第七章 卤代烃2010413
第7章 卤代烃

CH3
C H
CH2
H迁 移
CH3
C
+
CH3
CH3
+
甲基迁移 CH3
CH3 C
+
CH3
C CH 3
CH2
C H 2C H 3
24
例如:
CH
C 2 H 5 OH
3
CH
CH CH
3
3
C CH 2 Br CH
3
C 2H 5O SN1
-
CH CH
3
3
C CH 2 OC 2 H 5 CH
3
3 2
C CH CH
R -X + R 'O N a R -O R ' + 醚 N aX
R-X一般为1°RX,(仲、叔卤代烷与醇钠反应时,主要 发生消除反应生成烯烃)。
5. 与AgNO3—醇溶液反应
R -X + A gN O 3 醇 R -O N O 2 硝酸酯 + A gX
此反应可用于鉴别卤化物,因卤原子不同、或烃基不同的卤代 烃,其亲核取代反应活性有差异。
按烃基分 卤 代 烃
按卤素分
所连卤原 子数
7.2. 卤代烷烃的命名
系统命名法:以烃为母体(连有卤原子的最长碳键)称 为某烷;有支链,碳原子序号从最靠近支链一端算起, 支链编号最小;无支链则从靠近卤原子的链端算起
H 3C
CH CH2 CH CH2 CH3 Cl CH3
H 3C
CH2 CH CH CH2 CH3 Cl Br
过渡态 T S : tra n s itio n S ta te
C 6 H 13 *I + CH3 H
有机化学-第七章 卤代烃

1 加NaOH是为了加快反应的进行,使反应完全。 2 此反应是制备醇的一种方法,但制一般醇无合成价值,可用 于制取引入OH比引入卤素困难的醇。
2.与醇钠(RONa)反应—醇解—制备(混合)醚(称为威廉森合成)
' R-X + RONa
R-O R' + NaX 醚
R-X一般为1°RX,(仲、叔卤代烷与醇钠反应时,主要发生消 除反应生成烯烃)。 3.与氨反应
二、消除反应 从分子中脱去一个简单分子生成不饱和键的反应称为消除反应, 用E表示。 卤代烃与NaOH(kOH)的醇溶液作用时,脱去卤素与β碳原子 上的氢原子而生成烯烃。
R-CH-CH2 + NaOH H X
KOH- 醇 R-CH=CH-CH=CH-R + 2NaX + 2H2O
醇
R-CH=CH2 + NaX + H2O
CH3 叔丁基溴 tert-butyl bromide 叔溴丁烷
2、IUPAC命名法
(1)饱和卤代烃
CH 3-CH2-CH--CH-CH 3 H3C Cl
Cl 3- 甲基 -5- 氯庚烷 3- 氯 -5- 甲基庚烷 × 4- 甲基 -2- 氯己烷 CH 3-CH2-CH-CH -CH-CH -CH3 2 2 CH 3
亲核取代反应机理小结
卤代烃亲核取代的两种机理: SN2 和 SN1 机理
SN2 机理:双分子取代,一步机理
反应速率 = k[RX][Nu-]
手性底物反应发生构型转换 反应速率:1º RX>2º RX>3º RX (空间位阻效应)
SN1 机理:单分子取代,二步机理
反应速率 = k[RX] 手性底物反应发生消旋化
(有机化学课件)第七章 卤代烃

7.3.1 烃的卤代
烷烃的卤化、烯烃的α–卤代、芳烃的α–卤代:
7.3.2 由不饱和烃制备
烯烃与Br2或HX的加成:
7.3.3 由醇制备
常用的卤化试剂:HX, PX3, PX5, SOCl2(亚硫酰氯).
7.3.4 卤原子交换反应
在适当条件下,卤代烃与含卤负离子的盐类可以发生卤原子的交换反应。
(2) 烯丙型和苄基型卤代烃 卤原子与碳碳重键或苯环相隔一 个饱和碳原子。 特点:C–X键活性高,易发生异 裂,产生烯丙型(苄型)正离子 活性中间体,具有p,π–共轭效应。
(3) 隔离型卤代烃
卤原子与碳碳重键或苯环相 隔两个或多个饱和碳原子,与 一般卤代烷性质接近。
7.2 卤代烃的命名
普通命名法
简单卤代烃的命名,一般是由烃基的名称加上卤原子的名称而成。
(有机化学课件)第七章 卤代烃
内容
卤代烃 —— 烃分子中的氢原子被卤原子取代后的化合物。
卤代烃的分类、命名、制法和物理性质 卤代烃的亲核取代、消除反应及与活泼金属的反应 亲核取代反应机理及邻基参与 消除反应机理 亲核取代反应及消除反应的影响因素 卤代烯烃和卤代芳烃的化学性质 氟代烃
CH3
14% 2%
86% 98%
偕二卤代烃与连二卤代烃
CX X
偕二卤代烃
偕二卤代烃与连二卤代烃脱卤化氢得卤代烯烃;
PCl5 O
(C2H5)3N Cl
Cl
Cl
XX
连二卤代烃
开链偕二卤代烃与连二卤代烃脱二分子卤化氢得炔;
(2) 脱卤素
CH3 CH CH CH3 Br Br
Zn, CH3CH2OH 或 NaI, 丙酮
注:英文命名不按次序规则,而是按取代基名称的第一个字母的顺序,所 以有时与中文命名结果不一致
最新大学有机化学重点知识总结第七章 卤代烃

前言
卤代烃: 烃分子中的H原子被卤原子取代后的 化合物。
RH
RX
X
§7.1 卤代烃的分类
烃基结构
饱和卤代烃 卤代烃 不饱和卤代烃
卤代芳烃
卤原子的数目
一元卤代烃
卤代烃 二元卤代烃 三元卤代烃 ……
卤代烃举例
饱和卤代烃:
Br
CH2 CH2 Br Br
CHCl3
三氯甲烷
溴(代)环己烷 1,2–二溴乙烷 (氯仿)
2. 脱卤素
邻二卤代物在锌粉作用下加热,脱掉卤原子而 生成烯烃。
CC XX
Zn乙 ,醇 或 NaI
,
C 丙C 酮
+ X 2
保护 C=C, 或分离提纯烯烃。
三、与活泼金属反应
卤代烃能与某些活泼金属发生反应,生成有机 金属化合物(金属原子直接与碳原子相连接的化 合物)。
R X L i , N a , K , C u , M g , Z n , C d , H g , A l 和 P b
R M C M键
δ
C
Mδ
有机金属化合物中,烃基具有很强的亲核性 和碱性
1. 与镁反应
RX +M g无 水 乙 醚R M g X
烃基卤化镁—Grignard (格氏)试剂
Victor Grignard 和 Paul Sabatier 共享 1912年诺贝尔化学奖。
反应活性:
R X:
RI > RBr > RCl > RF
C H 3C H 2C H 2C H 2B r
N aO H Δ H 2O
C H 3C H 2C H 2C H 2O H+N aB r
N aO H Δ 醇
《有机化学》(第四版)第七章-卤代烃(习题答案)

第七章卤代烃相转移催化反应邻基效应思考题P235 习题7.1 用普通命名法命名下列各化合物,并指出它们属于伯、仲、叔卤代烷中的哪一种。
(1) (CH3)3CCH2Cl (2) CH3CH2CHFCH3(3) CH2=CHCH2Br解:(1) 新戊基氯(伯卤代烷) (2) 仲丁基氟(仲卤代烷) (3) 烯丙基氯(伯卤代烷) 习题7.2 用系统命名法命名下列各化合物,或写出结构式。
(1)CH3CHCHCH2CHCH3CH332,3-二甲基-5-氯己烷(2)CH3CHCH2C CHCH3CH3ClClCl2-甲基-3,3,5-三氯己烷(3) BrCH2CH2CHCH2CH2CH32H53-乙基 -1-溴己烷(4) CH3CH2CHCH2CH32Cl3-氯甲基戊烷(5) Cl1-环戊基-2-氯乙烷或 氯乙基环戊烷(6)CH3Cl1-甲基-1-氯环己烷(7) CH3CH3CH2Cl1,1-二甲基-2-氯甲基环戊烷(8)Cl1-氯双环[2.2.1]庚烷(9)CH 3CH CH 2CH 2BrCH 3异戊基溴 (10)CH 3CH 2CH 2CH 3H Br(R)-2-溴戊烷P236 习题7.3 命名下列各化合物:(1) Cl 2CHCH=CH 23,3-二氯-1-丙烯(2) CH 3CHCH=CHCH 3Cl4-氯-2-戊烯(3)CH 3Br1-甲基-4-溴-2-环戊烯(4)BrCl 1-氯-4-溴苯(5)CH=CHCH 2CH 2Br 1-苯-4-溴-1-丁烯(6)CH 2CH=CH 2ClBr2-氯-4-溴烯丙基苯3-(2-氯-4-溴苯基)-1-丙烯P236 习题7.4 写出下列各化合物的构造式或结构式:(1)4-溴-1-丁烯-3-炔CH 2=CH C CBr(2) 反-1,2-二氯-1,2-二苯乙烯C=C ClPhPh(3)对氯叔丁苯ClC(CH 3)3(4)-溴 代乙苯CHCH 3BrP239 习题7.5 试预测下列各对化合物哪一个沸点较高。
第七章 卤代烃

CH3COCH3
R
I + BrRelative Rate
Relative Rate
Compound
CH3Br CH3CH2Br (CH3)2CHBr (CH3)3CBr
30 1 0.02 ~0
CH3CH2Br CH3CH2CH2Br (CH3)2CHCH2Br (CH3)3CCH2Br
100 28 3 0.00001
相反的过程。构型转化是SN2反应的立体化学特征。
为什么亲核试剂总是从离去基团的背面进攻中心碳原子?
.
sp3 sp2
Nu:- +
C L
Nu
C
L
p轨道
Nu C + :L- .
基团的排斥;过渡态能量;亲核试剂与离去基团的距离。
2. 单分子亲核取代反应(SN1)机理及其立体化学
CH3 CH3 C Br + OH CH3
R2CHX R3CX
卤代烃的命名 a.普通命名法
一些分子中的烃基部分有简单的非系 统名称的卤代烃可采用普通命名,即在相 应烃基名前加卤素名称。
CH3 CH3 CH2CH2CH 2Br
正丁基溴 溴代正丁烷
H3C H
CH2Br
异丁基溴 溴代异丁烷
系统命名法,把卤素作为取代基。其它 的命名原则与烷烃的命名基本相同。 当烷基和卤素相同编号时,优先考虑烷 基。当双键和卤素并存时,优先考虑给 双键以尽可能小的编号 。
-
CH3COCH3 H2O
CH3 CH3 C OH + BrCH3
V= k1[(CH3)3CBr]
反应分步进行:
CH3 (1) CH3 C Br CH3 CH3 (2) CH3 C + OH CH3
有机化学ppt-卤代烃

四、氟利昂 是一类含氟及氯的烷烃。具有无色、无臭、无腐蚀性、不 能燃烧的性质。沸点为-29.9℃,易压缩成液态,解除压力后 立即气化,且吸收大量的热,因此,常用作冷冻剂。 五、氯乙烯及聚氯乙烯
氯乙烯又名乙烯基氯(Vinyl chloride)是一种应用于高分 子化工的重要单体,可由乙烯或乙炔制得。为无色、易液化气 体,沸点-13.9℃。氯乙烯是有毒物质,肝癌与长期吸入和接触 氯乙烯有关。
三、密度 1.RCl < RBr < RI(烃基相同) 2. 一氯代烃<水,而溴代烃、碘代烃>水(多数) 3.卤原子的数目增多,卤代烃的密度增大 4. 烃基分子量增大,密度减少(卤原子相同)
四、沸点 1. 卤素的原子序数增加,沸点升高(烃基相同) 2. 碳链增长,沸点升高(同种卤原子) 3. 直链卤代烃沸点较高,支链越多沸点越低(同分异构体)
聚氯乙烯,英文简称PVC(Polyvinyl chloride),是氯乙烯 单体在过氧化物、偶氮化合物等引发剂,或在光、热作用下按 自由基聚合反应机理聚合而成的聚合物。氯乙烯均聚物和氯乙 烯共聚物统称之为氯乙烯树脂。
各种卤代烃与硝酸银的反应活性不同,活性顺序: RI >RBr >RCl
叔卤代烷(3º)>仲卤代烷(2º)>伯卤代烷(1º)
(二)亲核取代反应机理
由亲核试剂(如试剂的负离子OH−、CN−、RO−、ONO2−等或 具有孤对电子的分子NH3、RNH2等)进攻带部分正电荷的中心而 引起的取代反应,称为亲核取代反应(SN )。
第四节 卤代烃中卤原子反应活性
按照卤原子和 p 键的相对位置可将卤代烯烃及卤代芳烃分为 三类:
> > CH2=CHCH2-X C6H5-CH2-Cl
CH2=CHCH2-CH2-X CH2=CH-X
第七章 卤代烃

CH2=CH2 CH CH
+ +
Br2 HCl HgCl2
CH2Br
150 - 160 oC
CH2Br
CH2=CHCl
烯烃α-氢或苄基氢被卤原子取代
H2C CHCH3
+ +
Cl2 O
500~530 0C
H2C
CHCH2Cl
H2C
CHCH3
NBr
H2C
CHCH2 Br
(NBS) O
三、由醇制备
(S)-(+)- 2- 辛醇 [α ]D =+9.9°
产物的构型与底物的构型不一样,此过 程叫构型反转(Walden转化)。
SN2的特点
*1.这是一个一步反应,只有一个过渡态。过渡态的结 构特点是:中心碳是sp2杂化,它与五个基团相连,与 中心碳相连又未参与反应的三个基团与中心碳原子处于 同一平面上,进入基团 (亲核试剂) 和离去基团处在与 该平面垂直,通过中心碳原子的一条直线上,分别与中 心碳的p轨道的二瓣结合。 *2.所有产物的构型都发生了反转。 *3.反应在大多数情况下,是一个二级动力学控制的反应。
2-甲基-4-苯基-1,3-二氯戊烷
5
4 3 2 1
Cl
H CH 3
CH3CH2CH2CCH2-CHCH3
(4R)-2-甲基-4-氯庚烷
芳卤化合物:当卤原子连在芳烃侧链上时, 母体:脂肪烃;取代基:芳基、卤原子。
CHCl2
CHCH2CH2Cl CH3
对甲苯二氯甲烷
CH3 C
CH3
3–苯基–1–氯丁烷 (1-chloro-3-phenyl butane)
RCl
SO2
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•Nu:的进攻与L的离去同时进行。 •Nu: 是从L的背后进攻中心C原子。中心C原子为 手性中心时,发生Walden 转化,即构型反转。
2、SN1 反应的立体化学
外消旋化
H H H H OH H3C C Cl OH H3C C OH + HO C CH3 C H2O H2O Ph Ph Ph H3C Ph
(硝酸酯)
(鉴别卤代烷) RCH2C≡CR′ (炔)
2、消除反应(elimination reaction)
C H C X
NaOH H2O 取代反应 X 消除反应 HX
C
C
H OH C C
β–消除: 从α–C原子上脱去卤原子,从β–C 原子上脱去氢原子,生成 C C 的反应。 亦称α,β–消除。 条件:强碱RONa
C
δ
X
碳原子数相同的卤代烷:RI>RBr >RCl 沸点比同分子量的烷烃稍高 3.相对密度:一氯代烷<1;一溴代烷和一碘代烷>1。
4.溶解性:卤代烃不溶于水,溶于弱极性或非极性的
有机溶剂中,例如:乙醚、苯和烃等。
5.可燃性:随X原子数目的↑而↓。
例如:CH3Cl 可燃,CH2Cl2 不燃,CCl4 为灭火剂。
二、卤代烷的化学性质
反应部位: 亲核取代 反应
δ
+
脱去HX
C H C H X
δ-
Nu:
消除反应
:B
极性共价键断裂
1、亲核取代反应 SN反应 (nucleophilic substitutioreactions)
C—X键有何特点?
δ
C
X
δ
亲核试剂 (Nu):带负电荷的离子或带未共用电子对的 中性分子,RO-, OH-, CN-, ROH, H2O, NH3。 离去基团(L):带着一对电子离去的分子或负离子。
稳定:
Br Br
KOH-乙醇
开链的邻二卤代烷脱去两分子HX,生成炔烃。
3、与金属镁反应——Grignard 试剂的合成
碳原子和金属原子直接相连的化合物——金属有机物。
R X + Mg
纯 醚 回 流
R MgX
[法] Grignard(格利雅) 1901年博士论文中首次提到。1900年做的 工作(29岁)。同年他的同事萨巴蒂埃由于发明镍催化烯加氢成饱 和烃和Victor Grignard共同获1912年诺贝尔化学奖。
MgX2 RH + Mg(OR')X Mg(NH2)X R'C≡CMgX
HOR’
HNH2
HC≡CR’
弱酸RH—强碱R- ,(其它酸)YH﹥RH,
R- + HY RH + Y-
所以,制备格式试剂不能有比RH活泼的氢存在。 制备格式试剂所用的溶剂:无水乙醚、THF等
⑵作为强亲核试剂在合成上的应用 合成增长碳的羧酸: RMgX CO2 RCOOMgX H+ RCOOH H2O 引入重氢:
o-CH3-C6H4-ONa + ClCH2C6H5
o-CH3-C6H5OCH2C6H5 +
NaCl
(3)氰解—被氰基取代(与NaCN、 KCN作用) .. CH CH OH
CH3CH2CH2CH2 I + KCN
5 2
碘代丁烷
CH3CH2CH2 CH2 CN + KI
+ H3 O
戊腈
CH3CH2CH2CH2COOH
RCH2
X
R R
CH X
R C X R R
伯卤代烷(1°) 仲卤代烷(2°) 叔卤代烷(3°) primary alkyl halides secondary
CH3 CH3CCH2Br CH3
tertiary
CH3
CH3CHCH2CH3 CH CCH CH CH 3 2 2 3 Br Br
2、卤代烷的系统命名法
CH3CH2CH2OH CH3CH2CH2O Na + CH3CH2 I △
CH3CH2CH2OCH2CH3
(70%)
+ NaI
Williamson 合成法:合成不对称醚 •采用该法以伯卤烷效果最好,仲卤烷效果较差, •不能使用叔卤烷,叔卤烷易发生消除反应生成烯烃。 例:混醚对甲苯基苄基醚具有水仙、茉莉香味,是 皂用香精的原料,传统合成方法是采用威廉森法。
β α C2H5ONa /△ CH3CH CH2
C2H5OH
CH3CH CH2 + NaBr + H2O
H
Br
Saytzeff 规则: H原子主要是从含氢较少C原子上脱去,生成双键上 C原子取代较多的烯烃(即稳定的烯烃)。
C2H5ONa 或 NaOH CH3CHCHCH2 C2H5OH
CH3CH CHCH3 + CH3CH2CH CH2
―维也纳公约”
《蒙特利尔议定书》 1987年9月16日制定,中国1991年加入
内容之一:对CFCs(Chlorofluorocarbon,氯氟烃)物 质的规定:对发达国家,从1996年1月1日起停止生产与消 费;对发展中国家,停用的日期是2010年。 多数国家将停用的日期提前,如中国将淘汰CFCs和哈龙的 日期提前到2007年7月1日;德、意、瑞士、丹麦将淘汰 HCFC22的日期提前到2000年。
O3 + Cl ClO + O3 O2 + ClO 2O2 + Cl
2006年9月的臭氧层破洞
9.16国际臭氧日(1995年制定) 1976年,联合国环境署(UNEP)理事会第—次讨论了臭氧层 破坏问题。在UNEP和世界气象组织设立臭氧层协调委员会, 定期评估臭氧层破坏情况。 1977年召开了臭氧层专家会议。1981年开始就淘汰破坏臭 氧层物质的国际协议进行政府间的内部讨论, 1985年3月制订了《保护臭氧层维也纳公约》中国1989年 12月10日加入该公约。
Grignard试剂的特点: • R—Mg极性很强,碳是负性,(而Rδ +—Xδ -) ⑴作为强碱,格式试剂很易与活泼氢反应:
R MgX + Y H Y RH + Mg X
因而制备格式试剂的条件之一:绝对无水、无氧。
Y=-OCOR,-OH,-OR,-X.-NH2,-C
CR
HOH
Mg(OH)X
HX
RMgX
偶联生成烃 烯丙基型卤代烃
•叔,仲卤代烷与格式试剂易发生消除反应。
下列化合物能否用来制备Grignard试剂?为什么?
第三节亲核取代反应和消除反应机理
一、亲核取代反应机理
1、双分子亲核取代反应(SN2)机理 (substitution nucleophilic bimolecular)
HO + H3C Br
对复杂的卤代烃用IUPAC法。 烃基作为母体,卤原子作为取代基。
命名时,取代基的编号和排列顺序分别遵循 “最低系列原则”、“次序规则” 。Cl
CH3 CH CH CH3 Cl CH3
2–甲基–3–氯丁烷
CH3 CH2 CH CH CH2 CH3 Br Cl
CH3 C
CH CH2 CH3
Cl CH3
第一节 卤代烃的分类和命名
卤代烃(alkyl halides): R X 烃分子中的氢原子被卤原子取代后的化合物。 一卤代烷的 通式: CnH2n+1X 按卤原子数目: 一卤代烃和多卤代烃
一、 按烃基结构: 分 卤代烷烃、卤代烯烃和卤代芳烃 类
按卤原子所连的碳原子类型: 伯卤代烃、仲卤代烃和叔卤代烃
CHCH2CH2Cl CH3
3–苯基–1–溴–2–丁烯
3–苯基–1–氯丁烷
第二节 卤代烃的性质
一、卤代烃的物理性质
卤烷分子主要通过偶极–偶极相互作用聚集在一起: 1.状态:下列卤代烃为气体,其余多数为液体
C X 2.沸点:M↑,b.p↑。
CH3Cl, CH3CH2Cl, CH3Br, CH2 CHCl 和 CH2 CHBr δ δ δ
CH3CH2CH2CH2CN
用途:合成增长一个碳的羧酸。 X 1,5-二溴戊烷 CN
C2H5OH, H2O Br(CH2)5Br + 2KCN 回流 8h 75%
戊酸
NC(CH2)5CN + 2KBr
庚二腈
(4) 与氨作用—氨解
C2H5OH (CH3)2CHCH2Cl + 2NH3 △
(CH3)2CHCH2NH2 + NH4Cl
第七章 卤代烃
第一节 卤代烃的分类和命名 一、分类 二、命名 三、同分异构现象 第二节 卤代烃的性质 一、卤代烃的物理性质 二、卤代烷的化学性质 1、亲核取代反应 2、消除反应 3、与金属反应 第三节 亲核取代反应和消除反应机理 一、亲核取代反应机理 二、SN1SN2的立体化学 三、影响亲核取代反应的因素 四、消除反应的机理 五、取代和消除反应的竞争 第四节 卤代烯烃和卤代芳烃的化学性质 第五节 卤代烃的制法
3-甲基丁胺
生成的伯胺仍是一个亲核试剂,它可以继续与 卤代烷作用,生成仲胺或叔胺的混合物,故反应要 在过量氨(胺)的存在下进行。
(5)与硝酸银的乙醇溶液作用
R X + AgNO3
C2H5OH
R O NO2 + AgX
硝酸酯
反应活性: 3 > 2 > 1° 叔卤代烃 ﹥ 仲卤代烃 ﹥ 伯卤代烃
(立即沉淀)(几分钟后沉淀) (加热以后沉淀) 所以:该反应用于鉴定不同种类的卤代烷。
通式:
+ -
通过 SN反应达到的官能团的转换
C Nu + X-
C X + Nu-
亲核试剂:
H – OH Na+ –CN H –NH2 NaOR RCH2–OH (醇) RCH2–CN (腈) RCH2–NH2 (胺) R,OR