第二章-卤化-精细化工产品合成原理课件.ppt
《第二章-卤化-精细化工产品合成原理课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第二章-卤化-精细化工产品合成原理课件.ppt(91页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、联系电话:邮 箱:第二章卤化反应5/26/2023 1第三章卤化反应(4学时)基本要求:1、了解卤化在工业上的价值,卤化反应的基本类型;2、理解取代卤化和加成卤化的反应机理及其特点;3、掌握卤化底物、温度、催化剂等对加成卤化和取代卤化的影响规律。4、掌握常见置换卤化的方法及特点。5/26/2023 2精细化工产品合成原理第二章卤化反应第三章卤化反应(4学时)第一节 概述一、定义二、卤化在工业上的价值三、卤化试剂四、卤化反应类型5/26/2023 3第二节取代卤化反应一、芳烃的取代卤化(一)反应历程(二)主要影响因素 1、底物性质2、卤化剂3、催化剂4、反应介质5、反应温度5/26/2023 4
2、精细化工产品合成原理第二章卤化反应精细化工产品合成原理第二章卤化反应第三节 加成卤化反应 一、卤素与烯烃的加成(一)亲电加成卤化1、反应历程2、主要影响因素(二)游离基加成卤化 5/26/2023 6精细化工产品合成原理第二章卤化反应二、卤化氢与烯烃的加成(一)亲电加成卤化 1、反应历程 2、定位规律(二)游离基加成卤化三、其它卤化物与烯烃的加成(一)次卤酸与烯烃的加成(二)N-卤代酰胺与烯烃的加成(三)卤代烷与烯烃的加成(增长碳链)5/26/2023 7精细化工产品合成原理第二章卤化反应第四节置换卤化反应一、概述二、羟基的置换卤化(一)置换醇羟基1、氢卤酸(HX)2、卤化亚砜(二)置换酚羟基
3、(三)置换羧羟基(四)置换杂环上的羟基5/26/2023 8精细化工产品合成原理第二章卤化反应精细化工产品合成原理第二章卤化反应第一节概述一、卤化的定义返回许多有机卤化物广泛用作溶剂、医药、杀虫剂、植物生长激素、有机药物、染料、香料、炸药等。卤化:指向有机分子中的碳原子上引入一个或一个以上卤原子的反应。根据引入卤原子的类别又可分为氟化、氯化、溴化及碘化。5/26/2023 10精细化工产品合成原理第二章卤化反应 其中有机氯化物的制备最为经济,因为生产烧碱的同时联产了大量氯气,因而氯化反应大量应用于工业生产。溴的资源相对较氯少,但溴化物常常具有某些功能性用途,如许多含溴化合物可作为性能优良的阻燃
4、剂;向染料和药物分子中引入溴原子,可改进染料和药物的性能;溴化物中溴原子比较活泼,较易为其它基团置换。氟的自然资源较广,许多氟化物具有突出的优点,如氟代烃类是近年来新开发的新型表面活性剂,它具有一般表面活性剂所不具备的优异性能;氟化反应还被用于润滑油、烹饪用具涂料、火箭燃料、染料等多种精细化工产品的合成。碘的价格昂贵,其资源远少于其它几种卤素。返回5/26/2023 11精细化工产品合成原理第二章卤化反应(2)色光铜酞菁(酞菁蓝)高氯代铜酞菁(酞菁绿)5/26/2023 13 X(Cl)NH2,OH,F,OR,OAr 亲核置换+返回2、有机化合物卤化后,其极性增加,化学活性提高,特别是分子中的
5、卤原子具有一定的活泼性,容易为其它基团所置换而形成一系列含有另一种官能团的有机化合物。如卤原子为羟基、氨基、烷氧基所取代。5/26/2023 15三、卤化试剂 卤素单质:Cl2,Br2,I2 卤化氢氧化剂:HCl+NaClO3(NaClO)HBr+NaBrO3(NaClO)卤化氢或盐:HF,NaF,SbF5,HCl,HBr,NaBr 其它:SO2Cl2,COCl2,ICl返回5/26/2023 16精细化工产品合成原理第二章卤化反应第二节取代卤化反应一、芳烃的卤代反应芳烃的取代卤化是在催化剂存在下,芳环上的氢原子被卤原子取代的过程。如苯的氯化:此类反应具有连串反应的特点,即先得到的卤代产物可以
6、继续发生取代卤化反应。烃类的取代卤化反应中,氟化是高放热反应,氯化是放热反应,溴化为中等放热,而碘化则是吸热反应。返回5/26/2023 18精细化工产品合成原理第二章卤化反应(一)反应历程芳烃卤化是典型的离子型亲电取代反应,其反应历程分以下两步:首先,活泼的亲电质点进攻芳环形成络合物;然后,快速失去一个质子得到卤代产物:1、历程5/26/2023 19精细化工产品合成原理第二章卤化反应例:以FeCl3作催化剂,对苯进行氯化:5/26/2023 20精细化工产品合成原理第二章卤化反应例:以碘、硫酸作催化剂时:浓硫酸的离解度很小,对氯气的溶解度也小,且浓硫酸还可能引起磺化副反应,且产生废酸,故很
7、少使用。5/26/2023 21 以次卤酸为催化剂Cl2 H2O HOCl H+Cl-HOCl H+H2+OCl慢H2+OCl Cl+H2O快苯环上有吸电子取代基,反应较难进行,需要加入催化剂;苯环上有供电子取代基,反应容易进行,可以不用催化剂。5/26/2023 22精细化工产品合成原理第二章卤化反应精细化工产品合成原理第二章卤化反应N-卤代酰胺返回5/26/2023 24精细化工产品合成原理第二章卤化反应(二)主要影响因素1、底物性质取代基可通过电子效应使苯环上的电子云密度增大减小,从而影响芳烃卤化反应的速度。芳环上如有给电子基团时有利于形成-络合物,卤化容易进行,主要形成邻、对位异构体,
8、但常出现多卤代现象。如苯胺、苯酚的卤化。5/26/2023 25精细化工产品合成原理第二章卤化反应芳环上有吸电基时,卤化反应不易进行,为此需加入催化剂并提高反应温度以促进反应。如:硝基苯的溴化,需加铁粉并加热至135140 才发生反应。含多个电子的杂环化合物(如噻吩、吡咯、呋喃)的卤化反应容易发生;而缺电子、芳香性较强的杂环化合物(如吡啶)等,其卤化反应较难发生。5/26/2023 26精细化工产品合成原理第二章卤化反应精细化工产品合成原理第二章卤化反应2、卤化剂卤素是最常用的卤化剂,其亲电活性顺序为:Cl2BrClBr2IClI2碘的活性低,而且反应可逆,因此需不断除去反应中生成的HI以利于
9、碘化反应进行。常用方法是加入氧化剂(硝酸、三氧化硫和双氧水等)使HI转化为碘,或加入碱性物质(NaOH、NaHCO3、CaCO3和NH3等)以中和HI,或加入金属氧化物(MgO、HgO等)使之与HI形成难溶于水的碘化物。5/26/2023 28精细化工产品合成原理第二章卤化反应而采用不同溴化剂溴化时,其速度常数依下列顺序急剧下降:Br+BrClBr2BrOH在常压下氟与许多有机化合物相遇(如苯、醚、松节油等),立即产生剧烈反应,容易使有机分子产生断键,给有机合成造成较大的困难。卤化剂的种类会影响芳烃卤化反应的速度、取代的位置与数目、异构体的比例等。溴取代对位多,原因是溴原子半径比氯大,可极化度
10、较大,故受溶剂效应的影响也大。返回5/26/2023 29精细化工产品合成原理第二章卤化反应精细化工产品合成原理第二章卤化反应苯的二氯化制对二氯苯对二氯苯是重要的防霉剂、防蛀剂、除臭剂。如果选用FeCl3作催化剂,其对位:邻位1.491.55:1。为提高对邻比,国内目前主要研制的催化剂有:Sb2S3、Sb2S3-I2等等。5/26/2023 31精细化工产品合成原理第二章卤化反应甲苯氯化制对氯甲苯如用FeCl3、AlCl3等催化剂,对位选择性只有24%37%,且邻、间、对三种氯甲苯沸点接近,难用普通精馏进行分离。国内目前的研究有:用AlCl3和其它氯化物的复合催化剂,对位选择性可达40%;沸石
11、催化剂加助催化剂可达90%。苯酚氯化苯酚很活泼,常要用定位催化剂。返回5/26/2023 32精细化工产品合成原理第二章卤化反应除原料和产物在反应温度下都是液态(如苯、甲苯)可直接进行卤化外,多数反应要在溶剂存在下进行。如果被卤化物及其产物在反应温度下呈固态,需根据其性质和卤化的难易程度,选择和使用合适的介质:对于容易卤化的芳烃,常将其悬浮和分散在盐酸或稀硫酸中进行卤化;对于较难卤化的芳烃,一般用浓硫酸、发烟硫酸或氯磺酸作介质,有时还加入适当的催化剂碘。4、反应介质5/26/2023 33精细化工产品合成原理第二章卤化反应 例:5/26/2023 34精细化工产品合成原理第二章卤化反应当要求反
12、应在较缓和的条件下进行,或是为了定位的需要,有时宁愿选用适当的有机溶剂。例:5/26/2023 35精细化工产品合成原理第二章卤化反应N氯胺在酸性溶液中氯化,是一种高对位选择性氯化剂:表3-3一取代苯用N氯胺在酸性溶液中氯化的收率和对/邻比X对/邻 收率/%OMe 99/1 97OH 97/3 100NH296/4 68NHAc 91/9 100OAc 80/20 805/26/2023 36精细化工产品合成原理第二章卤化反应 溶剂的变化往往会影响卤化反应速度、产物结构、异构体比例和产率等,所以在合成卤代芳烃中,更换反应介质是获得不同产物的一种重要手段。5/26/2023 37精细化工产品合成
13、原理第二章卤化反应表3-4不同溶剂对异构体产率的影响原 料 溶 剂(温度/)主产物及其产率/%CS25 8084CS2 84H2O(室温)100H2O(室温)100 1,4-二氧六环(5)8085(2mol)C6H5CH3(70)87返回5/26/2023 38精细化工产品合成原理第二章卤化反应在芳烃卤化反应中,温度可以影响卤原子取代的位置和数目。升高温度有利于多卤代物的生成,如在室温下进行一些苯及衍生物的氯化、溴化反应,单卤代物为主要产物;而升高温度后,芳环上的氢原子逐渐被卤原子取代,从而得到多卤代芳烃。5、反应温度返回除了上述五个主要影响因素外,还有氯化深度(每摩尔纯苯所消耗的氯气的量)、
14、原料纯度等。5/26/2023 39精细化工产品合成原理第二章卤化反应脂肪烃和芳烃侧链的取代卤化反应是在光照、加热或引发剂存在下卤原子取代烃链上氢原子的过程。例:二、脂肪烃和芳烃侧链的取代卤化注意不要使反应物中混入能发生环上取代氯化的催化剂。生产上要求采用搪瓷、搪玻璃或衬镍的设备。5/26/2023 40精细化工产品合成原理第二章卤化反应(一)反应历程1、链的引发5/26/2023 41精细化工产品合成原理第二章卤化反应 2、链的传递5/26/2023 423、链的终止返回5/26/2023 43精细化工产品合成原理第二章卤化反应二、主要影响因素1、底物的性质各种底物氢原子的活性顺序为:ArC
15、H2HCH2=CHCH2-H叔CH仲CH伯CHCH2=CHH对于丙烯类化合物,高温卤代、低温加成如果在苄位或其邻、对位接有吸电子基团,苄位的卤化更容易进行;如果在苄位或其邻、对位为给电子基团,则支链卤化相对困难。返回5/26/2023 44精细化工产品合成原理第二章卤化反应2、卤化剂常用的卤化剂为氯、溴、碘、硫酰氯(SO2Cl2)、磺酰氯、次氯酸叔丁酯、N卤代酰胺、N卤代胺、N溴代丁二酰亚胺(NBS)(能与不饱和键相邻的基团发生溴化,而不会进行双键的加成)和多卤烃等,它们在光照、加热或引发剂存在下产生卤游离基。卤素的活性顺序是FClBrI,但其选择性与此相反。返回5/26/2023 45精细化
16、工产品合成原理第二章卤化反应烃类化合物的取代卤化反应发生的快慢主要取决于引发游离基的条件。光照引发和高温引发是经常采用的两种方法。表3-5卤素分子离解所需能量卤素 光照极限波长nm 光离解能kJ/mol 热离解能kJ/mol氯478 250 239溴510 234 193碘499 240 1493、游离基的引发条件返回5/26/2023 46精细化工产品合成原理第二章卤化反应(1)介质CCl4是通常采用的反应介质,其它溶剂还有苯、石油醚和氯仿等。反应物若为液体,则可不用溶剂。(2)温度低温有利于烯烃、芳环与卤素的加成反应,所以一般在高温下进行苄位和稀丙位的取代卤化反应。(3)其它金属卤化物等物
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第二 卤化 精细化工产品 合成 原理 课件
限制150内