大学有机化学--卤代烃课件.ppt
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1、第六章第六章 卤代烃卤代烃第一节第一节 分类和命名分类和命名 第二节第二节 卤代烃的物理性质卤代烃的物理性质第三节第三节 卤代烃的化学性质卤代烃的化学性质u卤代烷的亲核取代反应及反应机制卤代烷的亲核取代反应及反应机制 u卤代烷的消除反应卤代烷的消除反应 u不饱和卤代烃的取代反应不饱和卤代烃的取代反应 u卤代烃与金属反应卤代烃与金属反应 1ppt课件l 烃分子中的氢原子被卤素取代而生成的烃分子中的氢原子被卤素取代而生成的化合物称化合物称卤代烃。卤原子卤代烃。卤原子(F、Cl、Br、I)是卤代烃的官能团是卤代烃的官能团。l 由于由于RX性质一般较活泼,能发生多种化学性质一般较活泼,能发生多种化学反
2、应而转变成各种其它类型的化合物,所以反应而转变成各种其它类型的化合物,所以卤代烃在有机合成中占有很重要的地位。卤代烃在有机合成中占有很重要的地位。第六章 卤代烃 l 卤代烃的结构通式:卤代烃的结构通式:RX 上页上页下页下页首页首页2ppt课件第六章 卤代烃 第一节 分类和命名(一、分类)卤代烷烃卤代烷烃 卤代烯烃卤代烯烃 卤代芳烃卤代芳烃 伯卤代烃伯卤代烃:CH CH3 3CHCH2 2XX 仲卤代烃仲卤代烃:(CH(CH3 3)2 2CHXCHX 叔卤代烃叔卤代烃:(CH(CH3 3)3 3CXCX 一卤代烃一卤代烃 二卤代烃二卤代烃 多卤代烃多卤代烃 氟代烃氟代烃 氯代烃氯代烃 溴卤烃溴
3、卤烃 碘代烃碘代烃 RX 一、分类一、分类 第一节第一节 分类和命名分类和命名 上页上页下页下页首页首页3ppt课件第六章 卤代烃 第一节 分类和命名(二、命名)二、命名二、命名 C2H5Cl 叔丁基溴叔丁基溴 乙烯基氯乙烯基氯(氯乙烯氯乙烯)CH2=CHCl(CH3)3CBr(一一)习习惯惯命命名名法法:“卤卤某某烃烃”或或“某某烃烃基基卤卤”。氯化苄(苄基氯)氯化苄(苄基氯)benzyl chloride 乙基氯乙基氯(氯乙烷氯乙烷)上页上页下页下页首页首页4ppt课件选母体选母体:烃作母体,:烃作母体,X作为取代基来命名。作为取代基来命名。(二二)系统命名系统命名 选择主链:选择主链:连
4、有卤素在内的最长的碳链。连有卤素在内的最长的碳链。编号:编号:根据根据最低序列原则最低序列原则将主链编号。将主链编号。2-甲基甲基-1-溴丙烷溴丙烷1-Bromo-2-methylpropane第六章 卤代烃 第一节 分类和命名(二、命名)上页上页下页下页首页首页5ppt课件 3-甲基甲基-5-氯庚烷氯庚烷(3-Chloro-5-methylheptane)2-氯丙烯氯丙烯2-Chloropropene1-氯氯-2-丁烯丁烯1-Chloro-2-butene第六章 卤代烃 第一节 分类和命名(二、命名)上页上页下页下页首页首页6ppt课件5-甲基甲基-1-碘环己烯碘环己烯 有些卤代烃用习惯名称
5、。例如:三氯甲烷有些卤代烃用习惯名称。例如:三氯甲烷 CHCl3 称为称为氯仿氯仿;三碘甲烷;三碘甲烷 CHI3 称为称为碘仿碘仿。卤代芳烃的命名:卤代芳烃的命名:以芳烃作母体以芳烃作母体卤素取代侧链时卤素取代侧链时,以链烃作母体,卤素和芳烃都作基:,以链烃作母体,卤素和芳烃都作基:CH-CH2CHCl2 CH33-苯基苯基-1,1-二氯丁烷二氯丁烷邻溴甲苯(邻溴甲苯(2-溴甲苯)溴甲苯)7ppt课件课堂练习课堂练习:命名下列化合物并按伯仲叔分类命名下列化合物并按伯仲叔分类命名下列化合物并按伯仲叔分类命名下列化合物并按伯仲叔分类第六章 卤代烃 第一节 分类和命名(二、命名)上页上页下页下页首页
6、首页8ppt课件第六章 卤代烃 第二节 卤代烃的物理性质 第二节第二节 卤代烃的物理性质卤代烃的物理性质1.形态:形态:bp、mp比相应的烷烃高比相应的烷烃高。2.溶解性溶解性:不溶于水,能与烃混溶,并能溶解:不溶于水,能与烃混溶,并能溶解许多非极性及弱极性有机物。许多非极性及弱极性有机物。3.密度密度:R-Cl R-Br RBr RCl RF11ppt课件 卤卤代代烃烃与与 NaOH 或或 KOH 的的水水溶溶液液共共热热,X被被-OH取代,产物为取代,产物为醇醇。这个反应也叫。这个反应也叫水解水解。此此反反应应常常用用于于将将-OH引引入入一一些些较较复复杂杂的的分分子子中中,因为有时直接
7、引入因为有时直接引入-OH 比直接引入比直接引入 X 更为困难。更为困难。1.被羟基被羟基(-OH)取代取代 第六章 卤代烃 第二节 化学性质(一、亲核取代)上页上页下页下页首页首页12ppt课件 卤卤代代烷烷与与NaCN或或KCN的的醇醇溶溶液液共共热热,-X 被被-CN取代,生成取代,生成腈腈。2.被氰基被氰基(-CN)取代取代 戊二酸戊二酸(Pentanedioic acid)H 通通过过这这个个反反应应,分分子子中中增增加加了了碳碳原原子子。且且腈腈中的中的CN可转变成其它官能团。可转变成其它官能团。第六章 卤代烃 第二节 化学性质(一、亲核取代)上页上页下页下页首页首页13ppt课件
8、 卤代烷与醇钠卤代烷与醇钠(或酚钠或酚钠)作用作用,X 被被-OR取代取代,生成生成醚醚。RX +NaOR ROR+NaX3.被烃氧基被烃氧基(-OR)取代取代 丙基异丙基醚丙基异丙基醚(Isopropyl propyl ether)这是制备混合醚的方法这是制备混合醚的方法,叫叫Williamson 醚合成法醚合成法。伯卤烷效果。伯卤烷效果最好最好,仲卤烷效果较差仲卤烷效果较差,叔卤烷不能用叔卤烷不能用(易发生消除生成烯烃易发生消除生成烯烃)。第六章 卤代烃 第二节 化学性质(一、亲核取代)上页上页下页下页首页首页14ppt课件 卤代烷与氨作用,生成卤代烷与氨作用,生成胺胺。4.被氨基取代被氨
9、基取代 第六章 卤代烃 第二节 化学性质(一、亲核取代)上页上页下页下页首页首页15ppt课件 卤烃与卤烃与AgNO3的醇溶液作用的醇溶液作用,生成生成硝酸酯硝酸酯和和AgX 沉淀沉淀:5.被硝酸根取代被硝酸根取代 推测卤代烃的类型推测卤代烃的类型 活性顺序:活性顺序:RI RBr RCl 根据生成沉淀卤化银的速率根据生成沉淀卤化银的速率根据生成沉淀卤化银的速率根据生成沉淀卤化银的速率,可鉴别不同可鉴别不同可鉴别不同可鉴别不同类型的卤代烃。类型的卤代烃。类型的卤代烃。类型的卤代烃。第六章 卤代烃 第二节 化学性质(一、亲核取代)上页上页下页下页首页首页16ppt课件问题问题:完成下列反应完成下
10、列反应第六章 卤代烃 第二节 化学性质(一、亲核取代)上页上页下页下页首页首页17ppt课件(二)亲核取代反应机制(二)亲核取代反应机制 离去基离去基底物底物亲核试剂亲核试剂 反应中反应中,亲核试剂亲核试剂:Nu(-)(通常为含孤对电子的试剂通常为含孤对电子的试剂如如:NH:NH3 3,或带负电荷的试剂如或带负电荷的试剂如OH-、CN-、RO-)进攻卤进攻卤烷分子中带部分正电荷的碳原子烷分子中带部分正电荷的碳原子,生成取代产物。由亲生成取代产物。由亲核试剂对显正电性的碳原子进攻而引起的取代反应核试剂对显正电性的碳原子进攻而引起的取代反应,称称为为亲核取代反应亲核取代反应亲核取代反应亲核取代反应
11、(nucleophilic substitution),以以SN表示。表示。第六章 卤代烃 第二节 化学性质(一、亲核取代)上页上页下页下页首页首页18ppt课件 卤代烷的水解存在两种反应机制。一些卤代烷(如叔丁基卤代烷的水解存在两种反应机制。一些卤代烷(如叔丁基溴)的水解反应速率仅取决于卤代烷的浓度溴)的水解反应速率仅取决于卤代烷的浓度,即决定反应速率即决定反应速率的反应是单分子反应,称单分子反应机制的反应是单分子反应,称单分子反应机制,以以 S SN N1 1 表示;表示;而另一些卤代烷(如溴甲烷)的水解反应速率不仅取而另一些卤代烷(如溴甲烷)的水解反应速率不仅取决于卤代烷的浓度,还与碱的
12、浓度有关,决定反应速率的决于卤代烷的浓度,还与碱的浓度有关,决定反应速率的反应是双分子反应,称双分子反应机制,用反应是双分子反应,称双分子反应机制,用SN2表示。表示。第六章 卤代烃 第二节 化学性质(一、亲核取代)上页上页下页下页首页首页19ppt课件1SN2 机制机制 溴甲烷在碱性溶液中的水解速率不仅与卤烷的浓度溴甲烷在碱性溶液中的水解速率不仅与卤烷的浓度CH3Br成正比,也与碱的浓度成正比,也与碱的浓度OH-成正比,动力学上为二级成正比,动力学上为二级反应。反应。过渡态过渡态 第六章 卤代烃 第二节 化学性质(一、亲核取代)上页上页下页下页首页首页20ppt课件CO CO 键键键键部分形
13、成部分形成部分形成部分形成HO-亲核试剂从远离亲核试剂从远离Br的一边进攻底物的一边进攻底物中心碳中心碳构型转化构型转化过渡态过渡态过渡态过渡态CX CX 键键键键部分断裂部分断裂部分断裂部分断裂(2)反应速反应速率率 =kCH3XOH-,为二级反应;为二级反应;(3)构型转化构型转化(Valden inversion).SN2历程的特点:历程的特点:(1)反应反应一步完成,属于协同反应一步完成,属于协同反应;第六章 卤代烃 第二节 化学性质(一、亲核取代)上页上页下页下页首页首页21ppt课件SN2反应机制的实例:反应机制的实例:第六章 卤代烃 第二节 化学性质(一、亲核取代)上页上页下页下
14、页首页首页22ppt课件2SN1 机制机制 叔卤代烷在碱性溶液中的水解是按单分子机制进行的。叔卤代烷在碱性溶液中的水解是按单分子机制进行的。反应按以下两步进行,在动力学上属一级反应。反应按以下两步进行,在动力学上属一级反应。第六章 卤代烃 第二节 化学性质(一、亲核取代)上页上页下页下页首页首页23ppt课件构型翻转产物构型翻转产物构型翻转产物构型翻转产物构型保持产物构型保持产物构型保持产物构型保持产物HO-第六章 卤代烃 第二节 化学性质(一、亲核取代)上页上页下页下页首页首页24ppt课件(1)反应分两步进行反应分两步进行(4)构型外消旋化构型外消旋化(3)为为1级反应级反应 =kRX S
15、N1历程的特点:历程的特点:(2)在反应中有活性中间体在反应中有活性中间体碳正碳正离子生成;离子生成;有有可能可能发生重排反应发生重排反应第六章 卤代烃 第二节 化学性质(一、亲核取代)上页上页下页下页首页首页25ppt课件3.影响亲核取代反应机制的因素影响亲核取代反应机制的因素 (1)底物卤代烃的结构底物卤代烃的结构(2)亲核试剂的亲核能力亲核试剂的亲核能力(3)离去基的离去能力离去基的离去能力(4)溶剂效应溶剂效应 第六章 卤代烃 第二节 化学性质(一、亲核取代)上页上页下页下页首页首页26ppt课件(1)卤代烃结构的影响卤代烃结构的影响 u 对对SN2的影响:与的影响:与X相连的相连的C
16、上连接的基团体积上连接的基团体积越小,越易进行越小,越易进行SN2反应(反应(立体效应立体效应)。)。CH3X1o RX2o RX3o RXSN2反应活性反应活性叔卤代烷一般不按叔卤代烷一般不按SN2机制进行机制进行。第六章 卤代烃 第二节 化学性质(一、亲核取代)上页上页下页下页首页首页27ppt课件u 对对SN1的影响:烷基的的影响:烷基的供电子效应供电子效应及及CH-p 超超共轭效应共轭效应有利于稳定碳正离子中间体。有利于稳定碳正离子中间体。有利于稳定有利于稳定正碳离子的因素就有利于正碳离子的因素就有利于SN1(电子效应)(电子效应)。SN1反应速度:叔卤代烃反应速度:叔卤代烃 仲卤代烃
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