基础有机化学第八章卤代烃课件
合集下载
有机化学第8章卤代烃
在SN2反应中
进攻试剂是从离去基团的背面进攻碳原子的。 进攻试剂是从离去基团的背面进攻碳原子的。 当Nu与碳原子接近时，C－Nu之间的化学键逐渐形成，而C－X之间的 Nu与碳原子接近时，C Nu之间的化学键逐渐形成，而C 化学键逐渐变弱，三者基本在同一直线上，形成了反应的过渡态，中心 碳由sp 转化为sp 碳由sp3转化为sp2杂化状态， Nu继续接近碳原子并与碳原子完全键合，离去基团完全离去，由过渡状 Nu继续接近碳原子并与碳原子完全键合，离去基团完全离去，由过渡状 态变为产物。
1）被羟基取代 加热 R-X + KOH（NaOH，水溶液） KOH（NaOH，水溶液） 2）被烷氧基取代 R-X + R`ONa R-O-R` +NaX R此反应也称为Wiliamson合成反应 合成反应。 此反应也称为Wiliamson合成反应。 3）被NH3取代 R-X + NH3 R-NH2（胺） + HX 胺是有机碱，它与反应生成的HX成盐 成盐， 胺是有机碱，它与反应生成的HX成盐，RNH3+XR-OH + KX
查依采夫规律
一般叔卤代烷最易消去，而伯卤代烷最难。 一般叔卤代烷最易消去，而伯卤代烷最难。仲或叔卤代烷 氢可以消去，因而产物不同。 有几个β氢可以消去，因而产物不同。 1875年俄国化学家查依采夫根据大量事实指出 年俄国化学家查依采夫根据大量事实指出： 1875年俄国化学家查依采夫根据大量事实指出：在β－消 去反应中主要产物是双键碳原子上烃基最多的烯烃， 去反应中主要产物是双键碳原子上烃基最多的烯烃，即得 到最稳定的烯烃。－－ 。－－查依采夫规律 到最稳定的烯烃。－－查依采夫规律
溴甲烷在NaOH溶液中反应生成甲醇，反应时OH 溴甲烷在NaOH溶液中反应生成甲醇，反应时OH－从背面接近中 心碳原子，必须克服三个氢原子的阻力，同时三个C 心碳原子，必须克服三个氢原子的阻力，同时三个C－H键的偏 转使键角发生变化，因而体系的能量升高。达到过渡状态时，能 量也达到最高点。随着溴离子的进一步离去和C 量也达到最高点。随着溴离子的进一步离去和C－O键的进一步 形成，体系的能量逐渐降低，最后形成产物。
有机化学 第八章 卤代烃
卤代烯烃命名时，以烯烃为母体，以双键位次最小编号。
∨
¬
（Z）-3,5-二甲基-4-乙基-1-氯-3-己烯
2014-12-28 7
卤原子连在环的侧链时：环和卤原子为取代基， 侧链烃为母 体。
CHCH2CHCH3
1CH3 2 3 4 5
2-环己基-4-碘戊烷
I
CH3 CH CH2CH2Cl
3-苯基-1-氯丁烷 2-苯基-4-氯丁烷
2014-12-28
NaCN
？
20
(3) 与醇钠作用
制备醚——Williamson合成法
d
+ -
R£ £X + R'O-Na+ ® ª °  é Í ¼ Ä ² Æ £ ¬Ç ¿ ¼ î£
d
ROR' + NaX
CH3CH2OC(CH 3)3 + NaBr
CH3CH2Br + NaOC(CH 3)3
大多数情况下,卤烷的消除反应常和取代反应同 时进行,而且相互竞争。 2014-12-28 29
8.3.3 与金属反应(P215)
卤代烃与 Na 、Mg 、 Li 等金属反应生成的一类 金属直接与碳原子相连的化合物叫金属有机化合 物 。这类金属有机化合物的一个共同性质就是 具有很强的亲核性。
1、与钠反应 2、与镁反应
R-CH=CH2 + NaX + H2O
醇
R-C
CH + 2KX + 2H 2O
β-消除反应的取向：
主要消去含氢较少的β-碳原子上的氢原子,生成
取代基较多的烯烃 。 （查依采夫规则）
CH3 CH3CH2-C-CH3 Br
2014-12-28
基础有机化学教案卤代烃优秀课件
在室温下，除少数代级卤代烃为气体外，一般卤代烃为 液体，高级卤代烃（Ｃ15以上）则为固体。
卤代烃都难溶于水，而溶于烃、醇、醚等有机溶剂，卤 代烃本身也是常用的有机溶剂，例如，二氯甲烷、氯仿等。
除氟代烷和多数一氯代物外，其他卤代烃的密度都比水 大。
在烃基相同的情况下，卤代烃的沸点，随碳原子数目的 增多和卤素原子序数的增加而升高；同分异构体中，支链分 子的沸点较直链为低，支链越多，沸点越低。
侧链卤代芳烃命名时，卤原子和芳环都作为取代基
32 1
C H C H 2C H 2C l 4C H 3
3-苯 基 -1-氯 丁 烷
4
32 1
C H 3 C = C HC H 2B r
C H = C H B r
3-苯 基 -1-溴 -2-丁 烯
溴 代 苯 乙 烯
7.2 卤代烃的性质
讲课：朱涛涛
７.２.１ 卤代烃的物理性质
基础有机化学教 案卤代烃
➢ 本章内容
7.1 卤代烃的分类和命名(P77) 7.2 卤代烃的性质(P78) 7.3 不饱和卤代烃的结构和性质(P86) 7.4 卤代烃的制备(P87)
7.1 卤代烃的分类和命名
讲课 ：朱涛涛
7.1.1 卤代烃的分类
1、根据卤原子的不同，卤代烃可分为氟、氯、溴、碘代烃
C2 C Hl
氯 仿 溴 仿 碘 仿 全 氟 丙 烷 氯 化 卞
2、复杂的卤代烃用系统命名法
1）烃为母体，卤素作为取代基
2）饱和卤代烃以烷烃名称为基础，选取含卤原子的最长碳链为主链 并从卤原子开始编号
3）取代基的列出按“顺序规则”小的基团先列出
示例
CH3-CH2-CH-C2-HCH-C2-HCH3 CH3 Cl
卤代烃都难溶于水，而溶于烃、醇、醚等有机溶剂，卤 代烃本身也是常用的有机溶剂，例如，二氯甲烷、氯仿等。
除氟代烷和多数一氯代物外，其他卤代烃的密度都比水 大。
在烃基相同的情况下，卤代烃的沸点，随碳原子数目的 增多和卤素原子序数的增加而升高；同分异构体中，支链分 子的沸点较直链为低，支链越多，沸点越低。
侧链卤代芳烃命名时，卤原子和芳环都作为取代基
32 1
C H C H 2C H 2C l 4C H 3
3-苯 基 -1-氯 丁 烷
4
32 1
C H 3 C = C HC H 2B r
C H = C H B r
3-苯 基 -1-溴 -2-丁 烯
溴 代 苯 乙 烯
7.2 卤代烃的性质
讲课：朱涛涛
７.２.１ 卤代烃的物理性质
基础有机化学教 案卤代烃
➢ 本章内容
7.1 卤代烃的分类和命名(P77) 7.2 卤代烃的性质(P78) 7.3 不饱和卤代烃的结构和性质(P86) 7.4 卤代烃的制备(P87)
7.1 卤代烃的分类和命名
讲课 ：朱涛涛
7.1.1 卤代烃的分类
1、根据卤原子的不同，卤代烃可分为氟、氯、溴、碘代烃
C2 C Hl
氯 仿 溴 仿 碘 仿 全 氟 丙 烷 氯 化 卞
2、复杂的卤代烃用系统命名法
1）烃为母体，卤素作为取代基
2）饱和卤代烃以烷烃名称为基础，选取含卤原子的最长碳链为主链 并从卤原子开始编号
3）取代基的列出按“顺序规则”小的基团先列出
示例
CH3-CH2-CH-C2-HCH-C2-HCH3 CH3 Cl
有机化学-第8章：卤代烷
Zn + HCl
CH3(CH2)14CH2I
CH3(CH2)14CH3
RX HI RI HI
-HX
RH + I2
卤代烷的还原
2 中性还原剂
催化氢化
RX (or ArX) H2 / Pd*
RH (orArH) * PdC, Ni, Pt
O
OH
CH2CCH3
CH2CHCH3
O2N
C=N H2 / Pd C H2N
H Br H
CH2 = CHCH2CH3+ CH3CH=CHCH3
19%
81%
CH3 CH3CHCHCH2
H Br H
叔卤代烷
C2H5ONa, C2H5OH
CH3
CH3 CH= C(CH3)2+ CH3CH2C=CH2
71%
29%
消除反应 ( E )
Saytzeff(查依采夫)规律
(1875年俄国化学家Saytzeff总结了当时已知的大量实验事实, 得出以下经验结论.)
(3) ( 4S )-4-甲基-5-乙基-1-溴庚烷 CH3 H
CH3CH2CH C CH2CH2CH2Br C2H5
(2) ( 2S,3S )-2-氯-3-溴丁烷
H Br Cl H CH3 C C CH3
4. (1R,3R)-1,3-二溴环己烷
Br H
H Br
卤代烷的普通命名法
CH3CH2CH2CH2Cl
H2 H1
慢
Br
-
HO
C
-
Br
快
HO
H1 C H2
Br-
H3
定义：
H3ห้องสมุดไป่ตู้
有机化学 第八章卤代烃
对SN2的影响
空间效应
H2C CH CH2X Ph CH2 X
注意：
H H
Nu H L H
〉SN2反应速度最快
p-π共轭，稳定过渡态， △E活化低快
知识点 苄基 （苯甲基）> 烯丙基 > CH3 > 1º > 2º > 3º
对SN1的影响 SN1的速控步骤：
电子效应 空间效应
RX R+ + X-
R1 2 HO C R R3 R1 R2 C OH R3
第一步生成平面三角形碳正离子， OH-从平面的两边进攻的机会均等。 例：
H3CO + CH3COOH O H2O/O O CH O C CH3 H3CO CH OH SN1
大多亲核取代反应既非完全转化，也非完全外销旋化。
例：
C6H5
CH CH3 + H2O/丙酮 Cl
凡是能稳定C+的因素，也稳定生成它的过渡态。
△E ----反应快（ SN1 主要考虑电子效应）
例：
H3CO CH2 X
p-π共轭，稳定C+
空间效应也有影响：
H3C O CH2+
对SN1的影响
电子效应 空间效应
空间效应
3º最拥挤，解除拥挤的要求最强—易形成C+ CH3相反，解除拥挤的要求最小—难形成C+
亲核试剂 Nu
-
R CH2 Nu + X 离去基团
底物
Nucleophilies
反应是由带负电荷（或孤队电子）的试剂进攻带正
电荷的C原子引起的——亲核取代（SN） Substitution Nucleophilic
常见的亲核取代反应：
有机化学之卤代烃
30 1 0.02 ~0
CH3CH2Br CH3CH2CH2Br (CH3)2CHCH2Br (CH3)3CCH2Br
100 28 3 0.00001
主要影响因素是位阻效应(steric effect)或称空间效应。
空间位阻越大，亲核试剂越难进攻, SN2反应速率越小。
SN1反应决定于碳正离子的形成及稳定性。 RBr在HCOOH-H2O中水解反应相对速率
Compound Relative Rate (CH3)3CBr 108 (CH3)2CHBr 45 CH3CH2Br 1.7 CH3Br 1.0
当取代基具有＋I、超共轭效应、＋C效应，生成碳正离子 稳定，所需活化能低，反应速率快。 离解成碳正离子的倾向：
R3C-X R CH-X CH2=CHCH2-X > 2
反应物
HO
H C H
Cl
H HO C H H + Cl-
H
过渡态（T.S）
产物
① 亲核试剂从离去基团的背面接近中心碳原子。
② 与此同时离去基团也正在逐步地离开底物。
③ 分子新键的形成与旧键的断裂是同时发生的，旧键断裂 时所需的能量，是由新键形成所放出的能量提供的。 ④ 两者达到平衡时,体系能量最高。其状态为过渡态 T.反应 一步完成。过度态的形成控制反应速率，双分子参与。
Nu:Байду номын сангаас+
L
Nu
+ L-
H
C6H13 Br C CH3
NaOH SN 2
HO
C6H13 H C CH3
(R) - (-) - 2 –溴- 辛烷
(S) - (-) - 2 - 辛醇
构型转化是SN2反应的立体化学特征。
卤代烃—亲核取代反应(有机化学课件)
卤代烃的亲 核取代反应
卤代烃在有机合成的多种用途
灭火器
制冷剂
管材
薄膜
墙板地板
日用品
目录CONTENT来自01亲核取代反应
02
亲核取代反应实例
01
亲核取代反应
亲核取代反应 1.卤代烷结构分析
导入动画
结论：卤代烃的取代是一个亲核取代的过程。
亲核取代反应 2. 定义 亲核取代反应(SN)：
有机化合物分子中的原子或原子团被亲核试剂取代的反应。
2. 被烷氧基取代
卤代烷与醇钠作用，卤原子被烷氧基取代而生成醚类化合物。
+ R X
△ R'ONa
+ ROR'
NaX
Williamson 醚合成法
伯卤代烷 > 仲卤代烷 > 叔卤代烷
亲核取代反应实例
3. 被氰基取代
卤代烷与氰化钠或氰化钾在乙醇溶液中共热回流，卤原子被氰基（—CN）取代，
得到腈。
乙醇
+ RX
亲核取代反应实例
6. 卤化物的互换
氯代烷或溴代烷的丙酮溶液与碘化钠共热，可生成氯化钠和溴化钠沉淀。
丙酮
+ RCl NaI
丙酮
+ RBr NaI
+ RI
NaCl
+ RI
NaBr
卤代烷的 定性鉴定
伯卤代烷＞仲卤代烷＞叔卤代烷
小结
100% 80% 60% 40% 20%
R-X
NaOH
ROH 醇类
R’ONa ROR’ 醚类
NaCN
+ RCN
NaX
乙醇
+ CH 3CH 2CH 2Cl
NaCN
卤代烃在有机合成的多种用途
灭火器
制冷剂
管材
薄膜
墙板地板
日用品
目录CONTENT来自01亲核取代反应
02
亲核取代反应实例
01
亲核取代反应
亲核取代反应 1.卤代烷结构分析
导入动画
结论：卤代烃的取代是一个亲核取代的过程。
亲核取代反应 2. 定义 亲核取代反应(SN)：
有机化合物分子中的原子或原子团被亲核试剂取代的反应。
2. 被烷氧基取代
卤代烷与醇钠作用，卤原子被烷氧基取代而生成醚类化合物。
+ R X
△ R'ONa
+ ROR'
NaX
Williamson 醚合成法
伯卤代烷 > 仲卤代烷 > 叔卤代烷
亲核取代反应实例
3. 被氰基取代
卤代烷与氰化钠或氰化钾在乙醇溶液中共热回流，卤原子被氰基（—CN）取代，
得到腈。
乙醇
+ RX
亲核取代反应实例
6. 卤化物的互换
氯代烷或溴代烷的丙酮溶液与碘化钠共热，可生成氯化钠和溴化钠沉淀。
丙酮
+ RCl NaI
丙酮
+ RBr NaI
+ RI
NaCl
+ RI
NaBr
卤代烷的 定性鉴定
伯卤代烷＞仲卤代烷＞叔卤代烷
小结
100% 80% 60% 40% 20%
R-X
NaOH
ROH 醇类
R’ONa ROR’ 醚类
NaCN
+ RCN
NaX
乙醇
+ CH 3CH 2CH 2Cl
NaCN
卤代烃PPT课件
三
种
表 示
(2).结构式
形
式
(3).结构简式
H HH | |I H—C—C---C—Br ||I H HH
CH3CH2CH2Br
官能团：-Br
2.化学性质
官能团决定化合物的化学特性，由于溴原子吸引电 子能力强，C—Br键易断裂，使溴原子易被取代，也易 被消去。所以由于官能团－Br的作用，1-溴丙烷的化学 性质比丙烷活泼，能发生许多化学反应。
(3)溶解性：均难溶于水,易溶于有机溶剂；某些卤
代烃本身是很好的有机溶剂。 (4)密度:一氯代烷密度随C↗而↘且小于1,一溴代烷 密度大于1
小试身手
1、不溶于水且比水轻的一组液体是( A )
A.苯、 一氯丙烷， B.溴苯 、四氯化碳
C.溴乙烷 、氯乙烷， D.硝基苯 、一氯丙烷
2、下列有机物中沸点最高的是（ D ）,密度最
特别强调：在卤代烃分子中，若与卤素原子
相连的碳原子邻位碳上没有氢原子，或卤原子 相连的碳原子没有邻位碳时，就不能发生消去 反应。如：CH3Cl、(CH3)3CCH2Cl等。
能消去反应的条件：与卤素原子相连
的碳原子邻位碳上必须有氢原子
例1、下列物质中不能发生消去反应的是
( B ）CH3
① CH3 CH CH
一卤代烃
二卤代烃
多卤代烃
（3）、根据分子中烃基结构不同可分为 卤代烷烃、卤代烯烃和卤代芳香烃
CH3 CH2-X 卤代烃烷烃
CH2 CH-X
卤代烯烃
X 卤代芳香烃
3.卤代烃的物理性质
(1)状态:一卤代烃除CH3Cl 、CH3CH2Cl、 CH2=CHCl为气态，其余为大多为液体或固体。 (2) 沸点:①大于同碳个数的烃② C↗沸点↗③ C相 同，支链越多，沸点越低。