1)
+ R XAg3-N EO tO RHON 2 O AgX
» 烯丙基(苄基)型卤代烯烃
» 叔(R卤-C代H烷=C(RH3-CC-HX)2-X) » 仲孤卤立代型烷卤(代R烯2C烃H-(X)n2A)gNO3-EAtOgNHO3
» 伯(R卤-C代H烷=C(RHC-[CHH2-2X]n)-X)
反应势能变化图如: 凡能影响过渡态稳定 性的因素都将影响反应 活性和选择性
Free energy
Nu、C、X在同一直线上
HH
#
HO Br
CH3
Ea
CH3Br + HO-
CH3O H+ Br-
progress of the reaction
底物(Substrate)对SN2 反应的影响
—— 空间效应(Steric Effects)
EtOH
» 乙烯(苯)型卤代烯烃
(R-CH=CH-X)
室温 室温立即 与室卤 温代放烷置类2m似in 加热
不反应
卤代苯的取代
• 卤代苯与乙烯型卤代物类似,不易发生水解、醇解、氰 解、卤素交换等亲核取代,反应须在强烈条件(高温、 高压、强碱)下;消除反应亦较难;氯苯生成格氏试剂 须在THF中,溴苯则可在无水乙醚中生成。
卤代烃的亲核取代反应机制综述
CH3Br
+
υ
HO
CH3OH + Br
-
= k [ CH3 Br ] [ HO- ]
SN2 反应机制
δ+δ-
过渡态
H HO C H H Br
氯甲烷的水解反应动画
构型相反 • 瓦尔登转化
SN2反应的能量变化曲线
H HO C Br H H
OH C CH3 CH2CH2CH3 CH2CH3
H3C
+
CH3 C
CH2CH2CH3 CH2CH3
OH +
A
OHCH3 C OH
CH2 CH3 CH2 CH2 CH3
S
构型转化
制作:邓健 出版:人民卫生出版社 10
SN1反应的特点:
①属于单分子反应。 ②反应分两步进行,决定步骤是活泼中间体-正碳 离子的形成。 ③产物构型外消旋化。
(CH3)3C
Br
(CH3)3C+ + Br叔丁基正碳离子
过渡态A
第二步
(CH3)3C + OH
+ -
快
+
-
(CH3)3C OH 过渡态B
(CH3)3C OH
叔丁基溴水解反应动画
SN1反应的能量变化曲线
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首页
SN1反应立体化学
R
C CH3CH2CH2 CH3CH2 Br
Br
反应动画
R
构型保持
-
SN2
E CH3Br + OH-
活化能
CH3OH + Br反应进程
有机化学-卤代烷亲核取代------
卤代烃的亲核取代反应机制
反应试剂:卤代烷+氰化钠(钾) / 醇溶液 反应条件:加热 反应产物:腈+卤化钠(钾) 反应应用: 1°有机合成中接长碳链(增加了一个碳原子)
2°CN可进一步转化为–COOH,-CONH2等
H +/H 2 O H /H 2 O
+
+ R CN R CN H /H 2 O
RCOOH RCOOH
稳定性
浓度
与氰化钠作用( Nu=CN-)
RX
+
NaCN
RCN
+
Na X
增长碳链的方法.变为羧基等官能团
( C H 2 O)n
C H 2Cl
NaCN
C H2C N
H Cl
H + ,H 2 O
C H2C N C H 2C O OH
Thanks !
我讲完了!
你们认真听了吗?
R CN
[H]
RCOOH
RCH2NH2
影响亲核取代反应机制的因素
• • (1) 底物卤代烃的结构 (2) 亲核试剂的亲核能力(双分子亲核取代)
•
•
(3) 离去基X⊙的离去能力
(4) 溶剂效应
R X + Nu
对亲核试剂的影响 对反应的影响
溶剂
R Nu + X
R的结构 C-X键强度亲核能力 浓度
E tO H /H 2 O
N C C H 2C H 2C H 2C N + 2 N a B r
H 3O
+
H 2N C H 2C H 2C H 2C H 2C H 2N H 2
H O 2C C H 2C H 2C H 2C O 2H
第七章卤代烃12
叔丁醇 (CH3)3CONa CH3(CH2)3Br (CH3)3CO (CH2)3CH3
这是制备混合醚的方法,叫 醚合成法。 这是制备混合醚的方法 叫Williamson 醚合成法。伯卤烷效果 最好, 仲卤烷效果较差, 易发生消除生成烯烃)。 最好 仲卤烷效果较差 叔卤烷不能用 (易发生消除生成烯烃 。 易发生消除生成烯烃
-CN可转化为-COOH、-CONH2、 -CH2NH2等,在合成 CN可转化为-COOH、 可转化为 上用于增长碳链。氰化钠( 剧毒, 上用于增长碳链。氰化钠(钾)剧毒,使用时特别小 心。
酯等, -CN可转化为-COOH、-CONH2、 -CH2NH2、酯等,在 CN可转化为-COOH、 可转化为 合成上用于增长碳链。氰化钠( 合成上用于增长碳链。氰化钠(钾)剧毒,使用时特 剧毒, 别小心。 别小心。
C2H5Br _ HBr
(C2H5)2NH
NHC2H5Br _ H源自r(C2H5)3NN氰化钠( 反应) 3. 被氰基取代 (与氰化钠(钾)反应)
CH3CH2Br + NaCN
EtOH CH CH CN NaBr + 3 2
H3O+ CH3CH2COOH
BrCH2(CH2)5Br + 2KCN
C2H5OH, H2O Reflux 8h, 75%
NCCH2(CH2)5CN + 2KBr
结构、 第一节 结构、分类和命名 一、结构 卤代烷中的C 键的碳原子为sp 杂化, 卤代烷中的C-X键的碳原子为sp3杂化,碳原子与
。
卤素以 卤素以б键相连,价键间的夹角都接近109.5 。 相连,价键间的夹角都接近109.5 代烷常用通式R 一卤代烷常用通式 —X表示。 一卤代烷常用通式R—X表示。
卤代烃亲核取代反应机理演示
卤代烃亲核取代反应机理演示一、卤代烃亲核取代反应简介卤代烃亲核取代反应是一类重要的有机化学反应,其机理主要是由亲核试剂攻击卤代烃而产生的。
在该反应中,卤素原子可以被氢、羟基、氨基等亲核试剂所取代,从而形成新的化合物。
这种反应通常需要在有机溶剂中进行,并需要适当的温度和时间。
二、卤代烃亲核取代反应机理1. 亲核试剂的攻击在卤代烃亲核取代反应中,首先需要有一个具有强亲核性质的试剂来攻击卤素原子。
这个试剂通常是一个带有负电荷或富电子密度的分子,例如羟基离子、氨基离子等。
当这些试剂接近到卤素原子附近时,它们会攻击卤素原子上的δ+电荷,从而形成一个共价键。
2. 形成中间体在经过第一步后,形成了一个新的分子,其中一个原子与卤素原子共享了一个电对。
这个中间体通常不稳定,并且容易发生进一步反应。
在某些情况下,这个中间体可以通过脱离卤素原子上的卤素离子来稳定下来。
在其他情况下,这个中间体可以被其他试剂攻击,从而形成更加复杂的化合物。
3. 形成新化合物在经过第二步后,形成了一个新的化合物。
这个新化合物通常是一个取代了卤素原子的分子。
在某些情况下,这个新分子可能会继续发生反应,并形成其他类型的分子。
三、卤代烃亲核取代反应实例1. 羟基离子与卤代烃反应羟基离子是一种强亲核试剂,在有机化学中广泛应用。
当羟基离子接近到卤素原子附近时,它会攻击卤素原子上的δ+电荷,并形成一个共价键。
随后,羟基离子会从卤素原子上脱离出来,并形成一个新的醇分子。
2. 氨基离子与卤代烃反应氨基离子也是一种常见的亲核试剂,在有机化学中广泛应用。
当氨基离子接近到卤素原子附近时,它会攻击卤素原子上的δ+电荷,并形成一个共价键。
随后,氨基离子会从卤素原子上脱离出来,并形成一个新的胺分子。
四、总结卤代烃亲核取代反应是一种重要的有机化学反应,其机理主要是由亲核试剂攻击卤素原子而产生的。
在该反应中,卤素原子可以被氢、羟基、氨基等亲核试剂所取代,从而形成新的化合物。
第七章 卤代烷 亲核取代反应
CH3 CH3CH2 C CH3
Br 叔卤代烷
KOH, C2H5OH
CH3 CH3CH CCH3 +
2-甲基-2-丁烯 (71%)
ห้องสมุดไป่ตู้
CH3 CH3CH2C CH2
2-甲基-1-丁烯 (29%)
实验证明: 消除反应的主要产物是C=C碳原子上连有最多
烃基的烯烃,这一经验规律称为Saytzeff规则。 此规则说明,卤代烷脱卤化氢时,氢原子主要
δ+ δ-
[(CH3)3C Br]
决定速率的过渡态
δ+
δ-
[(CH3)3C OH]
Ea2 Ea1
(CH3)3C+
E
(CH3)3CBr + OH-
H (CH3)3CO +
H
(CH3)3COH + HBr
反应进展
图6-1 叔丁基溴水解反应(SN1)的能量曲线
(四)碳正离子的结构、相对稳定性和重排
First
实验证明:叔丁基溴在碱性溶液中的水解反应速 率v仅与卤代烷的浓度成正比,而与 亲核试剂OH—的浓度无关。
第一步:
慢 (CH3)3C Br
+ (CH3)3C Br
过渡态A
第二步:
(CH3)3C+ + OH- 快
+ (CH3)3C OH
过渡态B
(CH3)3C+ + Br叔丁基正碳离子
(CH3)3C OH
CHI3
碘仿
(三)系统命名法 以烃为母体,对母体进行编号,把卤素看成取代基。
H3C CH CH2Br
CH3CH2 CH CH2 CH CH2CH3
卤代烷烃的反应
(CH ) C ]3 3
OH
14
2019/1/8
15
分析
——第一步速率慢,故整个反应的速率由第一步决定 ( 瓶颈) 。而 第一步发生共价键变化的只有一种分子,故称之为单分子亲核取代 反应,用SN1表示。 ——特点
化的平面构型。亲核试剂(OH)与碳正离子成键时,从平面两边 进攻的机会均等(50%)
与金属镁反应生成烷基卤化镁。产物溶于乙醚,不分离即可用于各
Mg
X
2019/1/8
11
卤代烃的活性次序
碘代烷>溴代烷>氯代烷
用活性较小的卤代烃(氯乙烯、氯苯)制备时,用四氢呋喃(THF) 作溶剂,以提高反应温度:
Cl + Mg 无水THF
回流
MgCl (卤苯型格利雅试剂)
制备格氏试剂以醚作溶剂的原因
(2)离去基团的影响
SN1和SN2反应的慢步骤都包括 C—X键的断裂,离去基团 X-的离 去能力强,对反应都有利,对SN1更有利(易形成碳正离子)。卤 代烷的活性次序为:RI> RBr>RCl>RF。
2019/1/8
5
(5)与硝酸银的乙醇溶液反应
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
+
乙醇R O AgNO 3
NO + 2
AgX
反应活性次序:
——不同的烃基 ——不同的卤代烷 叔卤代烷>仲卤代烷>伯卤代烷>卤甲烷。 RI>RBr >RCl
——根据生成沉淀的速度和卤化银的颜色,可鉴别不同的卤代烃( 15.5.5)。
应用:
——检验氯代烷和溴代烷 ——制备碘代烷
卤代烷的活性 2019/1/8
卤甲烷>伯卤代烷>仲卤代烷>叔卤代烷7
卤代烃亲核取代反应
4、被硝酸根(-ONO2)取代
_
5、被烃氧基(-OR)取代
RNu X
H2O NaCN/醇
NaOR'
卤代烃的合成意义
ROH + HX
NaOH
RX
ROH + HX
RCN + NaX H2O/H+ RCOOH
ROR' + NaX Williamson合成混醚
NH3
RNH2 + NH4X 氨ān、胺àn、铵ǎn
变快 变快 不变
1.SN1反应机理
(CH3)3C Br + OH
(CH3)3C OH + Br
υ= K[(CH3)3CBr]
慢
(1) (CH3)3C Br
δδ
(CH3)3C Br
(CH3)3C + Br
慢
sp3
Sp3~sp2
过渡态A
空助效应 sp2
快
(2) (CH3)3C + OH
两侧进攻
δδ
(CH3)3C OH
卤代烃:
饱和卤代烃 不饱和卤代烃 芳香卤代烃
RCH2X
RCH CHX
2、命名
普通命名法:
卤(代)某烃
Br
X
烃基 + 卤素
某 基 卤 CH2 CH CH2Br
俗名
CHCl3
比较复杂的卤代烃一般用系统命名法
CH3I
甲基碘
CH2 CH Br
乙烯基溴
Cl 烯丙基氯
Br
丙烯基溴
Cl
2-甲基-4-氯-1-丁烯
(R)-3-甲基-3-己醇 外
构型保持
消
旋
CH3
卤代烷的亲核取代反应机理
课堂总结 练习
外消旋化
有机化学
SN2立体化学 SN1立体化学 课堂总结
练习
知识拓展
已知SN1反应的立体化学特征:产物外消旋化,
最后得到的产物一定会是外消旋体?
课后训练——请以小论文的形式,对上述问题进行解释。
(参考书:《March 高等有机化学》)
有机化学
SN2立体化学 SN1立体化学 课堂总结
练习
SN反应特点 总结
有机化学
SN2立体化学 SN1立体化学 课堂总结
练习
亲核取代反应
SN1
(1)反应分两步进行,旧键先断裂,新键再生成;
反 应
(2)反应速率只与卤代烷的浓度成正比;
机 理
(3)反应中有碳正离子产生,产物构型外消旋化。
SN2
(1)反应一步完成,旧键的断裂和新键的生成同时进行;
反 应
反应速率= k [(CH3)3CBr]
有机化学
简介 SN2立体化学 SN1立体化学 课堂总结
练习
E Ea
反应一步完成; 只经过一个过渡态; 反应中无中间体形成。
CH3Br + OH-
CH3OH + Br-
反应进程
有机化学
简介 SN2立体化学 SN1立体化学 课堂总结
练习
Ts(1)
Ts(2)
E
Ea1 Ea2
SN1
SN1
SN2
有机化学
SN2立体化学 SN1立体化学 课堂总结 练 习
Thank You!
The End
有机化学
Organic Chemistry
卤代烷 亲核取代反应机理
Ingold(1893-1970)
英国化学家
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斥电子基团引起的诱导效应斥电子诱导效应(+I效 应)。
取代基的电负性大小次序如下:
—F > —Cl > —Br > —I > —OCH3 >—NHCOCH3 >—C6H5 > —CH=CH2 >—H > —CH3 > —C2H5 > —CH(CH3)2 > —C(CH3)3
H之前的产生吸电子诱导效应, H之后的产生斥 电子诱导效应
三、物理性质
❖物态:1C~3C的氟代烷、1C~2C的氯代烷和溴甲烷 为气体,其他一卤代烷为液体,15C以上为固体。
❖沸点:随碳原子数增加而升高,比相应的烷烃高;
烃基相同,碘代烷的沸点最高,其次是溴代烷、 氯代烷、氟代烷;
碳原子数相同的异构体中,直链异构体沸点最高, 支链越多沸点越低。
H3CHC CH2 + NaBr + H2O
First
Previous
Next
Last
2020/9/1
(一)区域选择性反应——扎依采夫规则
CH3CH2
CH
CH3
KOH, C2H5OH
Br
仲卤代烷
CH3CH CHCH3 + CH3CH2CH CH2
2-丁烯 (81%)
1-丁烯 (19%)
CH3 CH3CH2 C CH3
Previous
Next
Last
2020/9/1
二、诱导效应(符号I表示)
诱导效应—有机化合物分子中某原子或基团对电子 云的吸引或排斥,从而引起的电子云沿分子链某一 方向移动、产生极化的效应。
CX
CH
CY
-I效应
比较标准
+I效应
X:一个电负性大于H的基团,与H相比较X是吸 电子性,X称为吸电子基团。
是从含氢较少的β碳原子上脱去的。
(二)卤代烷的活性
First
Previous
Next
Last
2020/9/1
三、还原反应
First
Previous
Next
Last
2020/9/1
❖氢化铝锂遇水会分解,反应要在无水条件下进行。
LiAlH4 + 4H2O
LiOH + Al(OH)3 + 4H2
❖硼氢化钠可以在水溶液中使用,也可用于还原卤代烷。
Previous
Next
Last
2020/9/1
First
Previous
Next
Last
2020/9/1
二、卤代烷的消除反应
H+
碱R (消除反应)
CH
+C
亲核试剂
X (取代反应)
反应通式:
+ + + R CH CH2
KOH C2H5OH RCH CH2 KX H2O
HX
CH3CH2CH2Br + NaOH 乙醇
:Nu-:亲核试剂,一般是带负电荷的(如:OHCN-、OR-)或含有未共用电子对的试剂。
X-:离去基团
亲核取代反应:由亲核试剂进攻显正电性的碳原子 而引起的取代反应。以SN表示,其 中S代表取代,N代表亲核。
反应底物:受亲核试剂进攻的卤代烷。
中心碳原子:卤代烷中与卤原子直接相连的碳原子.
First
NaBH4
RX
RH
❖氢碘酸作还原剂也可将卤代烷还原为烷烃。
Y:一个电负性小于H的基团,称为给电子基团。
First
Previous
Next
:应X或Y取代H后,都将使键的极性发生变化, 整个分子的电子云密度分布也将改变,这种改变在 靠近X或Y的地方表现最强烈,通过静电诱导作用沿 着分子链由近及远地传递下去,并逐渐减弱,一般 在三个碳原子以后基本消失。这种原子间的相互影 响叫做诱导效应。
H2C C CH3
Cl
2-氯丙烯 2-chloro-propene
CH3CH CHCH2Cl
1-氯-2-丁烯 1-chloro-2-butene
若分子中含有手性碳原子要标出其构型:
H H
Br CH3
顺-1-甲基-2-溴环己烷 (1R,2S)-1-甲基-2-溴环己烷
第二节 结构和物理性质
First
δ+ δ-
CX
一、亲核取代反应
NaOH
水溶液
RX +
NaOR' NaCN
醇 醇溶液
AgNO3
醇溶液
NH3
ROH + 醇
R-O-R, + 醚
NaX NaX
RCN 腈
+ NaX
RONO2 硝酸酯
RNH2 胺
+ AgX + HX
反应的共同特点是 : + -
:Nu- + RCH2 X
RCH2Nu + :X-
R CH2 X
伯卤代烃
R' R CH X
仲卤代烃
R' RCX
R"
叔卤代烃
二、命名
(一)简单的卤代烃的命名
通常在相应烃的名称前加卤素名。
CH3CH2CH2CH2Cl 丁基氯
CH3
Br
CH2Cl
邻-溴甲苯(2-溴甲苯) 2-bromotoluene
(二)俗名
CHCl3
氯仿
氯化苄(苄基氯) benzyl chloride
CHI3
碘仿
(三)系统命名法 以烃为母体,对母体进行编号,把卤素看成取代基。
H3C CH CH2Br
CH3CH2 CH CH2 CH CH2CH3
CH3
CH3
Cl
2-甲基-1-溴丙烷 1-bromo-1-methylpropane
3-甲基-5-氯庚烷 5-chloro-3-methylheptane
Br 叔卤代烷
KOH, C2H5OH
CH3 CH3CH CCH3 +
2-甲基-2-丁烯 (71%)
CH3 CH3CH2C CH2
2-甲基-1-丁烯 (29%)
实验证明: 消除反应的主要产物是C=C碳原子上连有最多
烃基的烯烃,这一经验规律称为Saytzeff规则。 此规则说明,卤代烷脱卤化氢时,氢原子主要
第七章 卤代烷
卤代烃:烃类分子中的一个或多个氢原子 被卤素原子取代后生成的化合物.
通式:R-X 。
§7-1 卤代烃的分类和命名
一、卤代烃的分类
➢1、按卤原子的不同,卤代烃分为氟代烃、氯代烃、 溴代烃、碘代烃 ; ➢2、按烃基的不同,卤代烃分为卤代烷卤代烯烃和 卤代芳烃; ➢3、按卤原子连接饱和碳原子类型的不同,卤代烃 分为伯卤代烃、仲卤代烃和叔卤代烃 。 ➢4、按含一个或多个卤原子来分,又可分为一卤代 烃和多卤代烃。.
❖相对密度:一氟代烷和一些一氯代烷的相对密 度小于1,一溴代烷和一碘代烷的相对密度大于1。
❖溶解性:绝大多数卤代烃不溶于水,但能溶于许 多常用的有机溶剂,有些卤代烃可以直接作溶剂使 用。
❖偶极矩:卤素电负性大于碳,使C—X键的电子云 偏向卤素原子,碳卤键为极性共价键。
第三节 卤代烷的化学性质
偶极矩: ❖C—X键的电子云偏向卤素原子,为极性共价键.