第八章__卤代烃PPT讲稿.ppt
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1、第八章_卤代烃第1页,共61页,编辑于2022年,星期三烃分子中一个或多个氢原子被卤原子取代而生成的化合物烃分子中一个或多个氢原子被卤原子取代而生成的化合物称为卤代烃称为卤代烃R-X因因C-X键是极性键,性质较活泼,能发生多种化键是极性键,性质较活泼,能发生多种化学反应转化成各种其他类型的化合物,所以卤代烃是学反应转化成各种其他类型的化合物,所以卤代烃是有机合成的重要中间体,在有机合成中起着桥梁的作有机合成的重要中间体,在有机合成中起着桥梁的作用用第2页,共61页,编辑于2022年,星期三第一节第一节 卤代烃的分类、命名和同分异构卤代烃的分类、命名和同分异构一、分类一、分类 按所含卤原子的多少
2、分按所含卤原子的多少分一卤代烃、一卤代烃、二卤代烃、多卤代烃二卤代烃、多卤代烃偕二卤代物偕二卤代物邻二卤代物邻二卤代物CXRRXCXRRCRXRRHCCHXRHCCHCH2XRHCCHCH2CH2X乙乙烯烯式式烯烯丙丙式式孤孤立立式式 按所连烃基的类型分按所连烃基的类型分卤代烷烃、卤代烷烃、卤代烯烃、卤代芳烃卤代烯烃、卤代芳烃XCH2X第3页,共61页,编辑于2022年,星期三 按所连碳的类型分按所连碳的类型分伯(伯(伯(伯(1 10 0)卤代烷)卤代烷)卤代烷)卤代烷仲(仲(仲(仲(2 20 0)卤代烷)卤代烷)卤代烷)卤代烷叔(叔(叔(叔(3 30 0)卤代烷)卤代烷)卤代烷)卤代烷RCH
3、2XCHXRRCXRRR二、命名二、命名总是将卤素作为取代基按相应的烃命名总是将卤素作为取代基按相应的烃命名H3CC H2C HC H2C lC H2C H3H3CC HB rC H34512C HC H312342-乙乙基基-1-氯氯丁丁烷烷4-溴溴-2-戊戊烯烯三、同分异构三、同分异构较相应的烃增加较相应的烃增加卤素的位置异构卤素的位置异构第4页,共61页,编辑于2022年,星期三第二节第二节 卤代烃的物理性质卤代烃的物理性质形形 态:态:R-Br(1C)R-Cl(1-2C)R-F(1-3C)气体气体 其他一般为液体,高级为固体其他一般为液体,高级为固体沸沸 点:点:RI RBr RCl
4、RF;直链;直链支链支链比比 重:重:RF、RCl 1,卤原子增加,卤原子增加,d增大增大溶解性:不溶于水(虽有极性,但不与水形成溶解性:不溶于水(虽有极性,但不与水形成H-键)键)易溶于有机溶剂易溶于有机溶剂极极 性:性:RF RCl RBr RI 可极化性:可极化性:RI RBr RCl RF第5页,共61页,编辑于2022年,星期三第三节第三节 卤代烃的化学性质卤代烃的化学性质 键 CF CH CCl CBr CI 键能KJ/mol 485 414 339 285 218CX 键为极性共价键,碳带部分正电荷,易受带负电荷或孤电子对的键为极性共价键,碳带部分正电荷,易受带负电荷或孤电子对的
5、试剂的进攻,且试剂的进攻,且 CX 键的键能(键的键能(CF除外)都比除外)都比CH键小,故键小,故CX 键断裂而发生各种亲核取代反应;受卤素吸电子的影响,键断裂而发生各种亲核取代反应;受卤素吸电子的影响,及及H具有一定的酸性,被碱进攻而发生消除反应具有一定的酸性,被碱进攻而发生消除反应第6页,共61页,编辑于2022年,星期三一、亲核取代反应(一、亲核取代反应(Nucleophilic Substitution ReactionNucleophilic Substitution Reaction)HO、RO、CN、NO3、H2O、NH3等带负电荷或孤电子对等带负电荷或孤电子对具有亲核性的试剂
6、称为亲核试剂,由亲核试剂进攻引起的取代具有亲核性的试剂称为亲核试剂,由亲核试剂进攻引起的取代反应称为亲核取代反应(常用反应称为亲核取代反应(常用SN表示)表示)反应活性:反应活性:RI RBr RCl第7页,共61页,编辑于2022年,星期三1.水解反应水解反应 RCH2X +NaOH RCH2OH +NaXH2ONaOHNaOH可使反应加速并使反应完全,可使反应加速并使反应完全,制一般醇无实际价值,制一般醇无实际价值,2 20 0、3 30 0卤代烃易发生消除副反应卤代烃易发生消除副反应RCH2X +NaCN RCH2CN +NaXROH2.氰解反应氰解反应 3.氨解反应氨解反应 RX +N
7、H3 RNH2 +NH4XRX +RNH2 R2NH +R2NH+X-这是制备胺的重要方法,但因生成的胺仍具有亲核性可继续与卤代烃这是制备胺的重要方法,但因生成的胺仍具有亲核性可继续与卤代烃反应往往得到混合物,使氨过量可得反应往往得到混合物,使氨过量可得RNH2这是增长碳链的重要方法,氰可转化为羧酸、酰胺、胺等这是增长碳链的重要方法,氰可转化为羧酸、酰胺、胺等第8页,共61页,编辑于2022年,星期三4.醇解反应(与醇钠的反应)醇解反应(与醇钠的反应)RX +NaOR ROR+NaX醇醇这是制备混和醚的重要方法,这是制备混和醚的重要方法,20、30卤代烃易发生消除反应卤代烃易发生消除反应5.与
8、硝酸银的反应与硝酸银的反应RX +AgNO3 RONO2+AgX醇醇不同类型的不同类型的RX生成生成AgX的颜色和速率不同,借此可鉴别卤代烃的颜色和速率不同,借此可鉴别卤代烃反应活性:反应活性:R3C-X R2CH-X RCH2X;R-I R-Br R-ClC=C-X不反应不反应烯丙式、苄式与烯丙式、苄式与30相当相当第9页,共61页,编辑于2022年,星期三6.置换反应置换反应NaI溶于丙酮,溶于丙酮,NaBr、NaCl不溶,有利于反应的进行;不溶,有利于反应的进行;I可置换可置换Cl和和Br;Br可置换可置换Cl二、消除反应二、消除反应(Elimination Reaction)从分子中脱
9、去一个简单分子(从分子中脱去一个简单分子(H2O、NH3、HX等)生成不饱和等)生成不饱和键的反应称为消除反应,用键的反应称为消除反应,用E E表示表示卤代烃与卤代烃与NaOH(KOH)的醇溶液作用时,脱去卤素与)的醇溶液作用时,脱去卤素与碳原子上的氢生成烯烃碳原子上的氢生成烯烃第10页,共61页,编辑于2022年,星期三R-CH-CH2 +NaOHR-CH=CH2 +NaX +H2OHX醇醇XXHH+2 Na OH+2 Na X +2 H2O乙 醇消除反应的活性消除反应的活性:3RX 2RX 1RX3RX 2RX 1RX消除反应的取向消除反应的取向CH3CH2-C-C H3CH3BrK O
10、H,乙醇CH3CH=CCH3CH2CH=CH2C H3C H3+71%29%Sayzeff规则规则:主要产物是双键碳上烃基较多的烯烃主要产物是双键碳上烃基较多的烯烃第11页,共61页,编辑于2022年,星期三三、与金属的反应三、与金属的反应卤代烃能与某些金属发生反应,生成金属原子直接与碳原子相卤代烃能与某些金属发生反应,生成金属原子直接与碳原子相连接的化合物连接的化合物有机金属化合物有机金属化合物RX +Mg RMgX(Grignard试剂)试剂)醚醚1.与金属镁的反应与金属镁的反应醚既是溶剂,又是稳定化剂醚既是溶剂,又是稳定化剂反应活性反应活性烯丙式、苄式、烯丙式、苄式、30 20 10 乙
11、烯式;乙烯式;RI RBr RCl RF低温、稀溶液方可得到相应格式试剂低温、稀溶液方可得到相应格式试剂Ph-X、C=C-X则需则需I或或Br化物化物高沸点溶剂下才能反应高沸点溶剂下才能反应H2C CHCH2MgClH2C CHCH2Cl+H2C CHCH2CH2CH CH2Et2OClBr+ClBrMgMg第12页,共61页,编辑于2022年,星期三 性质与应用性质与应用活泼活泼H测定:测定:CH4CH3MgI+A-H定量定量制备增加一个制备增加一个碳的羧酸碳的羧酸格氏试剂非常活泼,能起多种化学反应格氏试剂非常活泼,能起多种化学反应制备、使用过程中制备、使用过程中注意隔绝湿气、选注意隔绝湿气
12、、选择溶剂择溶剂第13页,共61页,编辑于2022年,星期三与羰基等加成制备醇、酮:与羰基等加成制备醇、酮:第14页,共61页,编辑于2022年,星期三3RMgCl +AlCl32RMgCl +CdCl2R2Cd +2MgCl24RMgCl+SnCl4R4Sn+4MgCl2R3Al +3MgCl22.与金属钠的反应(与金属钠的反应(Wurtz Wurtz 武兹反应)武兹反应)2RX +2 Na RR +2NaX3.与金属锂的反应与金属锂的反应C4H9X+2 LiC4H9Li+LiX石 油 醚2RLi +CuIR2CuLi +Li I无水乙醚R2CuLi+R XR R +RCu+LiX可是最好是
13、RCH=CHXR1 23、R X1、,与金属卤化物作用得到烷基金属:与金属卤化物作用得到烷基金属:第15页,共61页,编辑于2022年,星期三四、卤代烃的还原反应四、卤代烃的还原反应还原剂:还原剂:LiAlH4 (氢化铝锂)、氢化铝锂)、NaBH4 (硼氢化钠)、硼氢化钠)、H2 +Ni、Na +NH3、Zn/HClCHClCH3CH CH3D+LiAlD4T H FClCH2H2/pdCH3 催催化化氢氢解解卤代烃可以被多种还原剂还原为烃卤代烃可以被多种还原剂还原为烃RX +还原剂还原剂 RH或或NaBH4CH3CH=CHBr CH3CH=CH2 LiAlH4第16页,共61页,编辑于202
14、2年,星期三第四节第四节 亲核取代反应机理及其影响因素亲核取代反应机理及其影响因素RX +Nu RNu +XV=K RCH2Br OH -RCH2Br+OHRCH2OH+Br-V=K CH3 3C Br()C H3CCH3CH3BrCH3CC H3C H3OH+OH-+Br-动力学、立体化学研究结果表明:卤代烃的水解反应有两种不同动力学、立体化学研究结果表明:卤代烃的水解反应有两种不同的反应机理的反应机理,即双分子亲核取代和单分子亲核取代,即双分子亲核取代和单分子亲核取代第17页,共61页,编辑于2022年,星期三一、双分子亲核取代机理一、双分子亲核取代机理(bimolecular mecha
15、nism S SN N2 2)亲核试剂从离去基亲核试剂从离去基团背面进攻中心团背面进攻中心C,受排斥最小,受排斥最小新键的形成与旧键新键的形成与旧键的断裂同步进行,的断裂同步进行,不经历中间体,两不经历中间体,两分子同时参与完成分子同时参与完成过渡态高度拥挤、过渡态高度拥挤、极不稳定极不稳定第18页,共61页,编辑于2022年,星期三 SN2过程中的立体化学情况:构型翻转过程中的立体化学情况:构型翻转Walden转化转化第19页,共61页,编辑于2022年,星期三 SN2过程中的能量变化情况过程中的能量变化情况溴甲烷水解溴甲烷水解能观察到能观察到?第20页,共61页,编辑于2022年,星期三二
16、、单分子亲核取代机理二、单分子亲核取代机理(unimolecular mechanism S SN1)旧键断裂与新键形成旧键断裂与新键形成分步进行,经历碳正分步进行,经历碳正离子中间体,第一步离子中间体,第一步为控制步骤,一种分为控制步骤,一种分子参与子参与卤代烃的卤代烃的CX键发生键发生离解,形成具有一定离解,形成具有一定稳定性、可适当停留稳定性、可适当停留的活性中间体,然后的活性中间体,然后与亲核试剂结合与亲核试剂结合第21页,共61页,编辑于2022年,星期三 SN1过程中的立体化学情况:部分翻转、部分保持过程中的立体化学情况:部分翻转、部分保持消旋化消旋化由旋光性的反应物得到没有旋光性
17、的产物,称为消旋化,是由旋光性的反应物得到没有旋光性的产物,称为消旋化,是SN1反应的立体化学特征反应的立体化学特征第22页,共61页,编辑于2022年,星期三第23页,共61页,编辑于2022年,星期三 SN1过程中的能量变化情况过程中的能量变化情况第24页,共61页,编辑于2022年,星期三 SN1过程中的重排现象过程中的重排现象第25页,共61页,编辑于2022年,星期三SN1 SN2 单分子反应 双分子反应 V=K R-X V=K R-X Nu:两步反应 一步反应 有中间体碳正离子生成 无中间体生成 构型翻转+构型保持 构型翻转(瓦尔登转化)有重排产物 无重排产物 SN1机理与机理与S
18、N2机理的对比机理的对比第26页,共61页,编辑于2022年,星期三三、影响亲核取代反应的因素及其影响规律三、影响亲核取代反应的因素及其影响规律 烃基的种类、离去基团的种类、试剂的亲核性强弱以及溶剂的烃基的种类、离去基团的种类、试剂的亲核性强弱以及溶剂的极性等都将对取代反应产生影响极性等都将对取代反应产生影响 1)对对S SN1的影响的影响1.烃基结构的影响烃基结构的影响第27页,共61页,编辑于2022年,星期三卤代烃发生卤代烃发生S SN1反应的活性反应的活性:30、苄式、烯丙式、苄式、烯丙式20 10 甲基卤甲基卤乙烯式、芳核式、桥式乙烯式、芳核式、桥式第28页,共61页,编辑于2022
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