第8章_卤代烃与亲核取代反应

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卤代烃的化学性质亲核取代反应

卤代烃的化学性质亲核取代反应

H CH3CH2CHCH3
OH
CH3CH = CHCH3 + CH3CH2CH = CH2
80%
20%
H CH2CHCH 3
OH
CH=CHCH 3 +
(主)
CH2CH=CH 2
结论:若反应物含有二种类型的-H,当发生分子内脱水 时服从查依采夫规则。
应用:制备烯烃和醚
4、氧化反应
[O]
[O]
CH3-CH2-OH
CH3CHO
Cu 325℃
CH3CH2OH
CrO3 吡啶
CH3CHO
= = C6H5CH CHCH2OH
CrO3 - C5H5N CH2Cl2
C6H5CH CHCHO (85%)
三氧化铬—吡啶络合物做氧化剂对碳碳双键、碳碳三键 也都没有影响。
应用:制备酮、羧酸或醛
现在,我们可以解决问题二:
问题二:如何由CH3CH2CH2OH转化为CH3COCH2CH3? 答案:
应用: 制备卤代烃。
3、脱水反应
在加热、酸作用下,醇可发生分子内和分子间脱水, 分别得到烯烃和醚。
CH3 CH2 OH CH3 CH2 OH
H+
17H0℃+
140℃
H2C CH2
CH3 CH2 O CH2 CH3
当酸过量,且反应温度升高时,有利于发生分子内脱水
生成烯烃,低温有利于分子间脱水生成醚。
CH3 -CHO
CH3 -COOH
OH [O]
CH3 CH CH3
O H3C C CH3
在酸性高锰酸钾或酸性重铬酸钾等化学氧化剂作用下,伯 醇首先被氧化成醛、然后再氧化成羧酸;而仲醇被氧化成 酮,叔醇因其无-H原子,一般不被氧化。

有机化学第8章卤代烃

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》第三版 第8章

《有机化学》第三版 第8章

allyl bromide
有些多卤代烷有其特别的名称,常用俗名或商品名或根据来源命名,例如 CHCl3 称为 氯仿(chloroform) ,CHBr3 称为溴仿(bromoform) ,CHI3 称为碘仿(iodoform) ,CCl4 称为
2
四氯化碳(carbon tetrachloride) 。 2.系统命名法 卤代烃可以看作是烃的衍生物,把卤原子作为取代基,烃作为母体。命名的基本原则与 烃的命名规则相同。对于不饱和卤代烃,编号时,应尽可能使不饱和键的位次最小。双键有 立体构型则还要标出其构型。英文命名时,卤原子用词头 fluoro-、chloro-、bromo-、iodo-表示。 例如:
图 8-3 溴乙烷的 1H-NMR 谱
6
图 8-4 异丙基溴的 1H-NMR 谱 8.3 卤代烃的制备
目前从自然界中发现的天然卤代烃数目很少, 绝大多数卤代烃是通过合成方法得到的。 由于 卤代烃化学性质活泼, 通过化学反应可把卤代烃转化为多种含重要官能团的化合物, 卤代烃 的制备显得非常重要。 8.3.1 饱和碳原子上氢原子的卤代 在光照或高温条件下,烷烃与卤素发生自由基取代反应生成卤代烷(见 4.1 节) ,但烷烃 中几种不同的氢的反应活性相差不大,卤素的反应活性又高(如氯气)的情况下,常常得到 混合物,而且得到的混合产物很难通过化学方法分离,所以一般情况下,通过烷烃的自由基 卤代反应制备卤代烃的意义不大。 但这种自由基取代反应通常用来制备烯丙型和苄基型卤代 烃。工业上,可以通过调节烷烃与卤素的摩尔比和反应条件,来制备一氯甲烷和四氯化碳。 下面这些烃的自由基卤代反应具有较高的选择性,可用于制备卤代烃。
通常把卤素连在双键 α 碳原子上的卤代烃称为烯丙型卤代烃, 卤素直接连在双键碳原子 上的称为乙烯型卤代烃,卤素连在苯环 α-碳原子上的称为苄基型卤代烃,卤素直接连在苯 环上的称为苯基型卤代烃。

第八章-卤代烃解读

第八章-卤代烃解读

还原试剂:
LiAlH4、NaBH4 、Zn/HCl、HI、催化氢解、 Na + NH3等
氢化铝锂遇水会分解,反应要在无水条件下进行。
LiAlH4 + 4H2O LiOH + Al(OH)3 + 4H2 硼氢化钠:比较温和的还原试剂(不还原酯,羧基,氰基)在水和 醇中不会分解
R X
NaBH4
R
H
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) 醚:对称和不对称 3.与氰化钠反应
R X + NaCN R CN + NaX 反应后分子中增加了一个碳原子,是有机合成中增长碳链的 方法之一。
C2H5OH
CN可进一步转化为–COOH,-CONH2等基团。
4.与氨及胺的反应
P236
CH3(CH2)6CH2X
Cl CH CH3
LiAlH4 THF
LiAlD 4 THF
CH3(CH2)6CH3 + AlH3 + LiX
D CH CH3
反应历程:
提供负氢
反应活性:
烷基相同时活性为RI > RBr > RCl,氟代烷不反应。 烷基不同时,伯卤代烷 > 仲卤代烷 > 叔卤代烷。
RCH
CH2+ NaOH
C2H5OH
X H 消除反应的活性: 3°RX > 2°RX 方向:
CH3CHCHCH2
H Br H
CH3
Δ
>
RCH
CH2 + NaX + H2O
1°RX
CH2CH3
CH3CH2CH CH2
KOH C2H5OH

卤代烃及亲核取代反应

卤代烃及亲核取代反应

多卤代烃: 如
根据卤素所连碳的类型可分为伯、仲、叔卤代烃。
伯卤代烃(一级卤代烃): 如 仲卤代烃(二级卤代烃): 如 CH3CH2Br CH3CHCH3
CH3 CH3
叔卤代烃(三级卤代烃):

CH3-C-I
CH3
8.1.2 命名 1. 普通命名法 简单的卤代烃可以把烷基做母体, 称"卤某烃";也可以看作是烃基的卤代物。例如:
2- 甲基-3-氯丁烷
3-氯-4-溴丁烷
CH CCHCHCH3 Cl CH3
CH3CH=CHCH2CH2Cl
5-氯-2-戊烯
H
4-甲基-3-氯-1-戊炔
CH3CH2 (CH3)2CH C=C Cl CH3
CH2CH2CCH2CH3 Br CH3
(S)-3-甲基-1-溴戊烷
Cl CH2Cl
(E)-4-甲基-3-乙基-2-氯-2-戊烯
一些常见卤代烷的物理常数
名称 溴甲烷 溴乙烷 1-溴丙烷 2-溴丙烷 1-溴丁烷 2-溴丁烷 叔丁基溴 二溴甲烷 三溴甲烷 四溴化碳 沸点/℃ 3.6 38.4 71.0 59.4 101.6 91.2 73.1 99 151 189.5 1.440 1.335 1.310 1.276 1.258 1.261 1.222 2.49 2.89 3.42 相对密度 d420 名称 碘甲烷 碘乙烷 碘丙烷 2-碘丙烷 1-碘丁烷 2-碘丁烷 异丁基碘 叔丁基碘 二碘甲烷 三碘甲烷 四碘化碳 沸点/℃ 42.4 72.3 102.5 89.5 130.5 120 121 100 分解 180 分解 升华 升华 3.325 4.008 4.32 相对密度 d420 2.279 1.933 1.747 1.705 1.617 1.595 1.605

卤代烃亲核取代反应历程

卤代烃亲核取代反应历程

Substrate
Nucleophile
亲核试剂(Nucleophile): H O
RO
NC
O
H
H
N
H
H
H
两个典型反应为例:
1) H3C Br + OH-
H3C OH + Br-
动力学特征: υ = k [ H3CBr ] [ OH- ], 二级反应;
2) (CH3)3C
Br + OH-
(CH3)3C
HH
(4)瓦尔登转化
E
H
HO
Br
H H
反应历程
图1 SN2 反应势能图
二、亲核反应历程:SN1
(CH3)3C
Br + OH-
(CH3)3C OH + Br-

(CH3)3C-Br
(CH3)3C
Br
(CH3)3C+ + OH 快
(CH3)3C+ + Br
(CH3)3C
OH
ΔE2
ΔE1

H3)3C-Br
SN1
(1)两步反应 (2)单分子反应: υ= K [ R-X ] (3)生成碳正离子中间体 (4)构型翻转 + 构型保持
一切有利于过渡态形成的因素, 均有利于SN2
一切有利于中间体形成的因素, 均有利于SN1
(CH3)3C ++ OH-
δ+
[ (CH3)3C
δ-
OH ]
(CH3)3C + + Br- (CH3)3C OH
(2) 决定反应速率的一步为单分子反应: v = k [ (CH3)3CBr ]

chapter8 卤代烃

chapter8 卤代烃
CH2= CH-CH-CH2-Cl CH3 Cl CH3
CH2X
3- 甲基 -4- 氯 -1-丁烯 2- 甲基 -1- 氯 -3- 丁烯
×
4 - 甲基 -5- 氯环己烯
或苄基卤( 卤化苄 或苄基卤(氯、溴、碘)
8.3 脂肪族卤代烃的化学性质
C
Nu :
亲核取代
(Nucleophilic Substitution)
选最长碳链为主链, 碳原子数命名为 (1)选择主链 选最长碳链为主链,根据碳原子数命名为 )选择主链—选最长碳链为主链 根据碳原子数 某烷” 注 不是含卤原子最长碳链 不是含卤原子最长碳链) “某烷”;(注:不是含卤原子最长碳链 采用最低秩序原则( (2)碳原子编号 采用最低秩序原则(即从最靠近取代基一 )碳原子编号—采用最低秩序原则 端开始编号,依次标上1, , 等数字),取代基写在 某烷” 等数字),取代基写在“ 端开始编号,依次标上 ,2,3等数字),取代基写在“某烷” 之前,并以半字线连接; 半字线连接 之前,并以半字线连接; (3)主链上的卤原子或取代基按秩序规则顺序排序,并以较 )主链上的卤原子或取代基按秩序规则顺序排序, 优基团列在后(一般卤素为较优基团,应写在后面)。 )。卤素的 优基团列在后(一般卤素为较优基团,应写在后面)。卤素的 秩序是: 秩序是:氟、氯、溴、碘。 CH3-CH-CH-CH3 CH -CH -CH-CH-CH -CH
4. 氰解: 氰解:
R X + NaCN
C2H5OH ( NaCN)
R CN
H3O+
R COOH
增加一个碳原子
该反应的重要意义除可增长碳链外, 该反应的重要意义除可增长碳链外,还可以通过氰 基转化为―COOH、 ―CONH2等官能团。 等官能团。 基转化为 、 该反应与卤代烷的醇解相似, 不能使用叔卤烷, 使用叔卤烷 该反应与卤代烷的醇解相似,亦不能使用叔卤烷, 否则将主要得到烯烃。 否则将主要得到烯烃。

卤代烃—亲核取代反应(有机化学课件)

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
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(CH3)3C-Br
H (CH3)3C OH
反应进程
叔丁基溴SN1水解反应的反应进程势能曲线
单分子亲核取代反应(SN1)特点
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
A.反应分二步进行
(SN1)
B.反应速度只与反应物浓度有关;
C.反应有碳正离子产生。
CH3CH2CH2Cl CH3CHCH3 Cl
CH3 CH3CCH3
Cl
CH3 CH3CH2CHCHCH2CH3
Br
1-氯丙烷 2-氯丙烷 2-甲基-2-氯丙烷 3-甲基-4-溴己烷
CH3
BrCH2CHFCHCH2I
1 2 3 4 CH36 CH3CHCH2CH5-CHCH3
Cl Cl
6
54
CH3 3
RX + RONa
ROR' + NaX
Williamson醚合成法; RX——伯卤烷。
ONa
O
+
Br
4.与氨作用 ( Nu=NH3)
RX + NH3
RNH2.HX
NH3
+ RNH2
NH4X
亲核性:氨>水,醇 二级胺,三级胺生成
5. 与硝酸银作用( Nu=NO3-)
C2H5OH
RX + AgNO3
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。
总结
H2O, NaOH, △ ROH
NaCN
R-CN
NH3
R-NH2
NaOR'
ROR'
R-X
AgNO3
R-O-NO2 + AgX
R'COONa R'COOR
R'C CNa R'C CR
Na-R R-R
8.4.2 消除反应
一卤代烃: 如 二卤代烃:如 多卤代烃: 如
CH2CH2Br
CH2CH2CH2
Br
Br
I
Cl CH2=CH-C-CH3
Cl
CHBr3
F2C=CF2
CF3Br
• 卤素所连碳的类型可分为伯、仲、叔卤代烃
伯卤代烃(一级卤代烃): 如 仲卤代烃(二级卤代烃): 如
叔卤代烃(三级卤代烃): 如
CH3CH2Br CH3CHCH3
C-X
溴乙烷的红外光谱
C-Br
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 氢的化学位移移向低场
8.3 卤代烷的制备
1.烃的卤代 在光、高温或自自由基引发下,烷烃可直接和卤素发生 反应,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。
CH2CH3
+ Cl2
8.4.1 亲核取代反应
亲核取代反应(SN)—由亲核试剂进攻而引起的取代反应
Nu- + RX
R-Nu + X
RX——反应物(底物)
Nu-——亲核试剂(具有亲正电的性质),带有孤对 电子的原子或离子。如:HO-, RO- 等。 X-——离去基团.
1.水解反应 ( Nu=H2O )
RX + H2O
ROH + HX
CH3 (R)-1-苯基乙醇 51%
构型转化
CH 3 CH 3-C- CH 2Br
CH 3
_ Br -
CH 3 + CH3-C-CH 2
CH 3 1。C+
重排
CH 3 CH 3-C+-CH2CH 3
3
。+ C
C2H5OH
CH 3 CH 3-C-CH 2CH3
OC 2H5
8.5.3 邻近基团参与
OH CH2-CH2 OH-
CH3
CH3 CH3-C-I
CH3
8.1.2 命名
1.普通命名法
简单的卤代烃可以把烷基做母体, 称"卤某烃"; 也可以看作是烃基的卤代物
CH3-CH-CH3 Br
异溴丙烷或异丙基溴
CH3 CH3-C-CH3
Cl
三级氯或叔丁基氯丁烷
• 2.系统命名法
• 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. • 主链上的支链和卤原子排立,按“较优”基团列在后的原则. • 两个或多个相同的卤素时,在卤素前冠以二,三,….. • 当有多个不相同卤素时,按氟、氯、溴、碘次序。
消除反应是指从有机分子中消去简单小分子(如 H2O, HX,NH3等)的反应
H X
HX
1. 脱卤化氢
βα R-CH-CH2
NaOH
HX
C2H5OH
R-CH=CH2 + H2O +NaX
具有β-H的卤代烷在强碱的作用下,可以发生 消除反应,生成烯烃
Saytzeff规则
如果分子内含有几种β-H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Saytzeff规则。
CH3-CH- CH- CH2 KOH H Br H C2H5OH
CH3CH=CHCH 3 + CH 3CH2CH=CH 2
81%
19%
CH 3 CH3CH-C -CH2
C2H5ONΒιβλιοθήκη , C 2H5OHH BrH
25 ℃
CH3CH=C- CH3 + CH 3CH2-C=CH2
X + Nu-
Nu + X
CH3Br + OH―→ROH + Br―
底物的浓度
υ = κ [CH3Br][OH―]
(CH3)3CBr + OH― → (CH3)3COH + Br―
υ = κ [(CH3)3CBr] 反应的级数
碱的浓度
8.5.1 双分子亲核取代反应(SN2)
CH3Br + OH―→ROH + Br― υ = κ [CH3Br][OH―]
• 8.1.1 分类
卤代烃——烃类分子中一个或多个氢原子被卤原子 取代的化合物。
I HO
I
I O
I
CH2CHCOOH NH2
甲状腺素
• 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
饱和卤代烃 不饱和卤代烃
卤代芳烃
CH3Cl
CH2=CH-CH2Cl
Br
• 卤素的数目,又可将卤代烃分为一、二和多卤代烃
HX

竞争反应
① 取代反应 _X-
② 消除反应 _ HX
CC H OH
C=C
2. 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 以脱卤素得到烯烃
Zn , 乙醇
CH3CH-C HCH 3 Br Br
或 NaI-丙酮
CH 3CH=CHCH 80%
3
C CC C
8.5 饱和碳原子上的亲核取代反应机理
醇与亚硫酰氯
ROH + SOCl2
RCl + SO2 + HCl
δ+ C
8.4 卤代烷的化学性质
-
δ X
C-X键是极性共价键
偶极距 μ
C-X键在化学反应过程中有 更大的极化度;
CH3CH2Cl
CH3CH2Br
CH3CH2I
2.05 D
2.03D
1.91D
C-X键能比较小,化学性质活泼。 C-X是官能团,反应发生在C-X键上
CH3CHCH2CH-CHCH3 21
Cl Cl
2-甲基-3-氟-4-溴-1-碘丁烷
5-甲基-2,4-二氯己烷 错误
2-甲基-3,5-二氯己烷 正确
R or S
H
CH 2CH 2CCH 2CH 3
Br
CH3
(S)-3-甲基-1-溴戊烷
E or Z
CH 3CH 2
Cl
C=C (CH3)2CH
CH3
(E)-4-甲基-3-乙基-2-氯-2-戊烯
CH 3
CH 3
80%
20%
烃基结构不同的卤代烷进行消除时,活性顺序为: 3°>2°>1°
竞争反应
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OH-)进攻卤代烷的α-C时,则发生取代反应,碱
进攻β-H时,则发生β-消除反应。

β
α
CC
+ OH-
COOH H C Br H3C
NaOH
COOH H C OH H3C
(S)-2-溴丙酸
(S)-2-羟基丙酸
SN1
?
构型100%保持。
分子内的SN2反应:
H
O-
H3C C C O Br
(S)-2- 溴丙酸
O H
C CO CH3
α -内酯
OH- 进攻受阻
O H
C CO CH3
OH α -内酯
H
O-
H3C C C O OH
Cl
OCH2-CH2
Cl
O CH2-CH2
+ Cl -
同一分子内一个基团参与并制约另一基团发生 的反应,称为邻近基团参与(简称邻基参与)。
只要两个基团处于反式共平面,其位置适 当,都可发生邻基参与反应。
2-溴丙酸在很稀的碱溶液中,水解生成2-羟基丙酸,其反 应动力学表现为一级反应,即SN1反应,但其构型确是 100%保持。
RONO2 + AgX
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
反应活性次序: 叔卤烷>仲卤烷>伯卤烷.
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