大学有机化学重点知识总结卤代烃课件.pptx
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1、 第七章第七章 卤代烃卤代烃前前 言言卤代烃卤代烃:烃分子中的烃分子中的H原子被卤原子取代后的化原子被卤原子取代后的化合物。合物。X7.1 卤代烃的分类卤代烃的分类卤代烃卤代烃饱和卤代烃饱和卤代烃不饱和卤代烃不饱和卤代烃卤代芳烃卤代芳烃烃基结构烃基结构卤原子的数目卤原子的数目卤代烃卤代烃一元卤代烃一元卤代烃三元卤代烃三元卤代烃二元卤代烃二元卤代烃不饱和卤代烃:不饱和卤代烃:氯乙烯氯乙烯 3氯环己烯氯环己烯卤代芳烃:卤代芳烃:氯苯氯苯 苄基溴苄基溴饱和卤代烃:饱和卤代烃:溴溴(代代)环己烷环己烷 1,2二溴乙烷二溴乙烷三氯甲烷三氯甲烷(氯仿氯仿)卤代烃举例卤代烃举例一、卤代烷的分类一、卤代烷的分
2、类 卤代烷:卤代烷:一卤代烷的通式一卤代烷的通式:CnH2n+1X伯卤代烷伯卤代烷(1)仲卤代烷仲卤代烷(2)叔卤代烷叔卤代烷(3)2,2二甲基二甲基1溴丙烷溴丙烷2溴丁烷溴丁烷2甲基甲基2溴戊烷溴戊烷二、卤代烯烃和卤代芳烃的分类二、卤代烯烃和卤代芳烃的分类1 1、乙烯型和苯基型卤代烃乙烯型和苯基型卤代烃 氯乙烯氯乙烯 溴苯溴苯 卤原子直接与卤原子直接与sp2杂化的杂化的C原子相连原子相连p,共轭共轭2 2、烯丙型和苄基型卤代烃烯丙型和苄基型卤代烃 烯丙基溴烯丙基溴 苄基氯苄基氯卤原子与碳碳双键或苯环卤原子与碳碳双键或苯环相隔一个饱和碳原子相隔一个饱和碳原子。3 3、隔离型卤代烃隔离型卤代烃4
3、溴溴1丁烯丁烯 1苯基苯基2溴乙烷溴乙烷卤原子与碳碳双键或苯环相隔两个或多个饱和卤原子与碳碳双键或苯环相隔两个或多个饱和碳原子。碳原子。7.2 卤代烃的命名卤代烃的命名 异丙基异丙基溴溴烯丙基烯丙基溴溴苄基苄基氯氯环己基环己基碘碘1 1、普通命名法、普通命名法烃基烃基的名称的名称 +卤原子卤原子名称名称简单的烃基简单的烃基:2 2、卤代烷的系统命名法、卤代烷的系统命名法烃基烃基作为作为母体,母体,卤原子卤原子作为取代基。作为取代基。卤代烷卤代烷的命名:的命名:(1)母体母体:选择选择最长的碳链作为主链最长的碳链作为主链,根据其,根据其 碳数称碳数称“某烷某烷”;(2)编号编号:遵循遵循“最低系
4、列最低系列”原则;原则;(3)命名命名:遵循遵循“次序规则次序规则”,较优基团后列出。,较优基团后列出。卤代烷的命名卤代烷的命名2甲基甲基3氯氯丁烷丁烷3乙基乙基1溴己烷溴己烷3氯甲基戊烷氯甲基戊烷卤代烷的命名卤代烷的命名2-氯氯乙基环己烷乙基环己烷1-氯氯二环二环2.2.1庚烷庚烷(S)-2-溴溴戊烷戊烷3 3、卤代烯烃的系统命名法、卤代烯烃的系统命名法4溴溴2戊烯戊烯3甲基甲基-6-溴溴环己烯环己烯按照烯烃命名按照烯烃命名 双键是官能团,卤原子是取代基双键是官能团,卤原子是取代基2溴溴3戊烯戊烯 2)卤原子连在芳烃侧链上时,卤原子连在芳烃侧链上时,母体母体:脂肪烃;:脂肪烃;取代基取代基:
5、芳基、卤原子。:芳基、卤原子。3苯基苯基1氯氯丁烷丁烷1苯基苯基3溴溴1丙烯丙烯4 4、卤代芳烃的系统命名法、卤代芳烃的系统命名法4(或对或对)氯氯甲苯甲苯1-氯氯-4-溴溴苯苯1)卤原子直接和苯环相连,卤原子直接和苯环相连,卤原子卤原子是是取代基取代基7.3 7.3 卤代烃的制法卤代烃的制法烷烃烷烃的卤化、的卤化、烯烃烯烃的的卤代、卤代、芳烃芳烃的的卤代卤代。一、一、烃的卤化烃的卤化 P236236二、由不饱和烃制备二、由不饱和烃制备烯烃与烯烃与Br2或或HX的亲电的亲电加加成:成:反马反马反式反式三、由醇制备三、由醇制备常用的常用的卤化卤化试剂:试剂:HX,PX3,PX5,SOCl2(二氯
6、亚砜、二氯亚砜、亚硫酰氯亚硫酰氯)四、卤原子交换四、卤原子交换说明说明说明说明:一般只适用于制备一般只适用于制备伯碘烷伯碘烷;反应可进行的原因是反应可进行的原因是NaI溶于丙酮,而溶于丙酮,而 NaCl(NaBr)不溶于丙酮;不溶于丙酮;反应活性为反应活性为1 2 31 2 3五、氯甲基化五、氯甲基化7.5 卤代烷的化学性质卤代烷的化学性质+-亲核取代亲核取代反应反应 Nu:-B:消除反应消除反应极性共价键极性共价键断裂断裂一、亲核取代反应一、亲核取代反应 亲核取代反应亲核取代反应亲核试剂进攻中心碳原子,亲核试剂进攻中心碳原子,离去基团带着一对电子离去的反应离去基团带着一对电子离去的反应。CX
7、 的极化的极化:亲核试剂亲核试剂,Nu 负电荷或未共用电子对负电荷或未共用电子对 RO-,OH-,CN-,NH3 离去基团离去基团,L1.1.水解反应水解反应 RX ROH卤代烷与卤代烷与强碱水溶液强碱水溶液共热生成醇共热生成醇:NaOHH2O2.2.与醇钠作用与醇钠作用-醇解醇解卤代烷与醇钠在相应的醇溶液中作用生成醚。卤代烷与醇钠在相应的醇溶液中作用生成醚。(1)制备醚的常用方法)制备醚的常用方法-Williamson(威廉姆逊威廉姆逊)合成法合成法(2)反应活性)反应活性:RI RBr RCl RF(3)RX:伯伯卤代烷(仲、叔卤代烷生成烯烃)卤代烷(仲、叔卤代烷生成烯烃)注意:伯卤代烷注
8、意:伯卤代烷3.3.与与氰化钠作用氰化钠作用卤烷与氰化钠(或氰化钾)在醇溶液中加热回流反应,卤烷与氰化钠(或氰化钾)在醇溶液中加热回流反应,生成腈(生成腈(RCN),),称为卤烷的称为卤烷的氰解氰解氰解氰解。注注:a.一般为一般为1RX、烯丙基卤代烃、苄卤;、烯丙基卤代烃、苄卤;叔卤叔卤代烷生成烯烃代烷生成烯烃b.不同卤原子反应活性:不同卤原子反应活性:RIRBrRClRFc.制备增加制备增加一个碳原子一个碳原子有机物常用方法;有机物常用方法;4.4.与与氨作用氨作用-氨解氨解卤烷与氨(卤烷与氨(NH3)作用生成有机胺,卤原子被氨基)作用生成有机胺,卤原子被氨基取代,称为氨解反应。取代,称为氨
9、解反应。取代取代1个卤原子需要两个氨分子,其中一分子生成铵盐个卤原子需要两个氨分子,其中一分子生成铵盐胺作为亲核试剂与卤代烃发生取代反应,胺作为亲核试剂与卤代烃发生取代反应,生成仲胺、叔胺和季铵碱生成仲胺、叔胺和季铵碱 5.5.卤离子的交换反应卤离子的交换反应 P242P242(63%)在在丙酮丙酮溶液中,溶液中,RCl和和RBr分别与分别与NaI反应,生成反应,生成RI。反应活性反应活性:伯卤伯卤仲卤仲卤叔卤叔卤溶于丙酮溶于丙酮不溶于丙酮不溶于丙酮用途用途:检验氯代烷和溴代烷检验氯代烷和溴代烷6.6.与硝酸银作用与硝酸银作用卤代烷与卤代烷与AgNO3的的乙醇乙醇溶液作用可得到硝酸酯和卤溶液作
10、用可得到硝酸酯和卤化银沉淀。化银沉淀。是氧原子在进攻不是氮原子是氧原子在进攻不是氮原子AgCl 为为白色白色沉淀沉淀AgBr 为为淡黄淡黄色沉淀色沉淀AgI 为为黄色黄色沉淀沉淀苄卤苄卤烯丙基卤烯丙基卤 R3C-X R2CH-X RCH2-X 乙烯基卤乙烯基卤立即立即几分钟几分钟出现出现 才能才能出现出现无无用于卤化物鉴别用于卤化物鉴别不同卤原子不同卤原子:R-I R-Br R-Cl 不同烃基:不同烃基:练习练习7.与炔钠的反应与炔钠的反应 是制备高级炔烃的方法,只有是制备高级炔烃的方法,只有伯卤代烃伯卤代烃适合适合反应;因炔钠是强碱,仲和叔卤代烃生成烯反应;因炔钠是强碱,仲和叔卤代烃生成烯烃
11、。烃。乙烯型卤代烃不反应乙烯型卤代烃不反应。总之,以上亲核取代反应,总之,以上亲核取代反应,乙烯型卤代烃乙烯型卤代烃都不反应。都不反应。二、消除反应二、消除反应 消除消除:从从C原子上脱去卤原子,从原子上脱去卤原子,从C原子上脱去氢原子,形成不饱和键的反应原子上脱去氢原子,形成不饱和键的反应,消除,简称消除,简称消除消除。消除反应消除反应:在一个分子中脱去两个原子或基团的反应在一个分子中脱去两个原子或基团的反应1.1.脱卤化氢脱卤化氢 P243P243卤代烃与卤代烃与NaOH(KOH)的的醇溶液醇溶液作用时,脱去作用时,脱去卤素与卤素与-碳原子上的氢原子而生成碳原子上的氢原子而生成烯烃烯烃烯烃
12、烯烃。注意:注意:消除消除是醇液,是醇液,水解水解是水液。是水液。注意区分反应条件及结果注意区分反应条件及结果注注:a.消除反应的活性:消除反应的活性:3RX 2RX 1RX b.对于含不同对于含不同H的的RX,消除方向遵循消除方向遵循Saytzeff(萨伊切夫)(萨伊切夫)规则:规则:生成双键生成双键C原子上原子上取代较多的烯烃取代较多的烯烃(81%)(19%)(80%)(20%)制备烯烃的一种方法制备烯烃的一种方法 Saytzeff 烯烃烯烃若能形成共轭体系,以形成稳定的共轭体系若能形成共轭体系,以形成稳定的共轭体系为主要产物。为主要产物。注意不是脱含注意不是脱含H少的碳上的少的碳上的Hc
13、.邻二卤代烷脱卤化氢邻二卤代烷脱卤化氢2.2.脱卤素脱卤素 保护保护 C=C,或分离提纯烯烃。或分离提纯烯烃。邻二卤代物在锌粉作用下加热,脱掉卤原子而邻二卤代物在锌粉作用下加热,脱掉卤原子而生成烯烃。生成烯烃。三、与活泼金属反应三、与活泼金属反应键键有机金属化合物中,有机金属化合物中,烃基具有烃基具有很强很强的的亲核性亲核性和碱性和碱性卤代烃能与某些活泼金属发生反应,生成有机卤代烃能与某些活泼金属发生反应,生成有机金属化合物金属化合物(金属原子直接与碳原子相连接的化金属原子直接与碳原子相连接的化合物合物)。Victor Grignard 和和 Paul Sabatier 共享共享1912年诺贝
14、尔化学奖。年诺贝尔化学奖。反应活性:反应活性::RI RBr RCl RF1 2 3溶剂溶剂:乙醚、四氢呋喃乙醚、四氢呋喃(THF)络合物络合物烃基卤化镁烃基卤化镁Grignard(格氏格氏)试剂试剂1.1.与镁反应与镁反应 Grignard试剂的特点试剂的特点P264P264 与空气中的与空气中的O2作用。作用。与含活泼氢的化合物作用,被分解为与含活泼氢的化合物作用,被分解为RH。Grignard试剂的特点试剂的特点 生成生成醇、酸醇、酸等一系列化合物。所以等一系列化合物。所以RMgX在有在有机合成上用途极广。机合成上用途极广。与醛、酮、酯、二氧化碳、环氧乙烷等反应与醛、酮、酯、二氧化碳、环
15、氧乙烷等反应易与活泼的卤代烃发生易与活泼的卤代烃发生偶联反应偶联反应。活泼的卤代烃活泼的卤代烃:烯丙基卤、苄基卤烯丙基卤、苄基卤7.6 亲核取代反应机理亲核取代反应机理亲核取代反应机理亲核取代反应机理SN2 SN1 一、双分子亲核取代反应一、双分子亲核取代反应(SN2)机理机理反应速率:反应速率:=kCH3BrOH1.动力学研究动力学研究 由此可见,这是一个动力学由此可见,这是一个动力学二级反应二级反应。其反。其反应速率与溴甲烷和碱的浓度成正比。应速率与溴甲烷和碱的浓度成正比。过渡态过渡态2.反应历程反应历程 一步完成一步完成E反应进程反应进程能能量量3.3.溴甲烷水解反应的能量曲线溴甲烷水解
16、反应的能量曲线 4.SN2反应的立体化学反应的立体化学 SN2反应的立体化学特征:反应的立体化学特征:构型反转构型反转(亦称亦称Walden转化转化)(S)2碘辛烷碘辛烷(R)2碘碘(128I)辛烷辛烷构型反转构型反转SN2反应的立体化学特征为中心反应的立体化学特征为中心C原子的原子的构型反转。构型反转。大风中的雨伞大风中的雨伞构型反转构型反转5.SN2反应的特点反应的特点(2)立体化学过程:立体化学过程:Nu背面进攻背面进攻,构型发生反转。构型发生反转。(1)SN2历程的特征:历程的特征:一步进行的双分子历程。一步进行的双分子历程。反应速率:反应速率:=k CH3)3CBr 二、单分子亲核取
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