卤代烃及亲核取代反应课件.ppt
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1、关于卤代烃及亲核取代反应现在学习的是第1页,共96页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现在学习的是第2页,共96页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 分类分类卤代烃卤代烃烃类分子中一个或多个氢原子被卤原子取代的化烃类分子中一个或多个氢原子被卤原子取代的化合物。合物。甲状腺素现在学习的是第3页,共96页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及卤代芳烃 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现在学习的是第4页,共96页卤素的数目,又可将
2、卤代烃分为一、二和多卤代烃卤素的数目,又可将卤代烃分为一、二和多卤代烃 现在学习的是第5页,共96页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 现在学习的是第6页,共96页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简单的卤代烃可以把烷基做母体,称卤某烃;也可以称卤某烃;也可以看作是烃基的卤代物看作是烃基的卤代物 异溴丙烷或异丙基溴三级氯或叔丁基氯丁烷现在学习的是第7页,共96页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
3、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。1-1-氯丙烷氯丙烷 2-2-氯丙烷氯丙烷 2-2-甲基甲基-2-2-氯丙烷氯丙烷 3-3-甲基甲基-4-4-溴己烷溴己烷现在学习的是第8页,共96页2-2-甲基甲基-3-3-氟氟-4-4-溴溴-1-1-碘丁烷碘丁烷5-5-甲基甲基-2-2,4-4-二氯己烷二氯己烷错误错误2-2-甲基甲基-3,5-3,5-二氯二氯己烷己烷正确正确现在学习的是
4、第9页,共96页R or SE or Z顺顺,反反现在学习的是第10页,共96页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,含在室温下,含1-3个碳原子的一氟代烷,含个碳原子的一氟代烷,含1-2个碳原子的氯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。体。现在学习的是第11页,共96页卤原子是电负性比较大的原子,不是亲水基团,卤代烷都不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。溶于水而溶于有机溶剂。分子中卤原子数目增多,熔、分子
5、中卤原子数目增多,熔、沸点升高。沸点升高。卤代烷的密度大于卤代烷的密度大于1(除一氯(除一氯代烷),代烷),并随烃基加长而减小并随烃基加长而减小现在学习的是第12页,共96页2.2.波谱特征波谱特征 红外特征吸收峰是红外特征吸收峰是CX键的振动吸收,都在指纹区,键的振动吸收,都在指纹区,其中其中CF 键的吸收频率在键的吸收频率在14001000 cm cm-1-1,CCl键键为为800800600600 cm cm-1-1,CBr 键为键为600500 cm cm-1-1,而,而CI 键的吸收频率在键的吸收频率在500 cm cm-1-1附近。附近。红外光谱红外光谱 C-X现在学习的是第13页
6、,共96页溴乙烷的红外光谱溴乙烷的红外光谱C-Br现在学习的是第14页,共96页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化学位移移向低场 现在学习的是第15页,共96页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。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。现在学习的是第16页,共96页2.2
7、.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现在学习的是第17页,共96页 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醇与卤化磷现在学习的是第18页,共96页醇与亚硫酰氯醇与亚硫酰氯现在学习的是第19页,共96页8.4 卤代烷的化学性质卤代烷的化学性质C-X键是极性共价键键是极性共价键C-X键在化学反应过程中有键在化学反应过程中有更大的极化度更大的极化度;C-X键能比较小键能比较小,化学性质活泼。化学性质活泼。C-X是官能团是官能团,反应发生在反应发生在C-X键上键上现在学习的是第20页,共96页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
8、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RXRX反应物反应物(底物底物)NuNu-亲核试剂亲核试剂(具有亲正电的性质具有亲正电的性质),),带有孤对电子的带有孤对电子的原子或离子。如:原子或离子。如:HOHO-,RO,RO-等。等。X X-离去基团离去基团.现在学习的是第21页,共96页 1.1.水解反应水解反应(Nu=H2O)生成醇生成醇,反应可逆反应可逆.强碱强碱(KOH,NaOH)水溶液和卤烷共热水解水溶液和卤烷共热水解,加快反应进加快反应进程程.现在学习的是第22页,共96页一般来讲,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,
9、水解水解引入羟基引入羟基现在学习的是第23页,共96页2.2.与氰化钠作用与氰化钠作用(Nu=CN-)增长碳链的方法增长碳链的方法.变为羧基等官能团变为羧基等官能团现在学习的是第24页,共96页3.3.与醇钠作用与醇钠作用(Nu=RO-)Williamson醚合成法醚合成法;RX伯卤烷。伯卤烷。现在学习的是第25页,共96页4.与氨作用与氨作用(Nu=NH3)亲核性亲核性:氨氨 水水,醇醇 二级胺二级胺,三级胺生成三级胺生成现在学习的是第26页,共96页5.与硝酸银作用与硝酸银作用(Nu=NO3-)卤代烷在醇溶剂中与硝酸银作用生成硝酸酯和卤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化银
10、沉淀 反应活性次序反应活性次序:叔卤烷叔卤烷 仲卤烷仲卤烷 伯卤烷伯卤烷.用于卤烷的定性分析用于卤烷的定性分析.现在学习的是第27页,共96页6.卤离子互换反应卤离子互换反应(Nu=I-)卤素相同、烃基结构不同的卤代烷,其活性顺序为: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。仲卤代烷,反应最慢的是叔卤代烷。现在学习的是第28页,共96页总结总结现在学习的是第29页,共96页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
11、除反应是指从有机分子中消去简单小分子(如 H H2 2O O,HXHX,NHNH3 3等)的反应等)的反应 HX现在学习的是第30页,共96页1.脱卤化氢脱卤化氢 具有具有-H-H的卤代烷在强碱的作用下,可以发生消除反的卤代烷在强碱的作用下,可以发生消除反应,生成烯烃应,生成烯烃 现在学习的是第31页,共96页如果分子内含有几种如果分子内含有几种-H-H时,主要消除含氢较少的碳上的氢,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。规则。Saytzeff规则规则现在学习的是第32页,共96页烃
12、基结构不同的卤代烷进行消除时,活性顺序为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(如多个不同的反应,生成多个不同产物的反应。当碱(如OH-OH-)进攻卤代烷的进攻卤代烷的-C-C时,则发生取代反应,碱进攻时,则发生取代反应,碱进攻-H-H时,则发时,则发生生-消除反应。消除反应。竞争反应竞争反应现在学习的是第33页,共96页竞争反应竞争反应现在学习的是第34页,共96页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
13、代烷可以脱卤化氢生成炔烃或共轭烯烃,也可以脱卤素得到烯烃以脱卤素得到烯烃 现在学习的是第35页,共96页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 反应的级数反应的级数 现在学习的是第36页,共96页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 构型反转:瓦尔登反转构型反转:瓦尔登反转现在学习的是第37页,共96页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
14、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。现在学习的是第38页,共96页溴甲烷碱性水解反应进程势能曲线 现在学习的是第39页,共96页8.5.2 单分子亲核取代反应单分子亲核取代反应(SN1)水解=k(CH3)3CBr现在学习的是第40页,共96页反应机理反应机理(分二步分二步)第一步第一步:第二步第二步:现在学习的是第41页,共96页叔丁基溴SN1水解反应的反应进程势能曲线+现在学习的是第42页,共96页单分子亲核
15、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分子,把这种反应称为单分子反应历程只有一种分子,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“构构型型保保持持”和“构构型型转转化化”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).。现在学习的是第43页,共96页现在学习的是第44页,共96页8.5.3 邻近基团参与邻近基团参与同一分子内一个基团参与并
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