临床有机化学06-卤代烃

由于RX RX性质一般较活泼，能发生多种化学反 RX 应而转变成各种其它类型的化合物，所以卤代烃 在有机合成中占有很重要的地位。
第一节
分类和命名
一、分类
1.按-R的结构 按 的结构
饱和卤代烃: C2H5Cl,
—Cl, (CH3)3C-Cl
乙烯型 RCH=CH-X 不饱和卤代烃 烯丙型 RCH=CHCH2-X 孤立型 RCH=CH(CH2)n X 苯型 ArCH=CH-X 卤代芳烃 苄型 ArCH=CHCH2-X 孤立型 ArCH=CH(CH2)n X
CH3 Cl Br Br
3,5-二溴甲苯
Cl CH2Cl
2-氯萘 对氯苯氯甲烷 1-氯甲基-4-氯苯
卤素取代侧链时，以链烃作母体，卤素和芳烃都作基： —CH-CH2CHCl2 3-苯基-1,1-二氯丁烷
CH3
第二节 物 理 性 质
物理性质
1. bp、mp比相应的烷烃高 比相应的烷烃高。 、 比相应的烷烃高 2. 溶解性 溶解性：不溶于水，而能与烃混溶，并能溶解许多 非极 性及弱极性有机物. 3. 密度 密度： R-Cl < R-Br < R-I。多氯代烃、溴代烃和 碘代烃比重大于1。 4. 一卤代烃具有不愉快的气味，其蒸汽有毒 一卤代烃具有不愉快的气味，其蒸汽有毒。 5. Beilstein Test 鉴定卤素（铜丝上数上灼烧， 绿色火焰）
(4) 被烃氧基取代 卤代烷与醇钠（或酚钠）作用，-X被 被烃氧基取代：
-OR取代，生成醚。这是制备混合醚 醚 的方法，叫Williamson醚合成法 醚合成法。 醚合成法
R—X + NaOR’——> R—O—R’+ NaX
(5) 被硝酸根取代 —— 推测卤代烃的类型
卤烃与AgNO3的醇溶液共热,生成硝酸酯和AgX 沉淀： 乙醇/ ∆
(2) SN2历程的特点
(a) 反应连续而不分阶段； 反应连续而不分阶段 (b) 反应速度 r = k[CH3Br][OH-], 为二级反应； (c) 伴随构型转化 伴随构型转化(Valden inversion)。
（b）立体效应 α-C上取代的烷基数目增加，空间阻碍作 ）立体效应：
用也增大，这虽不利于SN2，却有利于SN1反应（空助 空助 效应）。对于 N1，空助效应与电子效应是一致的 对于S ，空助效应与电子效应是一致的。 效应 对于
H3C δ+ δH3C C Br H3C
叔丁基溴
OH
_
H3C CH3 C CH3
H C Cl CH3 Ph
OHH2O
H C
+
OH-
H C OH HO C Ph
49%
H CH3 Ph
CH3 Ph
CH3
消旋化 (Racemization)
51%
历程的特点： (2) SN1历程的特点： (a) 反应分两步进行 反应分两步进行； (b) 有正碳离子生成 有正碳离子生成; (c) 反应速度 r = k[R—X]，为1级反应； k[R— (d) 产物构型外消旋化； 产物构型外消旋化； (e) 常伴随重排产物
第三节
化学性质
C—>X 键的极性序为C—Cl > C—Br > C—I，但通常在化 学反应中卤代烷所表现出来的活性正好相反。（为什么？）
对化学活性起决定作用的是键的极化度。
亲核取代反应 消除反应 与金属反应
δ++
δ+
R CH CH2 H X
δ-
一、 卤代烷的亲核取代反应
δ+ δ−
－ Nu(－) ——>Nu — C — +
在上述反应中，卤代烷称为底物 底物。与卤原子(官能团)相连 底物 的C叫α 碳原子 α 碳原子，它带部分正电荷，是反应的中心。
C——X
底物
δ+
δ−
－ + Nu(－) ——> Nu — C — +
X－
亲核试剂
离去基团 离去基团
进攻底物 底物与之反应的称试剂 试剂。进攻试剂都有较大的电子密 底物 试剂 度，具有亲核性—亲核试剂 亲核试剂(Nucleophilic reagent, Nu: or Nu:-). 亲核试剂 底物受Nu:进攻，C—X键异裂，X原子离开底物分子，故 离去基团 称为离去基团(Leaving group, L). 离去基 由亲核试剂进攻底物分子中带部分正电荷的中心而引起 的取代反应，叫亲核取代反应 亲核取代反应，以 SN 表示。 亲核取代反应
2. H2N-CH2CH2CH2CH2Cl
—>
影响亲核取代反应的因素主要有： 1. R—X中R的结构(在反应历程部分讨论)； 2. 亲核试剂的亲核能力: HS- > RS- > CN- > I- > NH3 > OH> Br- > OR- > Cl > F- > H2O 3. 离去基的性质: -I > -Br > -Cl > -F (氟代烃难发生取代反应)
第 六 章 卤 代 烃
第六章
第一节 第二节 分类和命名
卤代烃
卤代烃的性质
一、物理性质 二、化学性质 ( 取代、消除、与金属反应 ) 三、亲核取代反应历程 四、消除反应历程 五、亲核取代与消除反应的关系 六、卤代烯烃和卤代芳烃 七、多卤代烃的性质
第六章 卤代烃 (Halides)
烃分子中的氢原子被卤素取代而生成的化合物称卤 卤 代烃。卤原子(F、Cl、Br、I)是卤代烃的官能团。卤代烃 代烃 的结构通式： R—X。 在有机体中含卤素的有机物不多。但许多卤代物具有 生理活性。如CH2=CH-CH2-Cl、C6H5-CH2-Cl具有很强的 催泪作用；氯霉素（含Cl）具有杀菌消炎作用；甲状腺素 是一种含碘的有机物。许多卤代烃用作农药、溶剂、制冷 剂、灭火剂、麻醉剂和防腐剂等。
影响S 反应的因素： (3) 影响SN1反应的因素：
（ a） 电子效应 ） 电子效应：烷基的供电子效应及C—H σ,p-超共轭效应有利于稳定碳正离子中间体。 有利于稳定正碳离子的因素就有利于S 有利于稳定正碳离子的因素就有利于 N1。 SN1反应速度：叔卤代烃 > 仲卤代烃 > 伯卤代烃 CH3 CH3 CH3-C-X > CH3-CH-X > CH3CH2-X > CH3-X CH3
3 2 1 1 2 3 4
CH3CHCH2B r CH3
２-甲基-１-溴丙烷
H3C CH CH CH3 4 3 2 1 CH3 B r
2-甲基-3-溴丁烷 3-甲基-2-溴丁烷(错)
CH3CH2CH-CH2CH2CH3 CH2Cl
7 1 6 2 5 3 4 4 3 5
2-乙基-1-氯戊烷 或：3-氯甲基己烷
R—X + AgONO2
叔卤代烃 RCH=CHCH2-X C6H5-CH2-Cl， 室温迅速生成AgX↓
R-O-NO2 + AgX ↓
不同结构的卤代烃卤原子活性不同,产生AgX的速度不同。 伯、仲卤代烃 孤立型(伯、仲) CH2=CH-X(乙烯型)
C6H5-CH2-CH2-Cl， C6H5-Cl 加热才起反应 加热也不反应
CH3 CH3 CH3 CH3 HO
构型转化
OH CH3 CH3 CH3
CH3 Br -BrC + CH3
+Biblioteka Baidu
SN1机理 机理
L-
C L Nu-
C+
Nu-
C Nu + Nu C
50 % 50 %
试剂从正碳离子的两面进攻中心碳原子，形成一对 试剂从正碳离子的两面进攻中心碳原子， 外消旋产物。 外消旋产物。 正碳离子越稳定， 正碳离子越稳定，消旋化程度越大
CH2=CH-CH2
Br Br
溴苯
3-溴丙烯 （烯丙基溴）
CH2Cl
苯氯甲烷 （苄基氯） （氯化苄）
F Cl C Cl Cl
三氯氟甲烷 （氟利昂-11）
2.系统命名：
①选母体：烃作母体，将 -X 和烃中的支链
作为取代基来命名。主链含-X。
②编号：根据最低序列原则将主链编号。 ③配基： 优先基团后列出。
伯卤代烃
2.按C-X键C的类型 仲卤代烃 按 键 的类型
叔卤代烃
CH3CH2Cl CH2=CHCH2Br CH3CHCH3 Cl (CH3)3C-Cl
氟代烃（制法和性质特殊）
3.按X的种类 按 的种类
氯代烃、溴代烃、碘代烃
一卤代烃
CH3CH2Cl 用作局部麻醉剂 HCI3 杀菌及和缓的防腐剂 CF3CHClBr 新型强效低毒麻醉剂 CF2Cl2 （F12）制冷剂
叔丁基正碳离子
OH
_
sp2
Problem 1: Arrange the following compounds in order of increasing SN1 reactivity: C(CH3)3 CH(CH3)2 C(CH3)3 (CH3)3C-C-Br CH3-C-Br (CH3)3C-Br C2H5-C-Br C(CH3)3 CH3 C2H5 A B C D
Inversion of configuration at carbon
碘甲烷碱性水解历程： 碘甲烷碱性水解历程：SN2
S N 2 反应机理： 反应机理： Nu Nu NuNu NuNu Nu Nu Nu
C C C C C
LL L L LL L
L L
由于参加反应涉及两个分子，叫做双分子历程（SN2）。 由于参加反应涉及两个分子，叫做双分子历程（ ）。
2 6 1 7
H3C CH CH CH2 CH3 I
CH2=CH-CH-CH2-Br CH3 CH3 I
CH CH CH3 Cl CH3
2，6-二甲基-3-氯-5-碘庚烷 2 6-3- -53-甲基-4-溴-1-丁烯
5-甲基-1-碘环己烯
卤代芳烃的命名： 卤代芳烃的命名
卤素取代芳环氢时，以芳烃作母体.
乙醇
NC(CH2)4CN + 2NaCl
H3O+ [H]
己二酸
己二胺
通过这个反应，分子中增加了碳原子。且腈中的 CN-可转变成其它官能团。
(3) 被氨基取代 卤代烷与过量氨作用，生成胺。 被氨基取代： 胺 R—X + NH3(过量) ——> R—NH2 + HX
生成的胺是碱,又与HX成盐：R-NH3 X－或写成 RNH2·HX
4.按X的数目 按 的数目
多卤代烃
二、命名
普通命名法; 普通命名法
俗名; 俗名
系统命名法 系统命名法
1.普通命名法: 卤（代）某烃或某烃基卤。
CHCl3 C2H5Cl n-C4H9-Cl
正丁基氯
三氯甲烷 氯乙烷
氯仿 乙基氯
i-C4H9-Cl
异丁基氯 氯乙烯
(CH3)3CBr
叔丁基溴 乙烯基氯
CH2=CHCl
亲核取代反应历程 1. 单分子亲核取代反应历程 N1) 单分子亲核取代反应历程(S
(1) SN1历程 历程 叔卤代烷在碱性溶液中的水解是按单分子历程进行的。 (CH3)3C-Br + OH- ——> (CH3)3C-OH + Br 单分子历程可分为2步： (1) (CH3)3C-Br ——> [(CH3)3C……Br ] —> (CH3)3C+ + Br过渡态 A
2. 双分子亲核取代反应 N2) 双分子亲核取代反应(S (1) SN2历程 历程 如CH3Br的碱性水解:
Bond being made
Bond being broken 快
HO- +
Br
慢
HO
δ−
Br
δ−
HO
Nucleophilic backside attack
Transition state
Problem 1：鉴别 C6H5-CH2-Cl， C6H5-CH2-CH2-Cl， C6H5-Cl。
Problem 2: 1. CH3CH2-Br —
Na HS Na I ONa CH3CO2Na
CH3CH2-SH CH3CH2-I CH3CH2-O
(硫醇) (芳醚) (酯)
(卤素互换反应)
CH3CO2CH2CH3 NH
R—X + H-OH R—X + NaOH
∆
R-OH + HX R—OH + NaX
此反应常用于将-OH引入一些较复杂的分子中，因为 有时直接引入-OH比直接引入-X更为困难.
(2) 被氰基取代 被氰基取代： 卤代烷与NaCN或KCN的醇溶液共热，X被-CN取代， 生成腈。 腈
Cl-CH2CH2CH2CH2-Cl + 2NaCN
C——X
+
X－
(1) 被羟基(-OH)取代 (-OH) (2) 被氰基(-CN)取代 (3) 被氨基(-NH2)取代 (4) 被硝酸根(-ONO2)取代 (5) 被烃氧基(-OR)取代
(1) 被-OH取代 取代： 取代
卤代烃与 NaOH 或 KOH 的水溶液共热，X被-OH取 代，产物为醇。这个反应也叫水解 水解。 醇 水解
Fast δ+ δ− Slow δ+ δ−
叔正碳离子
(2) (CH3)3C+ + OH- —>[(CH3)3C……OH]—>(CH3)3C-OH 过渡态 B 产物 由于在决速步(1)中只有1个叔丁基溴参加反应(仅涉及 C—X键的断裂)，叫做单分子历程（SN1）。 S
HOCH3 CH3 CH3
构型保持