大学有机化学第六章 卤代烃

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有机化学:卤代烃

有机化学:卤代烃

卤代烷在丙酮-KI作用下, 其相对速率(SN2)为:
丙酮
RBr + KI
RI + KBr↓
卤代烷 CH3Br CH3CH2Br (CH3)2CHBr (CH3)3CBr
相对速率 150
1
0.01
0.001
42
⑹支持SN2反应机制的立体化学证据
CH3CH*CH2CH2CH2CH2CH2CH3 + NaOH H2O
烷为气体外, 其它的一般为液体, 15个碳以上的为固体.
2. 比重: 大于水
3. 沸点: R相同:R-I > R-Br > R-Cl > R-F
4. 可燃性: 降低
5. 毒性:
Cl
CHCl3 CCl4 DDT
11
光谱性质
1.红外 碳卤键的伸缩振动吸收频率随卤素原子量
的增加而减小,吸收峰位于 C-F 1000-1400cm-1 C-Br 500-700cm-1 C-Cl 600-850cm-1 C-I 500-600cm-1 碳卤键的红外吸收峰都在指纹区,用红外 鉴别卤代烃很难。
38
SP2 杂化
HO- +
H δ+ δH C Br
H
δ
δ-

HO C
Br
H
H
HH 过渡态(五价态) (三角双锥体)
HO C H + Br-
H
39
CH3CH*CH2CH2CH2CH2CH2CH3 + NaOH H2O
Br
R (-)-2-溴-辛烷
CH3CH*CH2CH2CH2CH2CH2CH3 + HBr
Br
R (-)-2-溴-辛烷

有机化学卤代烃

有机化学卤代烃

RCH2-NHR/
仲胺
说明: (卤代烃反应的一般规律)
1.卤代烃
① ( 离去基团的影响 )
反应活性: R—I > R—Br > R—C l > R—F ② (烃基的结构) 反应活性:烯丙基型>一般型>乙烯型
2. 亲核试剂的影响
试剂的碱性强,亲核性强,反应活性大; 试剂的可极化性大,亲核性强,反应活性大。
CH3
过渡态Ⅱ
碳正离子重排(rearrangement)的实验事实:
CH3
H2O
OH
CH3-C- CH2Br
CH3-C- CH2CH3+HBr
CH3
CH3
甲基迁移
CH3 CH3-C- CH2Br
CH3
CH3-CCH- C3 H+2 CH3
+ CH3-C- CH2 CH3
CH3
说明: (SN1特点)
2.不同结构的卤代烃与AgNO3 反应的速度有明显差 异。可以鉴别活性不同的卤代烃。
CH2-Cl
CH2=CH-CH2-Cl CH3
CH3 C Cl CH3
R-CH=CH-(CH2)2-Cl
CH3-Cl CH3 CH-Cl
CH3 Cl
CH2=CH-Cl
AgNO3 / 乙醇 AgCl↓(立即)
室温
AgNO3 / 乙醇


② 被烷氧基alkoxy group取代
R—X + R/O Na
R-O-R/ + Na X
混醚
③ 被氰基取代

R-X + NaCN △ R-CN + Na X

H2O R-COOH

有机化学第六章卤代烃

有机化学第六章卤代烃

查依采夫规则—— 卤烷脱卤化氢时,氢原子往往
是从含氢较少的碳原子上脱去—H的。
(2)脱卤素
3、与金属钠作用——金属有机化合物
(1)与金属钠作用: RX + 2Na
NaX + RNa (烷基钠)
•孚兹 (Würtz)反应—烷基钠形成后容易进一步与卤 烷反应生成烷烃:
RNa + RX
R-R + NaX
生游离碘,故碘烷久置后逐渐变为红棕色。 5、不少卤烷带有香味,但其蒸汽有毒,特别是碘
烷,应防止吸入。
五、卤代烃的化学性质
1、亲核取代反应
•在 卤 烷 的 取 代 反 应 中 , 卤 素 易 被 负 离 子 ( 如 HO- , RO-,NO3- 等)或具有未共用电子对的分子(如NH3、
H2O)取代,这些试剂叫亲核试剂,常用Nu:或Nu-
相对速度 108
45
1.7
1.0
烷基碳正离子的稳定性:
一、卤代烃分类
• 卤代烷烃: • 卤代烯烃:
• 卤代芳烃:
CH3Cl
CH2Cl2
CH2=CHCl CHCl=CHCl
Cl
Cl
Cl
• 按照与卤原子相连碳原子的不同,卤代烷可分为: 伯卤代烷、仲卤代烷和叔卤代烷:R-CHBiblioteka -XR CH XR
R RCX R
二、卤代烃的命名
1、习惯命名法: CH3CH2CH2CH2Cl 正丁基氯
• 官能团: 卤素
+ -
C—X
•卤烷的化学性质比较活泼,反应都发生在C-X键上。
四、卤代烃的物理性质
1、常温常压下:除氯甲烷、氯乙烷、溴甲烷是气 体外,其它常见的一元卤烷为液体。C15以上 的卤烷为固体。

有机化学 第06章 卤代烃

有机化学 第06章 卤代烃

乙烯型卤代烃,由于 P-π共轭,C-X键间的电子 密度比卤代烷中的有所增 加,也就是氯与碳的结合 比在卤代烷中牢固,所以 卤原子的活性比卤代烷中 的卤原子差。
亲核取代反应的立体化学
1. SN2的立体化学
亲核试剂Nu-并不是简单地替代离去团(L-),而是在它原位置 背面进攻中心碳原子,并造成C* 的构型反转,就象大风吹翻一把雨 伞。这种反转关系称为构型翻转式叫瓦尔登(Walden)转化。
不同卤代烃对亲核取代反应的活性比较:
H2C CH CH2 X CH2X H2C CH
( CH2 )n X
H2C
CH
X X
(
)>
n≥ 2 (RX)
>(
乙烯型卤代烃
)
烯丙型卤代烃
卤代烷及X与=远隔型卤代烃
这三类卤代 烃对于取代 反应的活性 差异是由分 子中的电子 效应决定的:
烯丙型卤代烃,由于取代 反应中形成的中间离子(烯丙 基正离子CH2=CH2—CH2+)的 碳正离子上的空P轨道与C=C上 的P轨道共轭,使其上的正电 荷得以分散,因而烯丙基正离 子格外稳定。
本章主要内容
卤代烃的分类、命名 卤代烃的性质 亲核取代反应历程 重要的卤代烃
卤代烃的分类、命名
一、分类
卤代烷 如:R-X 伯卤代烷 :RCH2-X 仲卤代烷 :R2CH-X 叔卤代烷 :R3C-X
一卤代烃
卤代烯
如: R-CH = CH X
分 类
多卤代烃
卤代芳香烃 如: 如: CHCl3
x
二、命名
1. 饱和卤代烃
2 3 4 5 以烃为母体命名,按照烃的命名法编号 5 4 3 2 1
CH3CH2CHCH2CH2CH3

中南大学有机化学—第六章卤代烃

中南大学有机化学—第六章卤代烃

*2、SN1:由于亲核试剂可以从碳正离子两侧进攻,而且
机会相等,因此若与卤素相连的碳是不对称碳,则可以 得到构型保持和构型翻转两种产物。 SN2:当中心碳原子为不对称碳原子时,产物构型翻 转。
*3、SN1:是一个一级动力学控制的反应。又是单分
子反应。 SN2:在大多数情况下,是一个二级动力学控制 的反应。
(7)炔烃的生成
R-C
C
+ R'-Br
R-C
C R' + Br
只适用于 R-CH2- X 否则,易消除。
亲核取代反应(Nucleophilic-substitution):
由亲核试剂首先进攻电子云密度较低的中 心碳原子而引起的取代反应,用SN表示。
亲核试剂(nucleophilic reagent):
*2、当中心碳原子为不对称碳原子时,产物构型翻转。 *3、该反应在大多数情况下,是一个二级动力学控制的反应。
C6H13 H3C H (R)-(-)-2-溴辛烷 [α ] D =-34.6° C Br NaOH HO C
C6H13 CH3 H (S)-(+)-2-辛醇 [α ]D =+9.9°
SN2反应的难易取决于卤代烷的空间位阻的
3-甲基-5-氯庚烷 3-chloro-5-methylheptane
CH3CHCH 2Br CH3
2-甲基-1-溴丙烷 1-bromo-2-methylpropane
CH3CH=CHCH 2Cl
1-氯-2-丁烯 1-chloro-2-butene
1
7
2
6
3
5
4
4
5
3
6
2
7
1

有机化学 第六章 卤代烃

有机化学    第六章 卤代烃

+
+
H2 O ( C 2 H5 O H)
( C 2 H 5 O -)
第六章 卤代烃
36 15:49
单分子历程(E1)(续)
OH-、C2H5O-作为亲核试剂与碳正离子结合,生成醇或醚
R1 HOR C H2 R1 R2 R C H2 C+ R2 C 2H5OR C H2 C R2 O C 2H5 醚 R1 C OH 醇
E2表示。
第六章 卤代烃
34 15:49
单分子历程(E1)
首先生成碳正离子中间体:
R1 慢 R C H2 C R2 X R C H2 C+ R2 R1
+
X
下一步反应可能有两种情况: 第六章 卤代烃
35 15:49
单分子历程(E1)(续)
OH-、C2H5O-作为碱由-碳原子上夺取一个氢,生成烯
H HOR1 快 RCH C+ R2 RCH C R2 R1
9 15:49
亲核取代反应:起始于亲核试剂的进攻而发生的取代 反应(99页)※
Nu:-
+
+
R C
X R C : Nu
+
:X
亲核试剂
底物
离去基团
※三个概念:亲核试剂、底物、离去基团(99页) 第六章 卤代烃
10 15:49
①:被羟基取代:NaOH或KOH水溶液中共热, 生成醇。该反应被称为卤代烃的水解。
21 15:49
在化学动力学中,反应速率决定于反应中最慢的一步,反
应分子数则由决定反应速率的一步来衡量。上述历程
中第一步是决定反应速率的一步,而这一步决定于C-X
键的断裂,与作用试剂无关,所以叫做单分子历程。

有机化学-第六章-卤代烃-习题答案

有机化学-第六章-卤代烃-习题答案

第六章卤代烃习题答案1.用系统命名法命名下列化合物(1)2,2-二甲基-1-溴丙烷(2)2-甲基-4-氯戊烷(3)2-甲基-2-溴丁烷(4)(Z)-1-氯-1-丁烯(5)3-甲基-4-氯-1-丁烯(6)4-溴环戊烯(7)苄溴(8)2-苯基-1-氯丙烷2.写出下列化合物的结构式3.完成下列反应式(1)(反应符合马氏规则)(2(第一步,强碱/醇条件下发生β消除)(3)(4(5(Cl离去生成稳定的苄基碳正离子)(6(优先生成π-π共轭产物)(7)(由于乙醇钠写在反应式左侧,应该为反应原料,因此发生威廉姆森反应生成醚;如果写在箭头上方表示为碱,加热条件下发生消除反应)(8(注意硝酰氧基的正确写法,不能写成-NO3)4.用化学方法鉴别下列化合物(1)(2)(3)5.按要求将下列各组化合物排序(1)C6H5CHBrC6H5>CH3CHBrCH3>CH3CH2CH2Br (依据碳正离子稳定性)(2)1-溴丁烷>2-溴丁烷>2-甲基-2-溴丙烷(根据位阻大小来判断)(3)(前面两个都是烯丙型,后面两个都是乙烯型,活性肯定是烯丙型最高因为烯丙型碳正离子更稳定,乙烯型活性最差。

作为离去基团,溴的离去活性相对于氯更高,因此可以得出以上活性排序)6.试判断在下列各种情况下卤代烷水解是属于S N1机理还是S N2机理(1)S N2 (2)S N1 (3)S N2 (4)S N17.完成下列转化。

(1)(2)(利用格氏试剂与二氧化碳的反应来增加一个碳原子)8.推断题9.推断题。

有机化学 第六章 卤代烃

有机化学 第六章 卤代烃

第六章卤代烃卤代烃是一种简单的烃的衍生物,它是烃分子中的一个或多个氢原子被卤原子(F, CL, Br,I)取代而生成的化合物。

一般可以用R-X表示,X代表卤原子。

由于卤代烃的化学性质主要有卤原子决定,因而X是卤代烃的官能团。

根据卤代烃分子中烃基的不同,可以将卤代烃分为卤代烷烃、卤代烯烃、卤代炔烃和卤代芳烃等。

第一节卤代烷烃一.卤代烷烃的分类和命名(一)卤代烷烃的分类1.根据卤代烷烃分子中所含卤原子的种类,卤代烷烃分为:氟代烷:如CH3-F氯代烷:如:CH3-CL溴代烷:如:CH3-Br碘代烷:如:CH3-I2.根据卤代烷烃分子中所好卤原子的数目的多少,卤代烷烃分为:一卤代烷:如:CH3CL, CH3-CH2-Br二卤代烷:如:CH2CL2,多卤代烷:CHCL33. 根据卤代烷烃分子中与卤原子直接相连的碳原子的类型的不同,卤代烷烃可以分为: 伯卤代烷(一级卤代烷) R-CH 2-Br 仲卤代烷(二级卤代烷)CHXR 1R 2叔卤代烷(三级卤代烷)CXR 1R 2R 3(二) 卤代烷烃的命名 1. 普通命名使用范围:结构比较简单的卤代烷常采用普通命名法 命名:原则:根据卤原子的种类和与卤原子直接相连的烷基 命名为“某烷”,或按照烷烃的取代物命名为“卤某烷”。

如:CH 3CL CH 3CH 2Br CH 3CH 2CH 2CH 2I CH CH 3H 3CCH 2CLCHBrH 3CCH 2CH 3CCH 3H 3CCH 3CL甲基氯(氯甲烷)乙基溴(溴乙烷)正丁基碘(正碘丁烷)异丁基氯(异氯丁烷)仲丁基溴(仲溴丁烷)叔丁基氯(叔氯丁烷)2. 系统命名法范围:复杂的卤代烷烃一般采用系统命名法。

原则:将卤原子作为取代基,按照烷烃的命名原则来进行命名。

方法: 1)选择连有卤原子的最长碳链为主链,并根据主链所含碳原子的数目命名为“某烷”作为母体; 2) 将支链和卤原子均作为取代基;3)对于主链不带支链的卤代烷烃,主链编号从距离卤原子最近的一端开始; 4)对于主链带支链的卤代烷烃,主链的编号应遵循“最低系列规则”; 5)把取代基和卤原子的名称按“次序规则”依次写在“某烷”之前(次序按先后顺序写),即得该卤代烷烃的名称。

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E2反应活性增大, SN2反应活性降低
E1、 E2反应活性增大
叔卤代烃易发生消除反应,而伯卤代烃 易发生取代反应。如合成乙基叔丁基醚, 有两条合成路线:叔丁基溴与乙醇钠反应 或溴乙烷与叔丁醇钠,但只能用后一种。 因前者易发生消除反应。
C 2H 5 ONa Br C(CH3)3 NaOH CH 2 C2H5OH C(CH3)2
仲丁基溴
CHCl3 三氯甲烷 氯仿 2 系统命名
CHI3 三碘甲烷 碘仿
2-甲基-5-氯己烷
CH3
Hale Waihona Puke BrCH3CH3CHCHCHCH3
Cl
CH3
2,3-二甲基-4-溴戊烷
1 -甲基- 3 -氯环己烷
Br CH3
CH2CHCH2CHCH3 CH2CH3
4-甲基-2-乙基-1-溴戊烷
CH2Br
CH3 C 2H 5
第二节 卤代烯烃和卤代芳烃
• 一 卤代烯烃和卤代芳烃分类
乙烯型和苯基型卤代烃 (R)H-CH=CH-X Ar-X 烯丙型和苄基型卤代烃 ( R)H-CH=CH-CH2-X -CH2X Ar-CH -X
2
隔离型卤代烃
( R)H-CH=CH-(CH2) n-X
Ar- (CH2) n-X n≥2
二 命名
2 β-消除反应(扎依切夫规律)
Br CH3 CH CH2
NaOH-C2H5OH
CH3
CH3
CH
CH 81%
CH3 +
CH2
CH 19%
CH2
CH3
不对称卤代烃脱HX时,主要由X原子和含H较少的 β- C上H一起脱去,生成主要产物是双键上连有较多 烃基的烯烃,这叫做扎依切夫规律。
RCH2CH2
乙醇 X + NaOH
(2)双分子历程SN2
R C OH H R' X HO H C X R' HO H C R' X R R
OH- 负离子的进攻并不是从正面进攻的,因为正 面进攻时,OH-与X-相互间的电荷排斥力最大, OH-受到的空间阻碍也较大,因而是从X-的背面沿 着C-X的连线方向进攻中心碳原子的。
由于整个反应是一步完成的,卤代烃和碱
同时参与了反应,所以其反应速度与卤代
烃分子和碱分子的浓度都有关。
伯、仲、叔卤代烃发生SN2反应的活性 也是不一样的,其活性顺序为:
卤代甲烷>伯卤代烃>仲卤代烃>叔卤代烃
其原因在于:
① 从电子效应上看:由于烷基是供电子基团,如
果а-碳原子上所连的烷基越少,а-碳原子上的电子云
密度就越小,越利于亲核试剂的进攻。 ② 从空间效应上看:如果а-碳原子上所连的烷基越 小,体积越小,空间阻碍就越小,越利于亲核试剂 的进攻。
CH2Cl
苯氯甲烷
环己基氯甲烷
三 烃基结构对卤原子化学活性的影响
CH2
CH
CH2 CH2X
X
烯丙型和苄基型卤代烃:
CH2=CH—CH2+
分子中的卤原子以负离子的形式离去后形成的碳正 离子能与苯环或双键形成P-π共轭体系,这种正碳 离子比较稳定,易于形成。
CH 2
CH X
Cl
乙烯型和苯(芳)基型卤代烃:分子中的卤原子能 与苯环或碳碳双键形成P-π共轭体系,卤原子与碳原子 之间结合得更牢固,此键不易断裂。但苯基型卤代烃 的卤原子的邻、对位有强吸电子基(-NO2)时,活性 加强。 隔离型卤代烃分子中的C-X键的活泼性界于二者之间。
练习
方法一
CH3
CH2COOH
CH3 Cl2 光照
方法二
CH2Cl KCN 醇
H+/H2O
CH2CN
CH2COOH
CH3 Cl2 光照
CH2Cl Mg 无水乙醚
CH2MgCl
CO ① 2 + ②H /H2O
CH2COOH
四、亲核取代反应的历程(用SN表示)
1、卤代烃水解反应速度与反应物浓度的 关系有些只与卤代烃的浓度有关,与碱 的浓度无关;而另一些则与卤代烃和碱 的浓度都有关。 卤代烃的水解反应是按单分子亲核取代 (SN1)反应和双分子亲核取代(SN2) 反应。
⑤ 与AgNO3 的醇溶液反应(被-ONO2取代)
R X
AgCl
AgNO3 C2H5OH
R ONO2
AgX
(白色) AgBr (浅黄色) AgI (黄色)
反应的机理为:卤代烃在极性溶剂乙醇的作用 下微弱地解离为R+和X-,X-与Ag+作用生成难溶的 AgX沉淀。由于AgNO3和卤代烃都能溶解于乙醇,而 生成的AgX不溶于乙醇,所以反应可以顺利进行。
度低,核对外层电子的引力小,易于极化,易于断裂。 NH3 -NH2 CN- -OH -OR
①被-OH取代(水解反应)
有时也可写为:
这是由卤代烃制备醇的一种方法。例如:
②被烷氧基-OR取代(威廉逊成醚法)
R-X + Na-OR, R-OR, + NaX
③被-CN取代(增碳反应)
RCN +
H2
Ni
R1
C H
C+ R2
OH-
CH
C
R2
R1

H2O
R1
SN1
RCH 2
RCH 2
C R2
OH
а C+
R2
RCH 2
C R2
OC 2H5
C2H5O-
OH-、RO-既可以作为亲核试剂进攻а-C,又可作 为碱进攻β-H,所以E1和SN1经常同时发生。
RCH2X
R2CHX
R3CX
α-碳原子上电子密度增高,C+的稳定性增大, 30 C+ 越容易形成。
溴代苯乙烯
1 2 5 3
C2H5
Cl
Cl
Cl
3,5-二氯-1-环己烯
CH3 CH3CH2 C H C CH2CH3 Cl
间氯乙苯
(2S,3E)-3-乙基-4-苯基-2-氯-3-己烯
注意: 当卤原子在脂环烃或芳香烃的侧链上时, 以侧链为母体,将脂环(或芳环)和卤原子 作为取代基进行命名。例如:
CH2Cl
(3)SN1与SN2反应的竞争
在卤代烃的亲核取代反应中,SN1反应和SN2反应 两种反应同时存在,相互竞争,只是在某一特定条
件下哪个占优势而已。一般来说,有如下规律:
RCH2X
R2CHX
R3CX
α-碳原子上电子密度增高,C+的稳定性增大, 30 C+ 越容易形成。 SN1反应活性增大,SN2反应活性降低。
Br CH 3 CH CH CH CH 3 3-丙基-4-溴-2-戊烯 CH 2CH 2CH 3
2-溴-1,3-丁二烯
CH2=C-CH=CH2 Br
ClCH=CH-CH3
CH2=CH-CH2-Cl
丙烯基氯
烯丙基氯
CH2=CH CH Br
3 -溴-1-丁烯
Br
CH3
Br
2-溴萘
CH
CHBr
5-溴-1,3-环戊二烯
叔碳正离子的稳定性>仲碳正离子>伯碳正离子>甲基
正碳离子,碳正离子越稳定,越易于形成,因而反应
活性就越高,反应速度就越快。
③ 从空间效应上看:а -碳原子上连的烷
基越多,空间越拥挤程度越大,越有利于失去
X-形成呈平面分布的碳正离子而消除其空间拥 挤状态。 所以叔卤代烃发生SN1反应的活性最高, 卤代甲烷的反应活性最低。
NaBr
2)与金属(Mg)形成格氏试剂(RMgX)
RX+Mg 无水乙醚 RMgX(烷基卤化镁)
Y
RMgX+H—Y
X ( Y=—OH,—OR,—X,—NH2,
RH+ Mg
C
CR

RMgX
CO2
RCOOMgX
ROMgX
H+ H2O
H2O
RCOOH
增C反应
RMgX +O2
R O H+ M g ( O H ) X
RCH 2NH2
有机合成上常用该反应来增长碳链,制备比原来的
卤代烃多一个碳原子的羧酸。
CH 2
CH 2
CH 3CH 2COOH
CH2=CH2
HX
丙酸(CH3CH2COOH)
CH2=CH2 CH3CH2XNaCN CH3CH2CN H2O CH CH COOH 3 2 H+ ④ 被-NH2 或NH3 取代 R-X + NH3 R-NH2 + HX
H H2O SN 2 OH CH3 H
CH3 OH OH
OH
CH3
六、消除反应及其与亲核取代反应的竞争 1)单分子消除反应(E1)
R1 RCH2 C R2
H HO
+
R1
X

R
CH 2
C+ R2
+ X-
Â
R1
а
R
β
C
C+ R2

R1 R CH C R2

H2O
H
H HO
+
R1
а 快 E1
R
β
R1 R
第六章
卤代烃
第一节 卤代烷烃 一 卤代烷烃分类 1卤原子不同 F-X Cl-X Br-X I-X 2卤原子数目多少 3碳原子级数不同 伯卤代烷烃 R-CH2-X R CH X 仲卤代烷烃
叔卤代烷烃
R" R C R'
R'
X
二卤代烷烃命名
1 普通命名 CH3Cl 一氯甲烷 甲基氯
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