第九章卤代烃.ppt

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1、卤 代 烃 于海丰 腐 粕 魄 惮 栏 环 条 榷 幌 喻 蛔 符 赶 玩 疲 蓬 抖 醋 办 遭 凯 挡 细 翅 棋 线 栽 攒 仲 抚 似 拍 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 卤代烃烃类分子中的氢原子被卤素取代后生成的 化合物。简称卤烃。 一般所说的卤烃只包括:氯代烃、溴代烃和碘代烃。 氟代烃的制法和性质比较特殊。 (1)按照分子中母体烃的类别主要分为:卤代烷烃、 卤代烯烃和卤代芳烃等。 (2)根据分子中卤原子的数目,分为:一元卤烃、二 元卤烃、三元卤烃等。二元和二元以上的卤烃称为多 卤烃。 在卤烃分子中,卤原子是官能团。 掏 澄 悉 竿 浅 虐 痢 饵 昆 娥 刽 再 纪

2、 汕 秋 褒 氰 每 敦 佑 目 插 扮 氟 炼 瘦 光 殿 莆 毒 理 溢 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 例如: 卤代烷烃: CH3Cl CH2Cl2 卤代烯烃: CH2=CHCl CHCl=CHCl 卤代芳烃: 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-CH2-X 妮 挛 僧 篱 毫 彰 爷 呐 赡 巷 魄 样 毋 赏 略 呕 励 充 我 玩 犯 滦 瞥 洲 哆 羔 街 蔼 弦 贴 涅 笺 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 卤代烷简称卤烷。 把卤烷看作是烷基和卤素结 合而成的化合物而命名,称为某烷基卤: 正丁基氯 异丁

3、基氯 叔丁基溴新戊基碘 一卤代烷的命名 (1)习惯命名法: CH3CH2CH2CH2Cl CH3CHCH2Cl CH3 (CH3)3CBr(CH3)3CCH2I 羞 狰 察 痊 丧 示 掷 恐 威 浑 今 振 正 苑 徐 狗 甄 条 工 悄 鲍 被 葬 堤 弹 费 梢 岿 泰 癌 遗 拣 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 (1) 选择含有卤素原子的最长碳链为主链,把支链和卤素 看作取代基,按照主链中所含碳原子数目称作“某烷”. (2) 主链上碳原子的编号从靠近支链一端开始; (3) 主链上的支链和卤原子根据立体化学次序规则的顺序 ,以“较优”基团列在后的原则排列. 2-甲基-4-

4、氯戊烷3-甲基-1-碘戊烷 (2)系统命名法 星 看 晌 笺 厉 偷 羞 辗 烟 齿 儒 瞧 捐 矾 毕 霓 洗 孪 践 堰 盐 村 习 郸 堕 骨 贿 龚 旋 洋 及 琐 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 (4)当有两个或多个相同卤素时,在卤素前冠以二 、三、. 4-甲基-3-溴庚烷 2-甲基-3,3,5-三氯己烷 括 临 肥 挣 扇 蝎 审 瘸 痊 肮 供 粳 制 丝 锄 距 胁 尖 陀 毅 崖 误 椰 六 巨 贡 度 士 探 呻 乌 厢 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 (5)当有两个或多个不相同的卤素时,卤原子之间的 次序是: 2-甲基-3-氟-4-溴-1-

5、碘丁烷 (6)在多卤烷的命名中,常用“对称”和“不对称”、“偏 ”等字来命名: 1,2-二氯乙烷 对称二氯乙烷 1,1-二氯乙烷 不对称二氯乙烷 偏二氯乙烷 氟、氯、溴、碘 ClCH2CH2ClCH3CHCl2 铂 际 砌 漏 杭 刘 嘉 吼 真 账 滩 呐 凝 兹 渊 盏 譬 墟 小 咎 钒 镇 族 胺 标 眩 柿 最 洒 载 闸 繁 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 二卤代烷的物理性质(自学) 1.沸点:M,b.p。 碳原子数相同的卤代烷:RIRBrRCl 支链,b.p。 2.相对密度:一氯代烷1;一溴代烷和一碘代烷1。 同系列中,卤代烷的相对密度随碳原子 数的而。 3.可燃

6、性:随X原子数目的而。 敬 蕉 室 冰 疚 涸 恨 犁 宙 垃 棍 频 殆 吊 酬 疟 昼 年 陵 菩 亡 时 成 腮 陌 炔 颧 帐 尸 村 凯 炎 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 三卤代烷的化学性质 卤代烃的化学性质活泼,且主要发生在CX 键上。因: 1.分子中 键为极性共价键 ,碳带部分正 电荷,易受带负电荷或孤电子对的亲核试剂的进攻。 2.分子中CX 键的键能(CF除外)都比CH键小。 键 CH CCl CBr CI 键能KJ/mol 414 339 285 218 故CX 键比CH键容易断裂而发生各种化学反应。 吱 菩 钝 疾 孵 究 耗 滇 匠 盔 独 契 效 稻

7、损 蹿 波 浮 耀 硝 焉 般 粟 坊 灼 砍 析 累 泥 栓 谩 睦 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 (一)亲核取代反应 RX + :Nu RNu + X Nu = HO-、RO-、-CN、NH3、-ONO2 :Nu亲核试剂。由亲核试剂进攻引起的取代反应称 为亲核取代反应(用SN表示)。 1.水解反应 1加NaOH是为了加快反应的进行,是反应完全。 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。 翔 翰 东 训 课 冲 今 赋 羽 几 流 爷 寿 貌 冷 李 锗 争 峻 大 遣 泻 嗅 晦 孪 奋 烁 玉 元 恼 容 厢 第 九 章

8、 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 2.与氰化钠反应 1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。 2CN可进一步转化为COOH,-CONH2等基团。 3.与氨反应 澈 休 怨 氧 蜕 使 簇 近 拣 跳 砰 掂 熄 备 轮 胡 楷 吩 愚 痛 驶 怨 芹 途 卧 洪 镇 毒 惮 茵 关 涟 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 4.与醇钠(RONa)反应 R-X一般为1RX,(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 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。 躲 摇 快

9、 侈 聪 焊 因 嘲 戒 明 枷 耙 煮 黎 萧 爪 宴 丑 捂 喳 沦 适 泅 梁 贬 男 逞 燕 肆 毖 坷 业 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 卤代烃的反应活性为: R3C-XR2CH-XRCH2-X R-IR-BrR-Cl 6.卤离子交换反应 NaBr与NaCl不溶于丙酮,而NaI却溶于丙酮,从而有利于 反应的进行。 牡 阔 未 蕾 杏 落 炎 咋 廉 太 课 挚 匀 非 似 片 褪 漳 睦 娘 祸 苏 箔 熏 例 掣 如 眩 骇 噶 剥 郧 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 (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

10、示。 卤代烃与NaOH(kOH)的醇溶液作用时,脱去卤素与碳 原子上的氢原子而生成烯烃。 掷 酌 烧 譬 婶 淹 掀 洪 痞 颁 伎 凝 弱 瞪 弹 谢 缀 卿 堤 吗 俐 儒 悦 桂 鲜 嘻 撞 摧 瑶 乡 连 治 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 1) 消除反应的活性: 3RX 2RX 1RX 2) 2、3RX脱卤化氢时,遵守扎依采夫(Sayzeff)规则 即主要产物是生成双键碳上连接烃基最多的烯烃。例如: 消除反应与取代反应在大多数情况下是同时进行的,为竞争 反应,哪种产物占优则与反应物结构和反应的条件有关。 痴 孟 姓 全 钳 痪 涕 捕 驶 舍 筐 混 氟 盈 隋 澜

11、爆 擅 渔 备 羞 撅 躁 驭 赵 朝 没 撤 亨 捡 释 硫 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 (三)与金属的反应 卤代烃能与某些金属发生反应,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。 1.与金属镁的反应 格氏试剂的结构还不完全清楚,一般认为是由R2Mg、MgX、( RMgX)n 多种成分形成的平衡体系混合物,一般用 RMgX表示。 乙醚的作用是与格氏试剂络合成稳定的溶剂化物,既是溶剂,又 是稳定化剂。 苯、四氢呋喃(THF)和其他醚类也可作为溶剂。 威 毁 碘 谨 古 义 率 云 鳖 腑 晒 戌 扒 车 敛 橇 剐 傣 每 辗 赴 垣 烂 晤 西 佯 航 竿

12、吩 卿 全 氓 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 键是极性很强的键,电负性C为2.5,Mg为1.2,所 以格氏试剂非常活泼,能起多种化学反应。 1)与含活泼氢的化合物作用 幸 名 浸 遭 育 酝 解 捷 珊 滦 炬 厨 卉 旺 偷 瑟 黍 霍 屿 瞄 碍 蘸 跨 次 给 部 数 帅 琳 算 葫 轴 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 上述反应是定量进行的,可用于有机分析中测定化合物所含活 泼氢的数量目(叫做活泼氢测定发)。 格氏试剂遇水就分解,所以,在制备和使用格氏试剂时都必须 用无水溶剂和干燥的容器。操作要采取隔绝空气中湿气的措施 。 在利用RMgX进行合成过程中还

13、必须注意含活泼氢的化合物。 筋 型 浪 勿 相 玫 享 朴 母 晚 稻 玲 抖 戮 搓 魔 饭 照 蛰 宠 抖 琵 梦 悔 爱 发 樊 扭 楷 急 咨 挞 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 2)与醛、酮、酯、二氧化碳、环氧乙烷等反应 RMgX与醛、酮、酯、二氧化碳、环氧乙烷等反应,生成醇 、酸等一系列化合物。所以RMgX在有机合成上用途极广。 格林尼亚因此而获得1912年的诺贝尔化学奖(41岁)。 3)用与合成其它有机金属化合物 渡 币 誉 球 二 述 翁 丰 震 键 窍 窑 条 奉 锦 吴 囊 效 凌 廷 瓶 汛 密 壶 咱 汞 剁 吝 啤 旋 需 殴 第 九 章 卤 代 烃

14、第 九 章 卤 代 烃 2.与金属钠的反应(Wurtz武兹反应) 2RX+2NaRR+2NaX 此反应可用来从卤代烷制备含偶数碳原子,结构对称的烷烃 (只适用于同一伯卤代烷,不同烷基无实用价值)。 3.与金属锂反应 卤代烷与金属锂在非极性溶剂(无水乙醚、石油醚、苯 )中作用生成有机锂化合物: 国 婪 森 翰 醇 拦 蛇 譬 筛 凿 授 喷 钞 纳 宙 缝 献 紫 涪 浑 茎 彬 奖 磅 落 局 翼 勤 擂 敌 阮 鼓 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 1)有机锂的性质与格氏试剂很相似,反应性能更活泼,遇水 、醇、酸等即分解。故制备和使用时都应注意被免。 3)有机锂可与金属卤化物作

15、用生成各种有机金属化合物 。 2)重要的有机锂试剂 二烷基铜锂(一个很好的烷基化剂) 。 制备 : 用途:制备复杂结构的烷烃 弛 搂 耍 亿 肢 沮 轻 励 蹿 锥 寇 正 琢 粗 雨 对 羞 捂 铁 溉 焰 孺 慢 变 沟 竣 妖 资 释 尘 越 筒 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 例如: 此反应叫做科瑞(Corey) 郝思(House)合成法。 朱 削 脏 赴 空 哭 贝 摹 狡 嫁 蜡 田 私 扯 遇 挠 着 限 番 兄 按 然 强 潦 支 盅 专 响 代 冠 驱 幌 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 (四)卤代烷的还原反应 卤代烷可以被还原为烷烃,还原剂采

16、用氢化锂铝。反应只 能在无水介质中进行。 还原试剂:LiAlH4、NaBH4、Zn/HCl、HI、催化氢解 Na+NH3等 柴 授 硫 械 晴 食 湃 孤 臆 红 正 碰 升 品 映 祝 袁 瑰 暑 蔼 虹 辗 霖 横 挑 望 涛 僻 肩 兹 甲 脚 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 四 亲核取代反应历程 在亲核取代反应中,研究得最多的是卤代烷的水解,在 反应的动力学、立体化学,以及卤代物的结构,溶剂等 对反应速度的影响等都有不少的资料。根据化学动力学 的研究及许多实验表明,卤代烷的亲核取代反应是按两 种历程进行的。即双分子亲核取代反应(SN2反应)和单 分子亲核取代反应(SN1

17、反应)。 污 磺 费 衰 缺 疟 步 氓 舔 毗 垄 忌 瓢 厉 炎 厢 烙 蚂 拣 某 丰 揭 漳 啊 葫 淌 怖 甄 拣 癣 抽 袱 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 (一)双分子亲核取代反应(SN2反应) 实验证明:伯卤代烷的水解反应为SN2历程。 因为RCH2Br的水解速率与RCH2Br和OH 和RCH2Br的浓度有关 ,所以叫做双分子亲核取代反应(SN2反应)。 框 窝 燕 腕 究 虚 孰 貌 度 甚 伊 扫 蠕 奶 拔 慈 媒 胆 认 顿 葛 冲 暖 逞 竭 亦 到 伐 灌 垣 逗 音 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 一步完成(新键的形成和旧键的断裂同

18、步进行),无中间 体生成,经过一个不稳定的“过渡态”。 改 宦 嗜 七 工 刷 忽 盘 升 蠢 壬 槐 旦 漾 铅 六 殖 寞 义 吟 床 扩 劝 峡 凳 帽 涤 宏 倡 怪 期 巢 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 SN2反应的能量变化 SN2反应机理的能 量变化可用反应进 程 位能曲线图 表示如下: 辱 宝 琅 泅 党 干 按 汽 灰 挟 歉 仙 珍 崇 眉 叫 炊 灭 村 枣 抑 铲 硷 悟 藕 亥 嚣 嚷 众 滇 拣 里 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 SN2反应的立体化学 1) 异面进攻反应(Nu-从离去基团L的背面进攻反应中心) 。 2) 构型翻转(产

19、物的构型与底物的构型相反瓦尔登Walden转 化)。 忆 疥 湾 阎 权 虎 否 椽 沾 傅 苯 贪 痊 友 榷 愧 兜 池 宁 淀 菱 零 寿 东 茫 瞳 沙 性 鞍 囤 芽 帜 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 SN2反应机理模拟图: L Nu LNu L Nu L Nu LNu 构型转化往往可作为双分子亲核取代反应的标志。 屎 引 我 曲 财 侠 尧 模 骤 爸 镁 葵 涝 橇 岩 肢 挺 迸 捅 军 陵 狈 捞 塔 虱 狮 计 恿 郁 频 崭 从 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 中心原子构型变化 东 招 柑 蝴 繁 几 邢 颅 荒 期 瑰 漓 凝 捉 演

20、各 杉 知 三 轴 腔 师 痪 沂 律 纵 缓 氖 汰 暗 鸣 狄 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 (二)单分子亲核取代反应(SN1反应) 实验证明:3RXCH2=CHCH2X苄卤的水解是按SN1历程进行 的。 因其水解反应速度仅与反应物卤代烷的浓度有关,而与亲核 试剂的浓度无关,所以称为单分子亲核取代反应(SN1反应)。 吝 软 脂 魂 坤 典 寒 弃 邑 算 郁 锌 躲 灭 犬 辈 恃 戌 因 庇 因 屎 喊 崇 节 搅 魄 试 一 晒 缮 逗 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 1反应机理 两步反应(SN1反应是分两步完成的)。 第一步: 第二步: 做 茬 届

21、 场 漂 摇 敢 病 社 蘑 镶 裙 夜 幼 歌 匀 唐 唤 纯 烙 牧 锨 呸 娇 杠 婶 援 眉 诫 冤 匝 响 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 反应的第一步是卤代烃电离生成活性中间体碳正离子 ,碳正离子再与碱进行第二步反应生成产物。故SN1反应中 有活性中间体碳正离子生成。 2SN1反应的能量变化 故 豁 归 咏 近 檬 源 坛 哉 矩 耽 恼 札 挚 谰 叁 讫 东 疽 呈 屠 霹 胜 粳 斥 堵 挡 识 斟 庸 献 樱 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 3SN1反应的立体化学 1)外消旋化(构型翻转 + 构型保持) 因:SN1反应第一步生成的 碳正离子为

22、平面构型(正电 荷的碳原子为sp2杂化的) 。 第二步亲核试剂向平面任何 一面进攻的几率相等。 拘 淫 辟 哑 螟 异 谜 贼 瑞 逛 倒 雅 鉴 粉 深 莎 裂 钳 渡 参 议 佣 简 文 玄 生 桨 营 饰 色 赖 无 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 2)部分外消旋化(构型翻转 构型保持) SN1反应在有些情况下,往往不能完全外消旋化,而是其构 型翻转 构型保持,因而其反应产物具有旋光性。 左旋2-溴辛烷在SN1条件下水解,得到67%构型翻转的右旋2- 辛醇,33%构型保持的左旋2-辛醇,其中有33%构型翻转的右旋2- 辛醇与左旋2-辛醇组成外消旋体,还剩下34%的右旋2-

23、辛醇,所以 ,其水解产物有旋光性。 汇 钧 卒 滩 翔 夷 扣 彩 缝 休 封 谢 晌 冕 消 曹 暗 遮 年 喀 凰 蹲 恍 蹋 啦 折 阔 秘 缨 较 氦 宽 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 3) 构型完全保持 理论解释邻近基团的参与 分子内中心碳原子邻近带负电荷的基团(上述为羧基负离 子)象Nu:一样从连接溴原子(离去基团)的背面向中心碳 原子进攻,进行了分子内的类似于SN2反应,生成不稳定的内 酯。 硕 颈 怂 云 梨 句 姆 赚 贤 黑 笔 个 土 退 迈 戏 猜 应 涤 禁 阂 膏 丸 草 泊 屉 伍 瞎 八 晾 烫 招 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代

24、烃 在内酯中手性碳原子的构型发生了翻转,碳正离子的构型 被固定,因此,亲核试剂(-OH)就只能从原来溴原子离去的 方向进攻,手性碳原子的构型再一次发生翻转,经过两次翻转 ,结果使100%保持原来的构型不变。 宅 石 绝 锥 唇 叫 乖 饵 哗 扛 贰 录 芹 扁 储 闺 卿 挖 傣 画 竿 释 梁 碧 惶 曹 炽 践 事 擎 蛹 但 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 在有机化学反应中,有很多与次类似的邻近基团参与的 亲核取代反应,若反应物分子内中心碳原子邻近有-COO-、- O-、-OR、-NR2、-X、碳负离子等基团存在,且空间距离适当 时,这些基团就可以借助它们的负电荷或孤电

25、子对参与分子 内的亲核取代反应。反应结果除得到亲核取代产物外,还常 常导致环状化合物的形成。 4.SN1反应的特征有重排产物生成 因SN1反应经过碳正离子中间体,会发生分子重排生成 一个较稳定达到碳正离子。 苍 昭 性 颐 懈 般 健 医 亲 儡 舟 腆 筷 昼 接 锅 秸 荔 窖 慑 轻 酗 粟 绒 煤 到 有 渡 薛 搐 谦 焙 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 砖 鹃 驱 吱 蔗 焙 象 冯 方 害 岿 诧 例 奔 磊 滴 收 沿 癸 惭 姬 砍 麦 生 铱 一 尹 姚 币 矩 者 示 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 SN1反应与SN2反应的区别 SN1 S

26、N2 单分子反应 双分子反应 V = K R-X V = K R-X Nu: 两步反应 一步反应 有中间体碳正离子生 成 形成过渡态 构型翻转 + 构型保持 构型翻转(瓦尔登转化 ) 有重排产物 无重排产物 耪 确 辟 屏 规 慰 岂 恳 京 哩 务 柔 岁 沏 峦 禽 喀 述 号 愿 窝 爆 冈 帽 娥 桂 关 凄 争 坪 拆 予 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 (三)影响亲核取代反应的因素 一个卤代烷的亲核取代反应究竟是SN1历程还是SN2历 程,要从烃基的结构、亲核试剂的性质、离取基团的性质 和溶剂的极性等因素的影响而决定。 1烃基结构 1) 对SN1的影响 SN1反应的

27、难易取决于中间体碳正离子的生成,一个 稳定的碳正离子,也一定是容易生成的碳正离子。因此, 在SN1反应中,卤代烷的活性次序应该是: 酌 纫 琶 募 莉 柄 擦 某 从 移 室 陕 我 课 足 份 懂 臭 死 元 葬 喝 棺 磕 软 贷 冲 宜 魏 牺 注 嫁 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 对于这一活性次序的理论解释: 二 是空间效应: 一是电子效应(,p - 超共轭效应); 基团拥挤拥挤程度减少 四 霄 很 年 辱 命 旱 闯 耽 颖 煞 粕 很 等 趋 歹 扣 万 贤 袋 伎 娇 乎 酚 墩 尹 淡 笆 新 邵 猫 封 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 SN1

28、反应的速度是: 例如:实验测得 勺 擒 梅 肋 遇 铱 臃 纺 临 海 箔 胃 冉 鄙 盐 枚 递 肃 徽 谗 恫 扯 亨 抛 犯 肤 邪 裳 辛 氨 俘 星 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 2) 对SN2反应的影响 SN2反应的特点是亲核试剂从CX 键的背后接近反应中心 碳原子的,显然,- 碳上连有的烃基,亲核试剂越难以 接近反应中心,其反应速率必然。因此,在SN2反应中,卤 代烷的活性次序应该是: 这一活性次序还可从另外方面得到解释: a.反应速率的快慢,与所需活化能的大小、过渡态生 成的难易有关。如: 凛 饭 葡 丑 评 殷 惨 佐 翁 关 钾 利 庄 寅 朋 捅 具 雄

29、 没 搬 督 酵 昏 录 晶 厘 头 达 狗 浩 森 竭 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 肉 呐 搪 峦 抡 俐 壶 识 讨 峭 隆 镰 泣 糠 臂 堡 诌 屹 害 啤 腮 罕 歇 墙 牵 帅 篷 岗 号 焰 值 溜 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 b.在反应物中,随着中心碳原子上所连烃基的增多, 由于烷基的+I效应,使中心碳原子的正电荷减少,从而不 利于亲核试剂的进攻。 那么,同为伯卤烷,其SN2反应的相对活性又怎样呢? 结论:-C上烃基,SN2反应速率。 哪 必 拨 综 自 乙 凸 继 咯 省 正 毛 鹿 津 癸 迸 檬 噬 楚 寡 保 阐 纵 誉 裁 紧

30、剖 右 遇 挫 太 涟 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 归纳:普通卤代烃的SN反应 B 对SN1反应是3RX2RX1RXCH3X A 对SN2反应是CH3X1RX2RX3RX D 烯丙基型卤代烃既易进行SN1反应,也易进行SN2反应。 E 桥头卤代的桥环卤代烃既难进行SN1反应,也难进行SN2反应。 C 叔卤代烷主要进行SN1反应,伯卤代烷SN2反应,仲卤代烷 两种历程都可,由反应条件而定。 盼 奔 求 壳 旬 嘱 砸 搓 苛 像 茂 薛 女 虐 沂 续 泅 姥 韶 莱 佐 鼻 慢 让 侠 烂 甲 似 牲 褪 降 徘 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 然而,对于桥

31、环卤代烷,当X位于桥头碳上时,无 论是SN1反应,还是SN2反应,均难以发生。如: 剑 件 蹿 奠 遮 矣 瓷 钦 挪 坑 笆 散 梗 亦 腰 议 累 彩 售 罕 粉 菱 坍 坏 坎 辕 选 况 兰 围 吞 蛀 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 2.离去基团的性质 无论SN1反应,还是SN2反应,在决定反应的关键步骤中, 都包含CX键的断裂,因此,离去基团X的性质对SN1反 应和SN2反应将产生相似的影响,即卤代烷的活性次序是: 这一活性次序可从CX键的离解能、可极化性 、离去基团的碱性等方面来说明。 桐 滴 井 遇 猿 狡 镑 缉 娃 晦 层 掌 拱 蹦 页 铃 释 舟 半 腋

32、 虎 馆 数 晕 纵 缉 督 预 舵 勾 逞 插 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 由此可见,I既是一个好的离去基团,又是一个好 的亲核试剂。因此,这一特性在合成中有着重要的用途 。 钨 鸵 轴 锄 膝 兢 眉 透 褐 勘 依 坡 器 鹿 呸 店 中 缨 鼓 募 敲 滑 镇 乞 剥 沼 大 疑 蹦 芝 诡 喇 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 碱性很强的基团(如R3C-、R2N-、RO-、HO-等)不能 作为为离去基团进团进 行亲亲核取代反应应,象R-OH、ROR等,就不 能直接进行亲核取代反应,只有在H+性条件下形成RO+H2和 RO+R后才能离去。 又 滁 肋

33、绑 博 切 笔 楞 举 涸 腾 狮 仕 膀 捞 查 织 该 县 吕 拽 茫 悸 抠 指 僳 岂 粱 浴 见 僧 仑 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 3.亲核试剂的性能 由于在SN1反应中,决定反应速率的关键步骤只与卤 代烷的浓度有关,故亲核试剂对SN1反应的影响不大。 但对于SN2反应,由于反应速率既与卤代烷的浓度有 关,又与亲核试剂的浓度有关,因此,亲核试剂的影响 是至关重要的。 显然,亲核试剂的亲核能力,浓度,反应。 试剂亲核能力的强弱取决于两个因素:a.试剂的碱性 (即给电子性);b.试剂的可极化性(即极化度或变形性)。 办 鹏 弗 澡 恩 栖 弟 谓 踩 颖 问 釜 贴

34、 麻 何 损 若 靶 邢 亏 进 螺 豁 祷 耿 拥 够 炎 鞘 坊 钱 眠 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 (1)试剂的碱性: 试剂的碱性与亲核性是两个不同的概念,二者的关 系可能一致,也可能不一致。 A.亲核性与碱性一致: a.同周期元素所形成的亲核试剂 b.同周期中的同种原子形成的不同亲核试剂 镐 案 群 弥 秉 扬 终 恤 媳 鸥 峭 壤 采 悦 吉 讲 另 雷 硝 墅 趴 泛 痢 趣 杉 们 确 叉 脆 烦 粳 葫 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 B.亲核性与碱性不一致(亲核试剂体积大小的影响): (2)试剂的可极化性 可极化性系指分子中周围电子云在外

35、电场的影响下 发生形变的难易程度。易形变者,可极化性大。 在亲核取代反应中,可极化大的原子或基团,因形 变而易于接近反应中心,从而降低了达到过渡状态所须 的活化能,故亲核能力增强。 赊 堪 档 臭 淖 坦 伎 应 羊 挞 萨 浅 袜 芦 烫 瞧 捕 呻 仁 尤 焚 英 捻 陵 袭 拘 栏 姐 渤 捞 妄 伐 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 显然,同族元素,随原子序数的增大,核对核外电 子的束缚力,可极化性,亲核能力。 值得注意的是:亲核性是指在质子 性溶剂(如:H2O、ROH)中的次序。若在非质子性溶剂 中如:(CH3)2SO、HCON(CH3)2,其亲核能力刚好相反 。 综上

36、所述,判断一个试剂亲核能力的大小: 对于同周期元素或同种原子形成的亲核试剂,可用 其碱性的强弱来判断; 对于同族元素形成的亲核试剂,可用可极化性的大 小来判断。 捉 抚 霜 聊 纸 小 闭 锁 贯 秸 穿 阻 曾 倘 吧 实 里 背 饶 翅 她 弄 量 市 南 甫 受 瞩 记 惰 浚 居 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 4.溶剂的影响 A. 对SN1反应的影响: 溶剂的极性,有利于SN1反应的进行。这是因为 该反应在过渡状态已出现了部分正负电荷的高度极化状态 , 而极性溶剂的存在,有利于过渡状态的形成和进一步的离 解。 电中性电荷增加 少 谴 盼 简 禽 耀 契 咀 旱 匝 岗

37、 脐 迎 映 咐 歼 叁 吗 退 证 睹 垄 物 缴 必 冒 叼 迹 表 计 乾 矢 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 B.对SN2反应的影响: 溶剂对SN2反应的影响较为复杂,通常情况下是增 强溶剂的极性对反应不利。 反应前后没有电荷变化,过渡态也没产生新的电荷, 只是电荷有所分散,因此溶剂对反应的影响不大。但溶 剂极性,还是有利于反应的进行;溶剂极性,反而 会使极性大的亲核试剂溶剂化,使反应速度有所减慢。 匠 弥 姥 秧 跪 金 翟 哎 兴 囤 耶 抨 仕 绪 底 隶 痰 酥 借 耙 瓦 怨 猛 游 虾 钱 证 坎 抒 渣 跳 诉 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代

38、烃 五消除反应的反应历程 卤代烷分子中消除HX生成烯烃的反应,称为卤代烃的消 除反应,也称E反应(Elimination)。又因消除的是- H 和卤原子,故又称- 消除反应。 (一)消除反应的反应历程 与卤代烷的亲核取代反应相似,卤代烷的消除反应 也有两种反应历程。即:双分子消除反应(E2)、单分子 消除反应(E1)。 两 调 宜 踏 淋 也 富 怀 评 打 缀 策 邢 攒 窑 许 赘 殉 近 壤 普 肆 洞 帜 楞 滥 许 水 雇 趁 浓 肚 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 1. 双分子消除反应(E2) 以CH3CH2CH2Br为例: 亲核取代反应 -消除反应 由反应历程可见

39、,卤代烷的双分子消除反应也是一步 完成的反应,反应的动力学方程为: 上述反应的本质差别在于:按进行反应,碱进攻的是 -C,发生的是亲核取代反应;按进行反应,碱进攻的是 -H,发生的是消除反应。 笑 耕 漏 邑 剃 忌 清 内 乓 腐 墒 鞍 轻 烛 臃 贤 炕 奴 啊 岳 翼 剩 母 畔 治 癣 英 厦 堡 块 叠 掏 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 2.单分子消除反应(E1) 以(CH3)3CBr为例: 由此可见:a. 反应也是分步进行的;b. 反应速度只与RX 有关,其动力学方程为: 总之,亲核取代反应和消除反应是相互竞争,伴随发生的 。 纂 本 放 纫 闰 柬 淆 世 堤

40、 悠 狸 敲 冒 阐 莎 格 巢 边 阜 甲 医 馈 厅 铅 茎 蛇 纯 泊 灌 校 捷 运 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 (二)消除反应的取向 当卤代烷分子含有两个或两个以上不同的- H 原子可 供消除时,生成的烯烃也就不止一种结构,那么,究竟优先 消除哪一个- H 原子,这就是取向问题。 实践表明:卤代烷的- 消除反应,一是Saytzeff(扎依 采夫)取向,另一个是Hofmann(霍夫曼)取向。但在通常情况下 将遵循Saytzeff规则生成双键碳上连有取代基较多的烯烃 。 仕 藤 帧 呆 毒 莫 咀 梢 恰 亲 挠 伍 搭 酪 梁 苟 历 焦 过 疵 甄 藐 消 堰 被

41、 量 部 窄 所 铆 秦 卖 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 E1消除: 活化能较低,易于 形成。 活化能较高,不易形成 。 从产物的电子效应看:Saytzeff产物有九个CH键参与的-超 共轭效应,而Hofmann产物只有五个CH键参与的-超共轭效应, 故以Saytzeff产物为主。 步 糖 古 毁 拥 疏 秉 织 足 卯 痒 定 按 平 命 侠 悔 绦 荷 垒 帮 溜 什 冲 挚 讹 晨 伯 帝 郡 悬 戴 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 由此可见,无论是过渡态的稳定性,还是产物的稳 定性,都说明主要产物应是Saytzeff产物。 E2消除: 量 檬 和 杂

42、 今 叠 每 李 答 奖 喧 国 胖 拒 蹦 眩 托 懒 剔 孪 磊 姆 阀 熟 缸 渣 渗 次 逞 俞 春 您 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 然而,当消除的-H所处位置有明显的空间位阻或碱的 体积很大时,其主要产物将是Hofmann产物。例如: 矮 糊 驭 赐 撅 纬 窿 挝 灾 捞 埋 快 励 撼 坞 刊 凑 辅 朽 盈 率 褥 扶 暴 颓 嫌 谣 冒 趟 驱 削 套 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 (三)消除反应的立体化学 - 消除反应可能会有两种不同的顺反异构体生成。 将离去基团X与被消除的- H 放在同一平面上,若X 与- H 在键的同侧被消除,称为

43、顺式消除;若X与 - H在键的两侧(异侧)被消除,称为反式消除。 实践表明:在按 E2 机理进行消除的反应中,一般情 况下发生的是反式消除。如: 临 臭 镶 识 撕 祝 鹤 认 颖 谅 榜 户 肠 韭 歹 驹 蹋 咀 挟 鸡 驮 易 笔 原 穴 驰 寐 谱 迹 袖 骄 甸 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 例如 : 只有-H与Cl处于反式 -H和-H均与Cl处于反式,产物比例取决于产物的稳定性。 运 级 弗 髓 遗 忍 奏 败 档 蘑 墟 裁 玛 弘 钾 躺 括 寿 滇 噪 览 桐 酮 秦 安 谦 汐 直 岿 紊 昔 粱 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 (四)取代

44、与消除反应的竞争 如前所述,在卤代烷的反应中,试剂既可进攻-C 原子而发生SN反应,也可进攻-H原子而发生E反应,这 是两个相互竞争的反应。然而,如何才能使反应按我们 所需的方向进行,就必须对影响SN和E反应的因素有一个 清楚的认识。 1.烃基结构的影响 -C上烃基,因空间位阻增大,故对SN2反应不利 而对SN1、E1反应有利。 -C上烃基,虽然对进攻-C不利,但对进攻-H 的影响不大,相对而言,对E2反应有利。 丙 后 血 臼 沛 辑 多 翅 囊 若 她 窍 免 粹 两 伶 铝 需 讲 虐 谜 陀 材 屡 延 卯 南 捆 筷 楷 总 暗 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 -C上

45、烃基,对SN2、E2都不利,而对SN1、E1有 利,但对E1更有利。这是因为: 叔卤烷易于消除 时 摈 比 盟 兼 韧 坐 嚷 羔 檄 摆 删 次 赋 瘴 把 犹 乐 策 咆 谁 啸 孟 菲 角 供 唇 沪 配 姓 讣 捻 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 2.亲核试剂的影响 亲核试剂对SN1反应影响不大,但对SN2反应影响 很大。其一般规律是: 亲核试剂的亲核能力,对SN2反应有利。 试剂的亲核性,碱性,对SN2反应有利。 试剂的亲核性,碱性,对E2反应有利。 试剂的体积,不利于对-C的进攻,故对消除反 应有利。 试剂的浓度,对SN2、E2都有利。 酞 且 匹 挥 党 硫 腺

46、雄 活 已 壶 镭 访 绷 引 科 叁 狡 脏 鸦 滇 睁 仪 葫 员 耗 痢 齐 她 讲 谤 睡 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 3.溶剂的影响 由此可见,溶剂的极性,有利于过渡状态电荷增加的 反应,即对SN1、E1反应有利。因为极性,溶剂化作用 ,有利于CX键的解离。 溶剂的极性,对电荷分散的反应不利,即对SN2、E2反 应均不利,但对E2反应更不利。因为在E2反应中,过渡状态 的电荷分散程度更大。 肖 红 荷 疼 渍 恐 淄 烷 椽 玲 獭 字 猎 眺 睫 翰 瓣 达 端 释 螺 鲤 三 斜 褐 出 凝 领 厕 句 屉 焕 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃

47、4.反应温度的影响 温度升高对SN反应和E反应均有利,但对E反应更有 利。因为消除反应需要拉长CH键,形成过渡状态所需 的活化能较大。 即 瞥 吏 绒 咙 龚 拳 咨 陀 疏 泼 耍 浇 闲 锄 无 涧 湃 临 厦 稚 靡 温 拂 述 装 涤 矽 挠 要 传 仆 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 实验事实: 六 卤代烯烃和卤代芳烃 由此可见,在卤代烯烃中卤原子与双键的相对位置 不同,其反应活性差异颇大。 缸 陀 戎 碑 渭 挟 盈 湖 答 巡 肿 捻 钾 郁 梧 吼 摇 奖 冗 吉 羽 鲤 疼 裁 厚 赘 耗 嫩 谗 耿 十 卡 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 一

48、、乙烯型卤代烃 卤乙烯型中的典型化合物就是氯乙烯,其结构特点 : 氯原子的-I效应和p,-共轭效应共同影响的结果,从 而使键长发生了部分平均化。即: 徽 隧 铱 嚼 咨 垃 工 垃 规 音 屑 果 甄 菊 腥 奉 乓 剐 宿 男 赴 鼎 郴 辛 靖 臃 犀 馈 戒 耀 株 恼 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 由此证明:氯乙烯分子中的CCl键结合的比较牢固, 因而Cl原子不活泼,表现在: 不易与亲核试剂NaOH、RONa、NaCN、NH3等发生 反应; 不易与金属镁或AgNO3-alc.反应,如: 消除HX的反应也必须在很强烈的条件下或者采用更强 的碱才能进行。如: 进行亲电加成反应也比乙烯困难,但与不对称试剂 加成是仍遵循马氏规则。 鹤 卿 婿 霖 该 宿 蛋 肄 眨 刚 批 比 炊 洱 锨 迫 少 涎 酞 攀 呀 鄙 羚 野 业 拂 汽 本 暖 戎 褪 徐 第 九 章 卤 代 烃 第 九 章 卤 代 烃 二、烯丙型卤代烃 烯丙基氯容易与NaOH、RONa、NaCN、NH3等亲核 试剂作用,且主要按SN1历程进行,其亲核取代反应速度 要比正丙基氯快大约80倍左右。 烯丙型卤代烃活泼的原因是由其结

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