精细有机合成与工艺(第4-5章)

（1）亲电取代
（2）亲电加成
（3）自由基取代
该反应不易生成三溴化合物生成，因Br原子体积大，位阻大。
Br2常温下为液体，沸点59℃,使用较氯方便，易
于计量。活泼性比Cl2低，卤化反应缓和，选择性较好，
在工业上应用较广泛。但溴价格较贵，必须要充分利 用。如果有HBr生成，工业上常采用加入氧化剂（如 Cl2，NaClO，H2SO4等）,使生成HBr即刻被氧化为溴， 生产吨位较大时，也可以采用HBr用水回收制备氢
氟利昂(freons)
為含有Cl和F的多鹵化烴類，如：CHClF2、CCl2F2、CCl3F等 化学性质穩定而非腐蝕性的低沸點液體或氣體 用為冷凍劑
特夫綸(teflon)
為四氟乙烯的聚合物， 係較耐溫的抗腐蝕性塑膠，性安定 用為墊片和閥襯料
聚氯乙烯(PVC)
{ CHCl
CH } 2 n
為氯乙烯的聚合物， 無味無臭，不溶於大部份的有機溶劑 用於製造塑膠管、人造皮革、包裝膜
第4章 卤化反应及其工业可行性
4.1氯化反应 4.2溴化反应 4.3碘化反应 4.4氟化反应
卤化反应:向有机物中引入卤素的反应，是精细有机合
成中最重要的反应之－。它可以广泛用来制取农药、医
药、染料、香料、颜料、增塑剂等产品及其重要中间体。 引入卤素，分子极性增加，通过卤素的转换，可 制备含有其他取代基的衍生物。 卤化反应中，氯的衍生物制备最经济，原料充 足，得到了大量的工业化应用。
对氨基(三氟甲氧基)苯氟化超压冲料事件
KF氟化 主要用于交换芳族和杂环化合物环上的氯
KF氟化同样具有原料易得、反应简单和专－性等优点。 尤其是近年来相转移催化技术的发展，可提高产率和减少反 应时间，更重要的是可以不使用昂贵的非质子极性溶剂，因 此其工业应用日益广泛。
邻氟苯胺的合成
4.4.5 重氮基的氟置换
有机物的溴化与氯化反应基本类似，有双键 加成溴化，芳环取代溴化，芳环支链及饱和烷烃 溴化以及置换溴化等。
4.2.I Br2直接溴化
认识溴:
宁连高速公路有毒化学品泄漏
Dead Sea Bromine Group
盐田
储存于卤库中的卤水经离心泵送入管道，用20%左右的硫酸酸化，使pH 值达到3.2～3.6之间，然后通入氯气氧化，氧化卤水经静态混合器进一步反 应后送入吹出塔，自上而下喷淋，塔内装满填料，鼓风机由塔下吹入空气， 在填料表面汽液交换，游离溴被吹入空气带走，废液自塔底排放，含溴空气 进入吸收塔，以SO2气体加淡水喷淋对含溴空气进行吸收，其吸收液含溴达 80～120 kg／m3左右，然后进行蒸馏，加氯气进行二次氧化，溴蒸汽冷却后 为成品溴。
4.4.2 高价金属盐氟化－间接氟化
相对F2直接氟化来说，CoF2氟化优点是反应释放的热 量（192.5kJ/mol）比F2直接氟化（435.3kJ／mol）低得多， 因此降解产物也少。另外，工业上生产采用了流动床反应 器，就可实现连续化操作。最适用从烃类制备全氟化合物， 如：
合成全氟油的方法:
4.4.3 电解氟化
4.1.3 用Cl2作氯化剂的反应
(1)芳环上的亲电卤化 （2）芳环支链卤化
H2O
H2O
H2O
4.1.3 用Cl2作氯化剂的反应
(1)芳环上的亲电卤化 （2）芳环支链卤化
（3）置换氯化
CH3
Cl Cl O H 某些芳环上的磺酸基、硝基可经自由基历程置换成卤素。 前者需引发剂或光存在下进行，防止阻碍反应的重金属盐存 Cl Cl 在，后者反应于高温下在陶瓷或搪玻璃反应器中进行
n
n
n
CH3OCH2Cl ZnCl2
CH2Cl
RNH2
CH2NHR
当芳环上有给电子取代基时，有利于反应，而有吸 电子取代基时，则于反应不利，例如硝基苯很难进 行反应。
第4章 卤化反应及其工业可行性
4.1氯化反应 4.2溴化反应 4.3碘化反应 4.4氟化反应
溴比氯贵4倍，溴原子量约为氯的2倍，合成 中用溴化物作中间体，卤素所占的成本相当于氯 化物的10倍左右。所以溴化物只能用于特殊产品 性能需要或特殊合成需要的场合。
高强度的碳-氟键，高电负性的氟和体积比较小的氟原子 这三个因素使得氟化物的制备技术与其他卤素有很大的不同， 其应用性能亦往往特别优越。
有机氟防水防油剂的合成以及在造纸工业中的应用
4.4.1 F2直接氟化
F2非常活泼，与有机物猛烈反应，放出大量的热 量，导致有机物 的降解或破坏，也极易引起燃烧和 爆炸。 可采用惰性气体稀释氟，或使反应在惰性溶剂中 进行，来缓和直接氟化。但所得产物的组成复杂， 难以分离；另外设备技术也较复杂，尚未被工业界 所接受。
80
组分浓度 %
60
60
二氯 苯
40 40
20
20
0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8
0 2.0
氯 化度 /
2005年3月29日晚，京沪高速公路淮安段发生一起交通事故，一辆 载有35吨液氯的山东槽罐车与另一辆山东货车相撞，导致槽罐车液 氯大面积泄漏，造成公路旁3个乡镇村民重大伤亡。到30日下午5时， 已中毒死亡27人，送医院治疗285人，组织疏散村民近1万人
多氯烴
如：滴滴梯(DDT)和六氯化苯(BHC) <Note>DDT為二氯二苯三氯乙烷；六氯化苯(BHC) 多氯烴是有效的殺蟲劑，不過這些是「硬性」的殺蟲， 不易被微生物分解，現已被禁止使用
第4章 卤化反应及其工业可行性
4.1氯化反应 4.2溴化反应 4.3碘化反应 4.4氟化反应
4.1.1氯化反应分类类(引入方法分):
业上应用得较少，只用于特殊位置的芳烃衍生物 的溴化，即直接溴化难以得到的化合物。
4.2.5 NBS自由基溴化
4.2.5 NBS自由基溴化 举例:心血管药物三苯甲基缬沙坦
4.2.5 NBS自由基溴化 举例:心血管药物三苯甲基缬沙坦
Br CH2 CN
第4章 卤化反应及其工业可行性
4.1氯化反应 4.2溴化反应 4.3碘化反应 4.4氟化反应
LiF 的作用来提高电导率的。 电解氟化适合带有醚、羧酸、胺等及众多含O、N、S杂环
化合物的全氟化反应。理论上，只需不断补充HF和加入有机底
物，电解可连续进行。同时，电解法具有产率高，选择性好和 环境污染小等优点。因此，该法在工业上应用非常广泛。
不适合烃类氟化，由于溶解度因素，电解法不太易成功。
4.4.4 低价金属盐氟化（卤素-氟交换的间接氟化）
重氮基置换法为实验室常用的方法，可合成许多含氟 芳烃及其衍生物，具有产率高，无需特殊设备的特点， 但工业上大量处理重氮盐中间物很麻烦，热分解条件 要求严格控制，尤其含有硝基时，易发生爆炸，因此 在工业上应用甚少。
氟苯的工业化制备
4.4.6 SF4氟化
SF4是有毒气体，工业应用报道甚少。
第五章 芳族取代反应及工业可行性 5.1 硝化反应 5.2 磺化反应 5.3 重氮偶合及重氮分解 5.4 芳环上的亲核取代反应
溴酸的方案。
4.2.2
（1）加成
HBr 溴化
抗氧剂 过氧化物
常用抗氧剂: 二苯胺，硫酚，甲硫酚。 通过加入抗氧剂或过氧化物来控制溴的取代位置。 所用过氧化物有过氧二苯甲酸。
（2）置换羟基
HBr置换羟基的反应易生发重排，产物组成有时复杂,并不 是理想的合成方法。但由于试剂（NaBr ＋ H2SO4)价格便宜，
Cl Cl Cl H Cl
CH3 Cl NO2
H2O
Cl2
4.1.3 用Cl2作氯化剂的反应
(1)芳环上的亲电卤化 （2）芳环支链卤化
（3一种合 成方法?
Cl
4.1.3 用Cl2作氯化剂的反应
(1)芳环上的亲电卤化 （2）芳环支链卤化
（3）置换氯化
（4）加成氯化 Cl2对双键有亲电和自由基二种加成,此处从略!
4.1.3 用Cl2作氯化剂的反应
来源丰富、成本低，适用于加成氯化、芳环的 亲电氯化和芳环侧链的自由基氯化。但氯化副产的 氯化氢价值低，运输不易，只能用于制盐酸或联产 其它需消耗氯化氢的产品。
4.1.3 用Cl2作氯化剂的反应
(1)芳环上的亲电卤化
苯的氯化反应进程示意图
100 100
苯
80
一氯苯
(马尔科夫尼科夫规则)
CH2Cl
?
? ?
?
OCH3
4.1.9 用次氯酸作氯化剂的反应
HOCl与烯烃双键加成可生成β-氯代醇
O
Cl
4.1.10 氯甲基化反应
氯甲基化反应是一类具有特色的取代反应，它是指芳香化 合物例如苯在和甲醛混合下，加入无水氯化锌，通入 HCl气 体，则按下式生成芳氯甲烷。
对叔丁基氯化苄的合成 氯甲醚为氯甲基化试剂合成聚ST-DVB的氯甲基 化聚合物珠体
操作简单，在不要求产物很纯时，工业上有时会采用该种方
法。
（2）置换羟基
举例:七氟菊酯
2,3,5,6-Tetrafluoro-4-methylbenzyl(Z)-(1RS,3RS)-3(2-chloro- 3,3,3-trifluoro-1-propenyl-2,2dimethylcyclopropanecarboxylate
（2）置换羟基
CH2OH F F CH3
如何制备此重要中间体?
F
F
4.2.3 PBr3溴化
PBr3置换羟基，不发生重排，是取代-OH较理想的反
应，具有反应速度快，产物纯，易分离等优点，可用
于工业合成，但该法的试剂PBr3价格贵，废酸量大。
4.2.4 重氮基的置换法
重氮基置换法由于其工业路线长，废水多而在工
4.1.4 用SO2Cl2作氯化剂的反应
常用的氯化试剂，用于芳环的亲电取代和芳环侧链的取代 反应，是在芳香族化合物中引入氯的高活性反应剂，比Cl2选择 性高，试剂易于计量，反应易于控制，为等摩尔反应。例如 SO2Cl2与甲苯反应制取苄基氯化物：