卤代烃及亲核取代反应讲稿.ppt
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1、关于卤代烃及亲核取代反应第一页,讲稿共九十六页哦8.7 卤代烯烃和卤代芳烃8.8卤代烃与有机金属化合物的交叉偶联反应第二页,讲稿共九十六页哦8.1 8.1 卤代烃的分类和命名卤代烃的分类和命名8.1.1 分类分类卤代烃烃类分子中一个或多个氢原子被卤原子取代的化合物。OIIOHIICH2CHCOOHNH2甲状腺素第三页,讲稿共九十六页哦烃基结构的不同可将卤代烃分为饱和卤代烃、不饱和卤烃基结构的不同可将卤代烃分为饱和卤代烃、不饱和卤代烃以及卤代芳烃代烃以及卤代芳烃 饱和卤代烃CH3Cl不饱和卤代烃CH2=CH-CH2Cl卤代芳烃Br第四页,讲稿共九十六页哦卤素的数目,又可将卤代烃分为一、二和多卤代
2、烃卤素的数目,又可将卤代烃分为一、二和多卤代烃 一卤代烃:如I二卤代烃:如多卤代烃:如BrBrCH2=CH-C-CH3ClClCH2CH2BrCH2CH2CH2CHBr3F2C=CF2CF3Br第五页,讲稿共九十六页哦卤素所连碳的类型可分为伯、仲、叔卤代烃卤素所连碳的类型可分为伯、仲、叔卤代烃 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):如如如CH3CH3CH3CH3CH2BrCH3CHCH3CH3-C-I第六页,讲稿共九十六页哦8.1.2 命名命名1.1.普通命名法普通命名法 简单的卤代烃可以把烷基做母体,称卤某烃;也可以看作是烃基的卤代物 BrClCH3CH3-
3、CH-CH3CH3-C-CH3异溴丙烷或异丙基溴三级氯或叔丁基氯丁烷第七页,讲稿共九十六页哦2.系统命名法系统命名法选择含有卤素原子的最长碳链为主链选择含有卤素原子的最长碳链为主链,卤素和支链作为取代基卤素和支链作为取代基.主链上的支链和卤原子排立主链上的支链和卤原子排立,按按“较优较优”基团列在后的原则基团列在后的原则.两个或多个相同的卤素时两个或多个相同的卤素时,在卤素前冠以二在卤素前冠以二,三三,.,.当有多个不相同卤素时,按氟、氯、溴、碘次序当有多个不相同卤素时,按氟、氯、溴、碘次序。CH3CH2CH2ClCH3CHCH3ClCH3CCH3CH3ClCH3CH2CHCHCH2CH3CH
4、3Br1-氯丙烷 2-氯丙烷 2-甲基-2-氯丙烷 3-甲基-4-溴己烷第八页,讲稿共九十六页哦BrCH2CHFCHCH2ICH32-甲基-3-氟-4-溴-1-碘丁烷CH3CHCH2CH-CHCH3ClCH3Cl123 4565-甲基-2,4-二氯己烷错误CH3CHCH2CH-CHCH3ClCH3Cl1234562-甲基-3,5-二氯己烷正确第九页,讲稿共九十六页哦CH2CH2CCH2CH3BrCH3CH2C=CCH3H(CH3)2CHClCH3(S)-3-甲基-1-溴戊烷(E)-4-甲基-3-乙基-2-氯-2-戊烯ClCH2Cl反-1-氯甲基-4-氯环己烷R or SE or Z顺,反第十页
5、,讲稿共九十六页哦8.28.2卤代烷的物理性质及波谱特征卤代烷的物理性质及波谱特征1.1.物理性质物理性质在室温下,含1-3个碳原子的一氟代烷,含1-2个碳原子的氯代烷和溴甲烷为气体,其余的一卤代烷为液体,高级卤代烷为固体。CF3BrCH3Br第十一页,讲稿共九十六页哦卤原子是电负性比较大的原子,不是亲水基团,卤代烷都不溶于水而溶于有机溶剂。分子中卤原子数目增多,熔、沸点升高。卤代烷的密度大于1(除一氯代烷),并随烃基加长而减小第十二页,讲稿共九十六页哦2.2.波谱特征波谱特征 红外特征吸收峰是CX键的振动吸收,都在指纹区,其中CF 键的吸收频率在14001000 cm-1,CCl键为8006
6、00 cm-1,CBr 键为600500 cm-1,而CI 键的吸收频率在500 cm-1附近。红外光谱 C-X第十三页,讲稿共九十六页哦溴乙烷的红外光谱C-Br第十四页,讲稿共九十六页哦核磁共振谱核磁共振谱1H-NMR谱中,卤素电负性较大,因此与卤素直接相连的碳上的氢的化学位移谱中,卤素电负性较大,因此与卤素直接相连的碳上的氢的化学位移移向低场移向低场 第十五页,讲稿共九十六页哦8.3 卤代烷的制备卤代烷的制备1.1.烃的卤代烃的卤代在光、高温或自自由基引发下在光、高温或自自由基引发下,烷烃可直接和卤素发生烷烃可直接和卤素发生反应反应,大多得到混合物。实验室可用此法制备烯丙基卤大多得到混合物
7、。实验室可用此法制备烯丙基卤代烷和苯甲基卤代烷。代烷和苯甲基卤代烷。CH2CH3Cl2CHClCH3+光照CH3CH2CH=CH2Cl2CH3CHCH=CH2Cl,500第十六页,讲稿共九十六页哦2.2.不饱和烃和卤化氢或卤素加成不饱和烃和卤化氢或卤素加成第十七页,讲稿共九十六页哦 3.3.从醇制备从醇制备醇与氢卤酸醇与氢卤酸醇与卤化磷CH3CH2CHCH3 +CH3CH2CHCH3 +P(OH)3PBr3OHBrOH +Br +H2OBrH回 流,6h74%第十八页,讲稿共九十六页哦醇与亚硫酰氯醇与亚硫酰氯ROHRClSOCl2SO2+HCl+第十九页,讲稿共九十六页哦8.4 卤代烷的化学性
8、质卤代烷的化学性质CX-+C-X键是极性共价键C-X键在化学反应过程中有更大的极化度;CH3CH2ClCH3CH2BrCH3CH2I偶极距 2.05 D2.03D1.91DC-X键能比较小,化学性质活泼。C-X是官能团,反应发生在C-X键上第二十页,讲稿共九十六页哦8.4.1 亲核取代反应亲核取代反应亲核取代反应亲核取代反应(SN)由亲核试剂进攻而引起的取代反应由亲核试剂进攻而引起的取代反应Nu-RXR-NuX+RX反应物(底物)Nu-亲核试剂(具有亲正电的性质),带有孤对电子的原子或离子。如:HO-,RO-等。X-离去基团.第二十一页,讲稿共九十六页哦 1.1.水解反应水解反应(Nu=H2O
9、)RXOH2ROHHX+生成醇,反应可逆.强碱(KOH,NaOH)水溶液和卤烷共热水解,加快反应进程.RXNaOHROHNaX+第二十二页,讲稿共九十六页哦一般来讲,不用卤代烷来制备醇一般来讲,不用卤代烷来制备醇,也有合成中先引入卤素也有合成中先引入卤素,水水解引入羟基解引入羟基CH3OClNaOH,H2O4hr,25CH3OOH92%OH2CH3OCH3OCH-CHCO2CH3BrBrCH3OCH3OCH-CHCO2CH3OH Br10010min92%第二十三页,讲稿共九十六页哦2.2.与氰化钠作用与氰化钠作用(Nu=CN-)RXNaCNRCNNaX+增长碳链的方法.变为羧基等官能团(CH
10、2O)nClHCH2ClNaCNCH2CNCH2CNH+,H2OCH2COOH第二十四页,讲稿共九十六页哦3.3.与醇钠作用与醇钠作用(Nu=RO-)NaXRXRONaROR+Williamson醚合成法;RX伯卤烷。ONaBrO+第二十五页,讲稿共九十六页哦4.与氨作用与氨作用(Nu=NH3)RXNH3RNH2.HXNH3RNH2NH4X+亲核性:氨水,醇 二级胺,三级胺生成第二十六页,讲稿共九十六页哦5.与硝酸银作用与硝酸银作用(Nu=NO3-)RXAgNO3C2H5OHRONO2AgX+卤代烷在醇溶剂中与硝酸银作用生成硝酸酯和卤化银沉淀 反应活性次序:叔卤烷仲卤烷伯卤烷.用于卤烷的定性分
11、析.第二十七页,讲稿共九十六页哦6.卤离子互换反应卤离子互换反应(Nu=I-)RBr+NaIRI+NaBrRCl+NaIRI+NaCl丙酮丙酮卤素相同、烃基结构不同的卤代烷,其活性顺序为:123。此反应也可用于鉴别卤代烃,反应最快的是伯卤代烷,其次是仲卤代烷,反应最慢的是叔卤代烷。第二十八页,讲稿共九十六页哦总结总结R-XROHRORR-CNR-NH2OH2NaOH,NaORNaCNNH3R-RRCOORRCCRRCOONaRCCNaNa-RR-O-NO2AgXAgNO3+第二十九页,讲稿共九十六页哦8.4.2 消除反应消除反应消除反应是指从有机分子中消去简单小分子(如消除反应是指从有机分子中
12、消去简单小分子(如 H H2 2O O,HXHX,NHNH3 3等)等)的反应的反应 XHHX第三十页,讲稿共九十六页哦1.脱卤化氢脱卤化氢 R-CH-CH2C2H5OHR-CH=CH2 +H2O +NaXHXNaOH具有-H的卤代烷在强碱的作用下,可以发生消除反应,生成烯烃 第三十一页,讲稿共九十六页哦如果分子内含有几种-H时,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,这一经验规则称Saytzeff规则。Saytzeff规则CH3-CH-CH-CH2CH3CH=CHCH3 +CH3CH2CH=CH2HBr HKOHCH3CH-C-CH2HHCH3BrCH3CH=C-CH3
13、 +CH3CH2-C=CH2CH3CH3C2H5ONa,C2H5OH25C2H5OH81%19%80%20%第三十二页,讲稿共九十六页哦烃基结构不同的卤代烷进行消除时,活性顺序为:321竞争反应是指相同的反应物在相同的条件下,可发生二个或多个不同的反应,生成多个不同产物的反应。当碱(如OH-)进攻卤代烷的-C时,则发生取代反应,碱进攻-H时,则发生-消除反应。竞争反应第三十三页,讲稿共九十六页哦+-_-_取代反应消除反应C=CHOHCCHXOHXHXCC竞争反应第三十四页,讲稿共九十六页哦2.脱卤素脱卤素 邻二卤代烷可以脱卤化氢生成炔烃或共轭烯烃,也可邻二卤代烷可以脱卤化氢生成炔烃或共轭烯烃,
14、也可以脱卤素得到烯烃以脱卤素得到烯烃 CH3CH-CHCH3CH3CH=CHCH3ZnNaI-Br Br乙醇或丙酮,80%CCCC第三十五页,讲稿共九十六页哦8.5 饱和碳原子上的亲核取代反应机理饱和碳原子上的亲核取代反应机理XNu-NuX+CH3Br+OHROH+Br =CH3BrOH(CH3)3CBr+OH (CH3)3COH+Br =(CH3)3CBr底物的浓度 碱的浓度 反应的级数 第三十六页,讲稿共九十六页哦8.5.1 双分子亲核取代反应双分子亲核取代反应(SN2)CH3Br+OHROH+Br =CH3BrOH OHBrHHHCCOHHHHCHOH-Br-HH-+-过渡态构型反转:瓦
15、尔登反转第三十七页,讲稿共九十六页哦SN2反应的特点:反应的特点:反应一步完成反应一步完成 反应速度与反应物及亲核试剂的反应速度与反应物及亲核试剂的 浓度都有关浓度都有关.动力学表现为二级反应动力学表现为二级反应经经SN2反应得到的产物,构型反应得到的产物,构型100%翻转,翻转,即发生即发生walden转化。转化。第三十八页,讲稿共九十六页哦OH-+CH3-BrHO-CH3+Br-CHOBrHHH-EaH势能反应进程溴甲烷碱性水解反应进程势能曲线 第三十九页,讲稿共九十六页哦8.5.2 单分子亲核取代反应单分子亲核取代反应(SN1)CH3CH3CH3BrOH-CH3CH3CH3OHBr+水解
16、=k(CH3)3CBr第四十页,讲稿共九十六页哦反应机理反应机理(分二步分二步)第一步:CH3CH3CH3Br CH3CH3CH3BrCH3CH3CH3Br过渡态慢.+第二步:CH3CH3CH3OH-CH3CH3CH3OHCH3CH3CH3OH+过渡态快.第四十一页,讲稿共九十六页哦(CH3)3C-Br(CH3)3C-+-(CH3)3C+Br+OH-(CH3)3C(CH3)3C-+Ea1Ea2势能反应进程BrOHHOH叔丁基溴SN1水解反应的反应进程势能曲线+第四十二页,讲稿共九十六页哦单分子亲核取代反应单分子亲核取代反应(SN1)特点特点在亲核取代反应中,在决速步骤中发生共价键变化的只有一种
17、分子,把这种反应称为单分子反应历程(SN1)A.反应分二步进行 B.反应速度只与反应物浓度有关;C.反应有碳正离子产生。可以得到“构型保持”和“构型转化”两种产物(卤代烃中卤素所连的碳为手性碳,经SN1反应后,得到的产物基本上是外消旋化的)。有重排产物(SN1 反应的标志).。第四十三页,讲稿共九十六页哦CCH3HC6H5HOCH3CH5C6Br构型保持构型转化H+OH-CH3CH5C6OHH+(R)-1-苯基乙醇(S)-1-苯基乙醇(S)-溴代乙苯+Br-49%51%CCH3-C-CH2BrCH3CH3CH3-C-CH2CH3CH3+C2H5OHCH3-C-CH2CH3CH3CH3-C-CH
18、2CH3CH3OC2H5+1。3C+_Br-重排第四十四页,讲稿共九十六页哦8.5.3 邻近基团参与邻近基团参与CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2+Cl-OHClOHClOO同一分子内一个基团参与并制约另一基团发生的反应,称为邻近基团参与(简称邻基参与)。只要两个基团处于反式共平面,其位置适当,都可发生邻基参与反应。第四十五页,讲稿共九十六页哦2-溴丙酸在很稀的碱溶液中,水解生成2-羟基丙酸,其反应动力学表现为一级反应,即SN1反应,但其构型确是100%保持。CCOOHHH3CBrNaOHCCOOHHH3COH(S)-2-溴丙酸 (S)-2-羟基丙酸 SN1构型100%保持。?第四
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