α—氢的卤化反应
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烯烃α氢的卤化
烯烃与卤素在室温可发生双键的亲电加成反应,但在高温(500~600℃)则在双键的α位发生自由基取代反应:
自由基取代反应机制如下:
链引发:
链转移:
链终止:略
为什么不进行自由基加成反应?如果进行自由基加成,则按下式进行:
这时CH3CHCH2X很难碰到卤素进一步反应成CH3CHXCH2X,那末就要可逆回去,失去卤原子,又成为烯烃。而·CH2CH=CH2比较稳定,它本身也很难失去其它原子,只有等待卤素进一步发生反应:
因此烯烃的α氢卤化必需控制在高温、卤素低浓度。这是工业上合成3-氯丙烯的方法。
如果希望在较低温度适于在实验室条件进行烯烃的α氢卤化反应,常用的方法是用溴化试剂N-溴代丁二酰亚胺(N-bromosuccinimide),简称NBS,在光或引发剂如过氧化苯甲酰作用下,在惰性溶剂如CCl4中与烯烃作用生成α-溴代烯烃:
这个反应首先是NBS与反应体系中存在极少量的酸或水气作用,产生少量的溴:
再按如下过程发生反应:
链引发:
链转移:
链终止:略
NBS在CCl4中不溶,真正的反应是在NBS固体表面上发生,反应中生成的溴化氢不断地与NBS反应产生溴,使反应能继续进行,直至NBS用完,反应完成。实际上,NBS犹如一个溴的储存库,只要反应中生成一点溴化氢,它即可与NBS反应产生一点溴,所以在反应体系中始终使溴保持在低浓度,这和上述在高温下丙烯的卤化一样,有利于α氢的取代。
有些不对称烯烃,经常得到混合物,如:
其原因是与反应过程中首先形成CH3CH2CHCH=CH2,再p-π共轭,成CH3CH2CHCHCH2有关,自由基的孤电子分散在p-π共轭体系中的两头碳上,使两头碳上均具部分自由基,因此具有两位反应的性质。
苯甲型化合物也可发生类似的α卤代反应:
如用过量的卤化试剂,可得二卤代物,如:
习题5-25 完成下列反应,写出主要产物(反应物摩尔比1∶1)。 习题5-26 1-辛烯用NBS在过氧化苯甲酰引发下于CCl4中反应得17%3-溴-1-辛烯,44%反-1-溴-2-辛烯和39%顺-1-溴-2-辛烯,解释得到这三种产物的原因,写出反应过程。