第1章卤化优秀PPT.ppt
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1、第1章卤化现在学习的是第1页,共99页 章节简介章节简介第一章第一章 卤化反应卤化反应第二章第二章 烃化反应烃化反应第三章第三章 酰化反应酰化反应第四章第四章 缩合反应缩合反应第五章第五章 重排反应重排反应第六章第六章 氧化反应氧化反应第七章第七章 还原反应还原反应第八章第八章 合成设计原理合成设计原理现在学习的是第2页,共99页第一章第一章 卤化反应卤化反应现在学习的是第3页,共99页重点内容:重点内容:1、掌握卤化反应机理(亲电加成、掌握卤化反应机理(亲电加成、亲电取代、亲亲电取代、亲核取代、自由基反应核取代、自由基反应)2、熟悉常见的卤化试剂及适用范围、熟悉常见的卤化试剂及适用范围3、掌
2、握课堂讲授的例题和习题掌握课堂讲授的例题和习题:反应底物、反应:反应底物、反应条件、反应试剂、反应的主产物条件、反应试剂、反应的主产物4、了解卤化反应的应用、了解卤化反应的应用现在学习的是第4页,共99页概概述述 定义:有机化合物分子中引入卤素原子定义:有机化合物分子中引入卤素原子(X)(X)的反应称卤化反的反应称卤化反 应。应。用途:制备特定活性化合物;用途:制备特定活性化合物;制备制备官能团转化的中间体;官能团转化的中间体;引入引入卤素原子作为保护基、阻断基等,提高化学选卤素原子作为保护基、阻断基等,提高化学选 择性和区域选择性。择性和区域选择性。5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶诺氟沙星诺氟沙星现在学
3、习的是第5页,共99页亲电加成亲电加成亲电取代亲电取代亲核取代亲核取代自由基反应自由基反应不饱和烃不饱和烃的卤加成反应的卤加成反应芳烃和羰基芳烃和羰基-位位卤取代卤取代反应反应醇、酚、羧酸醇、酚、羧酸卤置换反应卤置换反应苄位、烯丙位卤代苄位、烯丙位卤代,羧基、,羧基、重氮基卤置换重氮基卤置换第一节第一节 卤化反应机理卤化反应机理现在学习的是第6页,共99页取代和加成的卤化剂取代和加成的卤化剂:卤素卤素(Cl2,Br2、I2),卤素的酸和氧化剂卤素的酸和氧化剂(HCl-NaOCl、HCl-NaClO3、HBr-NaOCl、HBr-NaBrO3)及其他卤化剂及其他卤化剂(SOCl2,HOCl,CO
4、Cl2,SCl2,ICl)等等置换的卤化剂置换的卤化剂:HF、KF、NaF、SbF5,HCl,HBr,NaBr等等现在学习的是第7页,共99页第二节第二节 不饱和烃的卤加成反应不饱和烃的卤加成反应*和和卤素卤素的加成反应的加成反应*不饱和羧酸的卤内酯化不饱和羧酸的卤内酯化反应反应*和和次卤酸次卤酸(酯酯)的加成反应的加成反应*和和N-N-卤代酰胺卤代酰胺的加成反应的加成反应*和和卤化氢卤化氢的加成反应的加成反应*和硼烷的加成反应及卤解和硼烷的加成反应及卤解现在学习的是第8页,共99页亲电加成:亲电加成:通过化学键异裂产生的带正电的原子或基团进攻不饱和键而引通过化学键异裂产生的带正电的原子或基团
5、进攻不饱和键而引起的加成反应称为亲电加成反应起的加成反应称为亲电加成反应 亲电加成反应可以按照亲电加成反应可以按照“环正离子中间体机理环正离子中间体机理”、“碳正离碳正离子中间体机理子中间体机理”、“离子对中间体机理离子对中间体机理”和和“三中心过渡态机三中心过渡态机理理”四种途径进行四种途径进行 现在学习的是第9页,共99页 环正离子中间体机理(反式加成、环正离子中间体机理(反式加成、外消旋体外消旋体)环正离子中间体机理表明:该亲电加成反应是分两步完成的反环正离子中间体机理表明:该亲电加成反应是分两步完成的反式加成。首先是试剂带正电荷或带部分正电荷部位与烯烃接近,与式加成。首先是试剂带正电荷
6、或带部分正电荷部位与烯烃接近,与烯烃形成环正离子,然后试剂带负电荷部分从环正离子背后进攻碳,烯烃形成环正离子,然后试剂带负电荷部分从环正离子背后进攻碳,发生发生S SN N2 2反应,总的结果是试剂的二个部分在烯烃平面的两边发生反应,总的结果是试剂的二个部分在烯烃平面的两边发生反应,得到反式加成的产物反应,得到反式加成的产物现在学习的是第10页,共99页 离子对中间体机理(顺式加成)离子对中间体机理(顺式加成)按按离离子子对对中中间间体体机机理理进进行行的的过过程程表表述述如如下下:首首先先试试剂剂与与烯烯烃烃加加成成,烯烯烃烃的的键键断断裂裂形形成成碳碳正正离离子子,试试剂剂形形成成负负离离
7、子子,这这两两者者形形成成离离子子对对,这这是是决决定定反反应应速速率率的的一一步步,键键断断裂裂后后,带带正正电电荷荷的的C CC C键键来来不不及及绕绕轴轴旋转,与带负电荷的试剂同面结合,得到顺式加成产物旋转,与带负电荷的试剂同面结合,得到顺式加成产物现在学习的是第11页,共99页 碳正离子中间体机理(顺式加成、反式加成)碳正离子中间体机理(顺式加成、反式加成)+Y-碳正离子机理进行的过程可表述如下:试剂首先解离成离子,碳正离子机理进行的过程可表述如下:试剂首先解离成离子,正离子与烯烃反应形成碳正离子,这是决定反应速率的一步,正离子与烯烃反应形成碳正离子,这是决定反应速率的一步,键断裂后,
8、键断裂后,C CC C键可以自由旋转,然后与带负电荷的离子结合,键可以自由旋转,然后与带负电荷的离子结合,这时结合有两种可能,即生成顺式加成与反式加成两种产物这时结合有两种可能,即生成顺式加成与反式加成两种产物 现在学习的是第12页,共99页 三分子(中心)过渡态机理(反式加成)三分子(中心)过渡态机理(反式加成)YEEY实际上,三分子碰撞几率小。一般认为,先形成实际上,三分子碰撞几率小。一般认为,先形成络合络合物,然后再与另一分子反应物,然后再与另一分子反应现在学习的是第13页,共99页烯烃的反应能力烯烃的反应能力:取决于中间体正离子的稳定性,其活泼次序如下取决于中间体正离子的稳定性,其活泼
9、次序如下:RCH=CH2CH2=CH2CH2=CHCl反应中间体反应中间体:桥型卤正离子桥型卤正离子(溴鎓离子、碘鎓离子)(溴鎓离子、碘鎓离子)碳正离子碳正离子(与氯加成时(与氯加成时,双键上有苯基等取代基时)双键上有苯基等取代基时)现在学习的是第14页,共99页反应的立体化学反应的立体化学:对于对于桥型卤正离子中间体桥型卤正离子中间体,产物为,产物为对向对向加成产物加成产物.对于对于碳正离子中间体碳正离子中间体,既有,既有对向对向加成产物加成产物,也有也有同向同向加加成产物;同向加成产物的比例随碳正离子的稳定性的成产物;同向加成产物的比例随碳正离子的稳定性的增高而增加增高而增加.现在学习的是
10、第15页,共99页卤代反应的溶剂卤代反应的溶剂在卤素的亲电加成反应中,一般采用的溶剂有四氯化在卤素的亲电加成反应中,一般采用的溶剂有四氯化碳、氯仿、二硫化碳、乙酸等。碳、氯仿、二硫化碳、乙酸等。若以若以醇或水醇或水作为溶剂,由于它们可作为亲核试剂作为溶剂,由于它们可作为亲核试剂,向过向过渡态络合物作亲核进攻,可能会发生生成卤代醇或卤渡态络合物作亲核进攻,可能会发生生成卤代醇或卤代醚的副反应。如:代醚的副反应。如:现在学习的是第16页,共99页一、卤素对双键的加成一、卤素对双键的加成1.反应范围反应范围氟化反应太剧烈,加成的同时,容易发生取代、氟化反应太剧烈,加成的同时,容易发生取代、聚合等副反
11、应,应用价值很小。聚合等副反应,应用价值很小。碘与烯烃的加成是可逆反应,且反应产物不稳定,碘与烯烃的加成是可逆反应,且反应产物不稳定,在制备上也没有太大意义。在制备上也没有太大意义。比较有意义的是比较有意义的是氯、溴与烯烃氯、溴与烯烃的加成的加成。现在学习的是第17页,共99页2.卤素对双键的加成反应机理卤素对双键的加成反应机理亲电加成亲电加成和和自由基自由基加成。加成。亲电加成(桥型卤正离子和离子对过渡态):亲电加成(桥型卤正离子和离子对过渡态):烯烃的氯、溴加成常以对向加成机理为主,因所用烯烃的氯、溴加成常以对向加成机理为主,因所用不同卤素或烯烃上取代基的影响,同时发生同向加成不同卤素或烯
12、烃上取代基的影响,同时发生同向加成反应比例会有较大变化反应比例会有较大变化现在学习的是第18页,共99页影响因素:影响因素:1)烯烃结构影响)烯烃结构影响例1:MeO的供电子作用的供电子作用:(稳定性稳定性)现在学习的是第19页,共99页X对向产物对向产物同向产物同向产物Cl65%35%Br88%12%2 2)卤素的影响)卤素的影响例2:现在学习的是第20页,共99页 对于刚性环烯对于刚性环烯,立体选择性主要取决于中间体卤鎓离子立体选择性主要取决于中间体卤鎓离子的稳定性的稳定性例3:3)位阻的影响)位阻的影响无位阻,机会均等,形成外消旋混合物;无位阻,机会均等,形成外消旋混合物;有位阻,在位阻
13、小的一侧形成三元环有位阻,在位阻小的一侧形成三元环现在学习的是第21页,共99页4)有重排产物生成,生成更稳定的有重排产物生成,生成更稳定的C+离子离子现在学习的是第22页,共99页对于双键上有季碳取代基的烯烃来说,在卤素加成对于双键上有季碳取代基的烯烃来说,在卤素加成反应中除了正常的对向加成产物以外,常常发生反应中除了正常的对向加成产物以外,常常发生重排和消除反应,其机理包括使相邻的烷基重排重排和消除反应,其机理包括使相邻的烷基重排到桥卤正离子过渡态的碳原子上,生成稳定的叔到桥卤正离子过渡态的碳原子上,生成稳定的叔碳正离子,其失去质子得到卤代烯烃,与卤素负碳正离子,其失去质子得到卤代烯烃,与
14、卤素负离子作用生成二卤代烃离子作用生成二卤代烃 卤素与烯烃加成反应中的重排卤素与烯烃加成反应中的重排:重排情形重排情形:现在学习的是第23页,共99页5)若反应体系中存在其它亲核试剂若反应体系中存在其它亲核试剂,则得到其它加成则得到其它加成产物产物;欲制得纯双卤产物欲制得纯双卤产物,应避免使用这些亲核试剂应避免使用这些亲核试剂现在学习的是第24页,共99页Me3CCMeCMe3Me3CCMe3Me3CCCCCCCHHHHHHCl2/CCl4ClClClMeCH2+60%40%Ph3C-CH=CH2Br2/CCl4r.t.48hPh3-CH-CH2BrBr+Ph2C=C-CH2BrPh20%23
15、%现在学习的是第25页,共99页某些不饱和羧酸的双键上形成环状卤正离子时,若立体条某些不饱和羧酸的双键上形成环状卤正离子时,若立体条件许可,亲核性羧酸负离子向其进攻可生成卤代五元或六件许可,亲核性羧酸负离子向其进攻可生成卤代五元或六元内酯称为卤内酯化反应元内酯称为卤内酯化反应(halolactonization)。此反应与烯。此反应与烯烃的对向卤加成历程相似,在碱性条件下是高度立体选择烃的对向卤加成历程相似,在碱性条件下是高度立体选择性的。性的。在有机合成上,利用这一方法,可将不饱和羧酸转化在有机合成上,利用这一方法,可将不饱和羧酸转化成用其他方法难以制得的内酯成用其他方法难以制得的内酯二、不
16、饱和羧酸的卤内酯化反应二、不饱和羧酸的卤内酯化反应现在学习的是第26页,共99页 成环顺序成环顺序:五元环优于六元环五元环优于六元环现在学习的是第27页,共99页 三、不饱和烃和次卤酸三、不饱和烃和次卤酸(酯酯)、N-N-卤代酰胺的反应卤代酰胺的反应1 1、次卤酸、次卤酸(酯酯)对烯烃的加成反应(对烯烃的加成反应(-卤醇及衍生物卤醇及衍生物)1 1)反应通式)反应通式现在学习的是第28页,共99页2)反应机理(桥型卤正离子过渡态,反式加成产物)反应机理(桥型卤正离子过渡态,反式加成产物)现在学习的是第29页,共99页3 3)应用特点)应用特点 次卤酸水溶液,制备卤代醇次卤酸水溶液,制备卤代醇7
17、073%现在学习的是第30页,共99页2 2、N-N-卤代酰胺对烯烃的加成反应卤代酰胺对烯烃的加成反应卤代酰胺:卤代酰胺:N-溴代乙酰胺溴代乙酰胺NBAN-氯代乙酰胺氯代乙酰胺NCAN-溴代丁二酰亚胺溴代丁二酰亚胺NBSN-氯代丁二酰亚胺氯代丁二酰亚胺NCS1 1)反应通式)反应通式现在学习的是第31页,共99页2)反应机理)反应机理(桥型卤正离子过渡态,反式加成产(桥型卤正离子过渡态,反式加成产物)物)现在学习的是第32页,共99页3)应用特点)应用特点制备制备-卤醇以及卤醇以及-卤醇衍生物卤醇衍生物现在学习的是第33页,共99页Dalton反应反应-反式加成反式加成-溴醇溴醇现在学习的是第
18、34页,共99页Dalton反应反应-溴醇溴醇-溴酮溴酮现在学习的是第35页,共99页 四、四、卤化氢对不饱和烃的加成反应卤化氢对不饱和烃的加成反应1 1、反应通式反应通式通卤化氢气体或其饱和有机溶剂,若困难,可加通卤化氢气体或其饱和有机溶剂,若困难,可加LewisAcid或密封管加热或密封管加热现在学习的是第36页,共99页2、反应机理、反应机理离子对过渡态:离子对过渡态:主要得到同向加成产物主要得到同向加成产物 三分子协同:得到对向加成产物三分子协同:得到对向加成产物自由基加成:反马加成产物自由基加成:反马加成产物(HBr)现在学习的是第37页,共99页注意事项注意事项:1)氢原子和卤原子
19、的定位符合马尔科夫尼科夫氢原子和卤原子的定位符合马尔科夫尼科夫(Markovnikov)规则,即氢原子加到含氢原子多的碳原子上规则,即氢原子加到含氢原子多的碳原子上2)当当烯烃上带有强的吸电性取代基烯烃上带有强的吸电性取代基,如,如-COOH、-CN,-CF3,-N(CH3)3时,使烯烃的电子云向取代基方向时,使烯烃的电子云向取代基方向转移,烯烃与卤化氢加成时活性降低,且定位方向转移,烯烃与卤化氢加成时活性降低,且定位方向正正与马尔科夫尼科夫规则相反与马尔科夫尼科夫规则相反3)卤化氢的活性次序为:卤化氢的活性次序为:HIHBrHCl现在学习的是第38页,共99页4)在某些具季碳取代基的烯烃的卤
20、化氢加成反应)在某些具季碳取代基的烯烃的卤化氢加成反应中除了溶剂分子参与外中除了溶剂分子参与外,还可能发生重排反应还可能发生重排反应,这是因倾向于生成更稳定的叔碳正离子过渡态这是因倾向于生成更稳定的叔碳正离子过渡态而引发的烷基重排而引发的烷基重排5)溴化氢溴化氢对烯烃进行对烯烃进行自由基加成自由基加成反应反应,反应的定位反应的定位主要取决于中间体主要取决于中间体碳自由基碳自由基的稳定性的稳定性.碳自由基碳自由基可与苯环、双键或烃基发生共轭或超共轭而得可与苯环、双键或烃基发生共轭或超共轭而得到稳定到稳定,故溴倾向于加在含氢较多的烯烃碳原子故溴倾向于加在含氢较多的烯烃碳原子上上,属属反马氏法反马氏
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