第四章卤化反应.ppt

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1、有机单元合成反应 第 四 章 畏 涛 氟 苍 项 拼 碌 储 毡 之 宿 荷 痔 焰 菇 声 套 朝 刀 架 窄 笛 夸 朴 磕 舆 烟 瑟 赘 佩 纯 煌 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 内容提要 取代取代卤化反应 加成加成卤化反应 置换置换卤化反应 论 讨 业 作 结 小 粉 捏 爹 愉 铱 刚 溺 倍 咏 津 利 捶 拯 否 酥 馁 燕 奸 羔 克 帽 行 酣 榷 附 秧 浊 卜 墓 瞻 危 凹 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 主要内容(共14学时): v卤化反应的定义、目的、重要性 v卤化剂,卤化反应的类型 v芳环上的取代氯化(重点) 亲

2、电质点、反应历程及动力学(重 点:催化剂存在下Cl2的氯化) 影响因素:被卤化物性质、氯化深 度、操作方式、混合作用、反应介质、原 料纯度、反应温度 怖 疑 杠 都 花 乘 聚 伦 芹 舌 菱 褐 飞 邑 恶 纶 秉 疫 菱 签 争 瞩 慰 旷 歪 近 胡 下 臣 闺 呜 词 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 实例 v羰基-氢的取代卤化 v芳烃的侧链取代卤化(重点) 反应理论及实例,氯甲基化反应 v饱和烃的取代卤化(自学) v烯键-氢的取代卤化(自学) v氟化、溴化、碘化 Finkelstein卤素交换反应 Schiemann反应(重点) 搀 讽 悼 肿 卯 渍 橙 泣

3、嗅 巡 倚 堆 该 资 顶 肿 臆 庐 甩 面 秦 湘 钥 剃 癌 碳 乌 贾 锑 氰 叫 朗 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 v加成卤化:卤素和卤化氢对双键的加成 v置换卤化 卤素置换羟基、硝基、磺酸基; 重点:卤素置换重氮基 Sandmeyer反应 韧 琅 雾 吊 庇 拖 搪 畜 秉 盐 盼 鲸 沸 漂 码 剂 杏 换 浴 爹 粕 珍 讣 涉 旅 戊 蛙 原 蠢 犯 裹 粮 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 4.1 概述 卤化反应的定义及 重要性 卤化反应的目的 卤化剂 卤化反应的类型 汹 田 梁 按 贼 糠 囤 醉 菌 善 外 惹 颧 蝴 投

4、 颂 缎 溯 鹃 销 慧 元 差 初 户 响 扣 偏 准 该 哎 锣 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 4.1.1 卤化反应的定义及重要性 卤化反应 ? 向有机化合物分子中的C原子上引入卤 原子的反应。 根据引入卤原子的不同,分为: 卤 化 氟化 氯化 溴化 碘化 节 哺 茎 娄 状 螟 芦 配 扎 兴 凉 勋 孝 支 腾 诧 垣 很 沿 制 吭 错 舀 音 貌 馏 矮 楔 晰 谅 撑 侥 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 根据引入卤原子的方式,分为: 卤 化 取代卤化 加成卤化 置换卤化 兢 哥 豪 蚤 派 菇 助 慨 傍 梅 彪 史 逃 镁 弘

5、绎 择 蹲 漂 城 沫 钡 焦 杯 馒 发 癌 菊 葵 变 沿 溺 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 氟、氯、溴、碘虽同属卤素,但其性 质存在较大差异,因而其合成方法有很大区 别。 原料性质以及制备产物的结构对卤化 方法的选择有密切关系。 氯化 应用最广泛、制备最经济的卤化反应 。大批氯化产品,如具有广泛的工业用途 。 颠 奥 痒 泳 着 掺 丹 哄 掸 怯 冻 须 徊 殷 第 肌 告 食 惭 闭 画 载 缠 珍 虽 袱 想 跟 讯 厕 薄 睹 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 Cl2价格低廉,供应量大,因此,氯化 产物品种多,产量大,是最重要的卤化

6、反应 ,也是本章讨论的重点。 Cl2 ? 砰 致 娘 塘 症 燃 秧 萧 蜘 氮 救 痉 睡 凯 蚀 扼 剂 气 塞 品 纺 壬 贴 舌 铡 锄 刘 冬 厘 事 磷 髓 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 溴化 溴的资源相对较少,溴化物常具有某 些功能性用途。如 溴化物中的Br原子较活泼,易为其他 基团置换,常被应用于精细化工产品的有机 合成。 侄 谆 玻 晚 臀 泥 溜 猩 姥 阐 律 山 沧 瞅 辩 良 键 拟 踞 话 寒 沪 洼 线 牛 钦 造 紫 氢 肝 镇 吸 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 氟化 氟的自然资源较广,许多氟化物具有 突出的优

7、点,如 氟化还可用于润滑油、烹饪用具涂料 、火箭燃料、染料等的合成。 近年来对氟化物的合成十分重视,但 氟活性太高,一般要用间接方法制备。 彦 滋 厚 弧 捧 轧 续 喷 腻 高 档 疗 肥 尿 淮 腺 笋 屈 织 困 台 劣 装 嘉 各 雁 竣 邵 蛔 柬 饺 叹 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 碘化 碘价格昂贵,资源比其他几种卤素少 得多,应用范围也小得多,仅用于少数医药 、农药及染料。 畴 扯 亏 逛 移 涝 蓑 萨 纪 祖 万 诲 掀 夜 秩 帘 破 胸 感 托 骇 浪 粤 卓 服 症 鸥 级 牧 漫 颤 嗡 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反

8、应 总之: 卤化是精细有机合成最重要反应之一 。 大规模生产 ? 氯和氟有机单体(氯乙烯、四氟乙烯) 有机溶剂 (四氯化碳、二氯乙烷、氯苯等) 制冷剂(氟里昂) 还广泛用来制取农药、医药、增塑剂 、润滑剂、阻燃剂、染料、颜料及橡胶防老 剂等的中间体。 辰 贱 皆 下 辑 芝 硝 俐 丹 拭 京 灌 裹 嗣 掩 图 精 菱 颐 缔 迪 栏 沧 哑 肪 思 瘟 铡 耻 堂 疑 你 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 4.1.2 卤化反应的目的 赋予有机化合物一些新的性能,得到 性能优异的最终产品。 卤素衍生物卤基转换一系列含有 其他基团的中间体产品。 触 似 睛 售 埃 梗 欢

9、 吐 寒 啡 拦 溉 配 绢 缕 募 钟 谩 河 据 藏 拌 撇 授 免 旷 宴 逐 压 肄 甜 钝 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 窟 肃 落 磋 印 贵 它 容 祷 酚 允 泞 渡 雀 申 镶 走 移 盈 痔 拂 犁 揣 吉 皑 棺 裹 嚣 颠 蘑 丑 传 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 4.1.3 卤化剂 分子态卤素:Cl2、Br2 、I2 ; 卤素的酸 + 氧化剂: HCl(HBr)+ O2、NaClO、NaBrO、NaClO3、 NaBrO3、H2O2 等; 金属或非金属卤化物:FeCl3、PCl3、PCl5; 其他:SOCl2、SO2

10、Cl2、HOCl、COCl2、 SCl2、 ICl、 RNHCl、 RSO2NHCl SO2Cl2是引入Cl的高活性反应剂,SO2Cl2、 SCl2、AlCl3 相混合为高氯化剂。 您 茬 湾 翠 嫌 卷 顾 伊 叉 借 佰 碌 栖 二 殊 沾 疗 嘿 歹 诣 轻 椿 慨 桥 酪 赛 钠 弱 灭 帆 偏 豹 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 置换卤化剂? HF、KF、NaF、SbF5、HCl、HBr、NaBr 4.1.3.1 氯化剂 4.1.3.2 溴化剂 4.1.3.3 碘化剂 4.1.3.4 氟化剂 距 搜 嫩 始 撬 演 诣 贤 阻 狐 饲 昼 祝 纹 事 桌 褒

11、侵 闰 心 酬 抚 泵 镶 琴 衣 颂 龙 跳 磐 液 鹊 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 4.1.3.1 氯化剂(氯化剂的分类) 倍 就 将 虫 辊 司 底 粕 先 剑 肤 啃 坐 崔 码 蛊 烤 靶 壕 饺 诊 件 催 劲 惦 绦 沛 席 羊 昧 叭 皇 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 实例 更 彦 暴 蔡 刊 寡 细 涵 永 痘 刚 绳 屋 体 脓 凿 乓 引 捅 难 啪 哑 午 棘 扛 撤 图 崔 金 制 纠 站 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 脑 挪 楚 购 业 邻 候 顺 貉 欢 泵 稿 氛 剩 赣 铝 厌 渠

12、 绥 壁 挽 蚤 稿 解 厕 原 讣 谁 届 孜 酱 部 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 阂 赘 炕 垮 演 亡 潭 埂 假 交 总 址 来 甚 斧 党 恳 刀 桅 瞳 衙 廓 糯 宅 赛 查 综 截 歧 也 尚 配 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 4.1.3.2 溴化剂 分类 实例 始 诊 痞 锻 初 忱 婆 烤 醛 胚 充 臆 尿 势 妖 酪 企 巾 陀 璃 啥 儡 侍 鞘 帽 枉 淤 菌 辆 笺 胯 瑟 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 4.1.3.3 碘化剂 迷 吴 沧 千 商 瘪 级 枝 欢 辙 瓜 甥 哪 咳 规

13、 梭 强 但 唆 眶 青 簧 菩 沙 焦 怜 妖 瑶 皂 丰 繁 氧 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 4.1.3.4 氟化剂 席 狐 绸 九 窑 匙 复 竣 筒 颤 家 壁 茂 夫 题 饲 涯 汕 灌 次 婴 浑 院 箱 涟 帧 瞅 歉 崔 螟 市 税 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 惟 沃 衡 难 逻 枚 律 奶 裹 衷 衫 丛 疤 鼠 斡 挥 妥 艾 骤 缆 灯 收 惺 述 挥 涣 寡 饲 值 祈 陛 硒 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 4.1.4 卤化反应的类型 引入卤素的方法? 取代卤化、置换卤化、加成卤化 取代卤

14、化:包括芳烃环上取代、侧链取代 和脂肪烃的取代卤化。 劝 筐 饭 腐 抑 犊 谋 焉 遍 钳 雏 蹋 下 春 惕 肝 绳 说 午 翻 妓 躇 菇 烤 扮 搽 聂 拜 旅 诧 耳 莲 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 加成卤化: 置换卤化:卤素置换硝基、磺酸基、羟 基、重氮基 甲苯的卤化? 孪 润 返 耀 尊 吁 铬 疼 功 楔 蜜 苏 栖 裔 嚼 念 二 钦 亡 穆 顽 倦 且 挽 滚 鬼 劣 甜 笑 荚 景 限 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 卤化中除加入特定卤化剂,常需加入催化剂 或活化剂,如光能、热能或游离基引发剂。 喀 偷 籍 永 盘 界

15、呼 驻 应 氯 粹 寇 烘 歪 躯 爸 帚 姥 弦 茅 濒 糊 符 区 郴 始 搪 凄 拴 罩 啦 妥 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 4.2 卤化热力学 卤化反应热 取代卤化 加成卤化 碳卤键的稳定性和 反应活性 封 醒 倡 瞅 尖 靡 插 滓 塌 疮 礼 剃 孺 缓 鸡 倔 马 菌 驰 瞩 释 抠 辊 蚜 吗 泉 甭 傲 祝 勇 杨 乒 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 4.2.1 卤化反应热 某些卤化反应的反应热见表3-2 取代卤化: 烃类:以X2为卤化剂 氟化是高放热反应;氯化是放热反应 ;溴化为中等放热,所有温度下,均有利于 向右方进行。

16、 碘化则是吸热可逆反应。 但用ICl为碘化剂,则是放热反应。 麻 显 锰 孤 泼 看 僚 两 俄 染 汇 亿 舵 雁 趋 损 滇 派 筏 纶 本 汤 掷 辜 瘦 镭 巧 荤 员 挎 梢 无 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 乙烷:用 F2 进行取代氟化,发生C-C键 的断裂和聚合等副反应。 Why 赣 育 吹 妄 藉 健 彪 冤 囱 拐 糯 垄 憎 悍 束 揪 匣 胖 防 诅 礁 貉 乳 岳 稳 宰 烧 掐 瞅 渤 招 狡 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 加成卤化: 不饱和烃的加成卤化:高放热反应 ,反应均有利于向右方进行。 放热量:HX为卤化剂X

17、2,且所有 用HX的反应都是可逆反应。 乙烯用 F2进行加成氟化时会发生C- C键的断裂和聚合等副反应。 Why 故氟化一般不用分子态氟为氟化剂。 辩 柳 叶 拧 雌 脸 亦 农 碑 漏 麦 变 豫 跌 德 杜 阎 粕 翌 慕 胺 拽 利 挖 泄 绷 拭 矾 体 绊 驰 溢 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 4.2.2 碳卤键的稳定性和反应活性 有机分子中C原子与各种取代基间的键 能(C-X键)见表3-4。 结论 ? 嗽 茬 摇 但 尽 糊 紫 深 糜 铲 末 恒 筷 毗 抒 盅 脓 扇 晃 凛 慕 缸 督 闻 胖 躬 妙 顿 涣 鲸 铆 罗 第 四 章 卤 化 反 应

18、第 四 章 卤 化 反 应 4.3 芳环上的取代卤化(氯化) 反应历程 催化剂的选择 反应动力学 影响因素 实例 噶 瞅 郸 磺 剁 司 歧 马 凄 葱 募 惠 骂 碍 早 掐 膜 陕 蹄 厩 包 乖 肾 郸 扮 姐 讳 刘 菜 澜 碑 娜 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 芳环的取代卤化是典型的亲电取代反应 早在19世纪30年代,在cat.存在下,芳 环上的 H 被 Cl 取代已属于实验室常用的一 类反应。 如苯的氯化? 特点? 生成单氯化物同时,常生成一些多氯 取代物,具有连串反应的特点。 工 浇 传 钩 券 驳 欲 贱 佳 打 碱 涛 酒 汰 锈 钙 痉 崖 壬 免

19、 别 萄 稽 烘 困 米 摹 燎 简 凿 开 亏 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 反应通式: 活泼质点? 亲电取代反应,X+ 催化剂作用? 使卤分子极化,生成 X+ 瞧 开 享 乞 咬 王 嗡 运 拿 蚜 瑞 蓄 觅 纲 疵 砌 燃 声 峪 睫 究 耳 咎 续 沧 竿 伟 垫 钦 瘸 赛 臀 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 4.3.1 反应历程 常用氯化剂? Cl2,来源丰富,价格较低,但为了产 品质量的需要,其他氯化剂也有一定应用, 但相对少得多。 常用催化剂? 金属氯化物,如FeCl3、AlCl3、 SbCl3 、TiCl4、ZnCl2、Mn

20、Cl2、SnCl4、Lewis酸; 此外还有I2和H2SO4。 者 逸 代 紧 比 烟 创 菲 迭 顽 杠 悦 仙 辩 拈 鉴 码 欺 篡 人 腾 农 洱 棘 室 乔 据 叹 挝 厌 载 亢 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 以金属氯化物为催化剂的反应历程 以I2为催化剂的反应历程 以H2SO4为催化剂的反应历程 水介质中用Cl2进行氯化的反应历程 其它 竭 宛 泣 夕 匙 澈 垢 檀 课 猎 歪 见 掀 甲 侗 雅 经 路 砒 端 旷 昭 暇 榜 占 撇 铂 擂 鹃 舶 食 吁 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 以金属氯化物为催化剂的反应历程 无水

21、状态下,以Cl2为氯化剂,金属氯 化物为催化剂的氯化反应,应用最广泛。 反应历程? 以FeCl3为例,FeCl3与Cl2作用,使Cl2 极化,离解成Cl+,对芳环亲电进攻,生成 络合物,再脱去质子得到氯化物。 3-3、3-4、3-5 傣 熬 芍 恍 竞 柏 稠 疙 调 除 孵 祈 哺 臆 哮 怒 富 锥 坐 锚 龚 博 拳 国 护 啤 钠 炒 境 鼓 梯 腿 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 以I2为催化剂的反应历程 无水状态或浓硫酸介质中,用Cl2进行 氯化时,有时用I2作催化剂。 生成的ICl分解出 I+与Cl2作用,促使 Cl+和ICl的生成,以此反复进行。 3-6

22、 3-7 吴 元 咸 适 件 娥 戊 吠 渴 审 奢 挤 天 予 隐 喜 埃 惟 厉 参 色 咬 肿 栽 秦 隙 脾 韩 距 傀 泅 评 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 以H2SO4为催化剂的反应历程 H2SO4催化作用? 3-8、3-9 适用范围? 浓H2SO4离解度很小,对Cl2的溶解度 也很小,还可能引起磺化副反应,并产生废 硫酸,故很少使用。 捻 凰 宣 浦 北 缀 笋 陇 匣 庞 订 短 遏 究 籍 材 凄 略 仿 椽 拜 伦 恶 叉 匙 揽 恋 记 薯 圾 确 贵 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 水介质中用Cl2进行氯化的反应历程 适

23、用范围? 当有机物易被氯化时,可不用催化剂 ,反应可在水介质中进行。 反应历程? 3-10、3-11 加入H+有利于Cl+的生成,但 FeCl3和I2 不起催化作用。 其它 王 卷 邀 旬 咙 瞳 烟 幅 滨 炬 坑 阮 烽 雨 酮 抠 捷 惧 稳 淳 盖 圃 数 爵 敖 眷 箕 贝 挥 圈 播 揽 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 催化剂的作用? 影响卤化反应速度; 影响卤原子进入芳环的位置,当环上 有邻、对位定位基时,影响邻、对位产物比 例。 一般地:卤化剂与催化剂形成配合物 的体积越大,空间位阻越大,生成邻位异构 体的比例越少。 实例 4.3.2 催化剂的选择 心

24、皱 摧 岸 沟 饥 屁 乙 远 哑 辣 樱 墅 剃 琼 虐 战 俩 囱 村 郎 学 苏 伶 僻 碴 辞 架 鸣 伯 盏 嗜 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 4.3.3 卤化动力学 芳环上的取代氯化属于连串反应。 Why 苯? 环上引入一个氯基后,仅使电子云密度 稍下降,苯一氯化与氯苯进一步氯化的速度 常数只相差10倍左右,即k2/k1=K=10-1; 因此苯的取代氯化是典型的连串反应, 生成较多的二氯化物及多氯化物。 拂 侈 岳 馁 夺 传 涎 娟 茁 肃 馏 灿 肇 胜 湃 崭 抖 援 腿 佐 撇 摄 氖 纪 质 据 倦 咕 延 炭 送 叉 第 四 章 卤 化 反 应

25、 第 四 章 卤 化 反 应 第 烃 亏 疑 肥 叛 勺 患 掩 规 湾 致 茎 勇 脖 描 乐 琳 郸 奖 忘 叠 隧 唯 拧 础 靶 灯 事 陕 毕 傀 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 4.3.3.1 苯一氯化的连串反应动力学 下面推导苯氯化时的氯化液组成: 假设? Cl2完全反应,生成HCl完全逸出,氯 化液中FeCl3和三氯苯浓度忽略不计。 氯化液中只有苯、氯苯和二氯苯,含 量分别用摩尔分数 xA、xB、xC表示。 xA0表示原料苯的含量,纯苯 xA0=1。 虱 掣 申 榔 船 坐 巾 将 披 剐 伍 惨 组 潜 曼 喜 吻 吭 貌 撮 兽 漱 览 会 曲 赛

26、桩 术 苍 侯 贩 寨 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 xA+ xB + xC = xA0 =1 氯化深度或苯氯比? 每1mol苯消耗的Cl2的物质的量,即Cl2 /C6H6(摩尔比)用 X 表示。 X = xB + 2xC 苯的消耗速率? 氯苯的生成速率? 骤 揣 靛 甸 沪 伴 躯 试 红 靴 澄 熙 隶 噪 例 刀 钳 兵 算 侦 依 铁 妹 锈 拴 扯 士 酝 按 扫 新 郊 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 苯间歇氯化或在平推流反应器中连续氯化时: 届 给 漓 壤 姨 血 处 崔 孽 茄 卷 港 拖 馒 蘸 侨 绦 授 德 浑 交 囱 贾

27、 息 临 蓟 嗜 涎 秦 拂 结 镭 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 将对xA求导: 将代入可求出xB的极大值: 如何确定 xB的极大值? 荚 覆 踩 紫 以 侯 沈 昌 棘 寒 顿 领 鹰 斧 涣 篓 蹬 漆 能 疡 编 稗 徐 侦 蚌 章 甜 翠 辞 虎 蛤 剐 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 如何确定 K 值? 恒定温度下,取瞬时反应液分析苯、 氯苯含量(xA、xB),代入式,求出该温 度的 K 值(如30,K=0.123)。 已知 K ,利用、式求出不同 苯转化率下氯苯、二氯苯的量 xB、xC和Cl2消 耗量X ,得出不同 X 时氯化液组

28、成(图3-1) 。 躁 飞 真 抑 窑 锋 戊 括 勾 蠢 喻 坪 拐 韵 豺 淄 浊 层 菲 矽 寡 聚 挡 檀 显 亿 耿 魁 个 访 新 谬 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 由上述公式可算出,氯苯含量最高时 的氯化液组成(30): xA=0.092 xB=0.745 xC=0.163 X=1.071 与实测数据近似。 苯在多槽串联反应器中连续一氯化时 氯化液组成的计算: (3-27)、(3-28) 巢 矢 寄 骡 磺 赐 顷 砖 橙 疵 廓 窘 火 仟 筋 时 列 欺 碘 幂 粮 尘 蛙 纯 莱 噪 昔 滁 衙 痔 厦 咎 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章

29、卤 化 反 应 结论 反应初期,随苯转化率增加,氯苯浓 度逐渐增加,在苯转化率20%时,氯苯开始 与Cl2作用生成二氯苯,且生成速度随苯中氯 苯浓度的增加明显加快; 也就是说,苯氯化时,随一氯苯的不 断生成,二氯化反应速度不断增加,以至生 成较多二氯化物和多氯化物。 硒 暴 该 制 蕴 园 饱 戚 谈 谁 则 涝 蕾 翔 停 学 盂 旗 扦 触 挂 壹 著 贞 锌 驮 说 契 南 粟 浅 术 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 当苯中氯苯含量为74.5%(wt)时, v1和 v2相等; 若氯苯为目的产物,可控制氯化反应 深度停留在较浅阶段,二氯苯生成量很少, 氯苯选择性较好

30、; 氯化深度为1.07时,氯苯生成量达到最 大值。 测 卫 豌 语 帘 撑 弃 单 唁 艘 懊 狐 抱 煤 菲 大 澳 剖 僚 漏 盛 鼎 寓 拦 委 奴 庶 邹 陵 监 港 丧 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 4.3.3.2 为什么易发生二卤化 芳烃卤化属于亲电取代反应,Cl取代H 后,与硝化和磺化一样,使芳环钝化,但Cl 同时有向芳环供电子的能力,因此钝化程度 远远小于硝基和磺酸基。 也就是说,在芳环的卤化反应中,一 卤化后,芳环的电子云密度稍稍下降,一卤 化物对亲电取代反应仍具有相当的活泼性, 使二卤化反应比较容易进行。 尤 口 老 虐 申 法 题 急 烫 美 旨

31、 谓 坍 霸 堵 萝 已 婶 繁 腮 伯 鼠 逛 絮 虎 蛤 阀 蓉 狮 怨 谬 赘 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 苯在硝化、磺化、氯化中k1: k2的比较 反应类应类 型 硝 化 磺 化 氯氯 化 k1/ k2105107103104101 从表可知,苯的一氯化与氯苯的进一步 氯化反应的速度常数相差只有10倍左右。 锐 浩 描 贬 递 幽 撰 峭 散 智 患 窟 厕 哗 拘 陇 饮 诗 试 互 沪 昆 急 悠 源 种 垢 壤 沦 斤 满 杰 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 影响因素 卤 化 深 度 混 合 作 用 反 应 温 度 原 料 纯

32、度 操 作 方 式 4.3.4 影响因素 被 卤 化 物 性 质 反 应 介 质 务 肿 鹊 敝 跨 垂 姑 靶 槐 倡 步 用 字 淮 剔 憨 吊 诌 缅 益 快 冠 它 参 拇 毙 岿 怂 重 恰 燥 益 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 4.3.4.1 被卤化物的性质 对卤化条件和产物组成有直接影响。 环上有强供电子基,反应易进行。 胺类、酚类、多烷基苯的氯化,不需加 催化剂,可在水介质中在室温下完成。 椽 宋 卤 骋 疑 频 肯 垂 漓 嘉 删 甜 酸 冰 蛛 俞 掠 钥 弯 豆 柔 裂 七 臻 挟 箩 付 马 筐 翔 弹 屁 第 四 章 卤 化 反 应 第 四

33、章 卤 化 反 应 活泼芳胺:易发生多氯化,在氨基所有 邻、对位被全部取代以前,反应很难停止。 驳 颈 裤 人 嘿 隐 复 并 煞 盲 摇 弗 荔 拜 酬 婴 揩 般 筛 缨 浓 学 待 枚 突 秉 促 乏 翱 涡 它 疚 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 制一氯衍生物? 先将伯胺转化成酰胺再氯化 启 勿 请 泥 丧 愈 硬 迹 凸 错 讲 枚 倡 蒸 张 刺 德 诌 元 罚 乳 卑 拘 沾 盆 绑 辨 兔 酪 瓮 臆 凸 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 酚类:则有可能在引入一个氯原子后 使反应停止。 皖 醛 噶 酒 旧 碾 懂 杖 筷 造 王 躁

34、 赠 丝 妹 空 堂 交 九 澳 攒 肉 称 域 柯 傣 舱 惋 燥 豆 师 札 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 环上有吸电子基,反应较难进行, 常需加入催化剂。 活性较低芳烃,如甲苯、苯、氯苯的 卤化,一般加入金属卤化物作催化剂; 不活泼芳烃,如蒽醌的直接卤化,要 求强烈的卤化条件和催化剂,一般采用浓 H2SO4、I2或ICl作催化剂。 杖 杏 管 摧 博 分 稻 又 蜂 奖 慷 琅 蓉 号 藉 洱 标 锅 似 昨 擅 喧 虐 俯 沙 划 恢 逾 灼 暂 惧 祭 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 卤化反应的定位作用与硝化相似。 苯一取代衍生物与C

35、l2和Br2反应时的异 构体分配比例: 铲 畴 羞 薄 斡 营 坏 艘 鳖 宅 和 漠 尚 驹 搁 恬 疼 莎 极 插 吉 笛 受 赔 递 革 措 妥 六 都 恍 晓 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 苯的氯化与硝化、磺化的k1:k2比较,相 差几个数量级,苯的 k1在常温下仅比 k2大8.5 倍左右。 4.3.4.2 卤化深度的影响 反应类应类 型 硝 化 磺 化 氯氯 化 k1: k2105107103104101 坞 仇 峙 重 彼 叉 暗 俐 洱 唯 外 鳃 农 啪 阶 狈 烷 腕 噬 荷 馆 仅 婪 盂 哎 草 贩 渊 翻 惑 演 核 第 四 章 卤 化 反 应

36、 第 四 章 卤 化 反 应 氯苯含量最高时的氯化液组成? xA=0.092, xB=0.745, xC=0.163 X=1.071 xB/ xC只有4.5:1,副产二氯苯太多。 根据图3-1分析 因此,要想在一氯化阶段少生成多氯 化物,必须严格控制氯化深度。 息 也 获 艇 脐 导 酗 至 谢 躁 岭 台 涕 茧 底 汹 花 代 甩 蒂 篮 晨 朝 赐 们 桃 源 讫 缄 靡 批 渣 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 如何控制氯化深度? 二氯苯、一氯苯和苯的相对密度依次 递减,反应液相对密度较小,说明苯的含量 ?氯化深度? 因此,常通过控制反应器出口氯化液 相对密度,控

37、制氯化深度。 氯化液相对密度越高,其中二氯化物 含量?说明氯化深度越高。 啸 哭 且 根 未 邪 浸 摸 诌 恐 启 网 驭 棠 臻 领 籍 僳 辊 篡 梁 馋 终 菏 掳 杰 吹 柳 妓 我 蓄 座 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 氯化液密度与产物组成的关系 氯氯化液密度氯氯化液/%(质质量分数) 苯 氯氯苯 二氯氯苯 氯氯苯/二氯氯苯 (质质量比) 0.941769.36 30.51 0.13235 0.952963.16 36.49 0.35104 源 怕 锄 译 蜕 泞 劳 阉 颈 彤 粒 怂 砸 蘸 每 碰 参 绷 沈 邹 枷 框 彬 灰 翘 徊 庄 吁 末

38、抡 摆 既 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 一氯苯生产工艺的变革? 单锅间歇生产工艺 多锅连续生产工艺 塔式沸腾连续生产工艺 反混? 4.3.4.3 操作方式及混合作用的影响 理 案 靡 兼 塘 雪 踞 沤 拂 技 呐 残 艳 擞 的 琴 矿 秘 罐 低 途 燥 款 绦 渠 锁 晋 眨 涡 里 殃 壤 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 反混作用反混作用(返混返混) ? ? 氯化反应中,如果搅拌效果不好或反应 器型式选择不当、传质不匀,使生成产物未 能及时离开,返回到反应区域促进连串反应 进行的现象。 开始是单锅间歇式生产,为提高生产效 率多锅连续氯

39、化(反混严重)塔式沸腾连 续氯化。 蒙 寇 住 蠕 绩 蚀 笛 枉 呕 季 忠 立 辣 钱 禁 野 蜡 颠 催 肄 谍 辞 若 芹 绅 混 分 滁 琢 胳 劳 柯 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 a. 单锅间歇生产工艺b.多锅连续生产工艺 芒 盗 缆 霸 祭 坦 埠 刷 彭 搜 如 顺 赶 缩 凋 兄 昭 催 彦 帛 废 甫 股 库 灾 毛 道 寸 鉴 调 诗 渴 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 c. 塔式沸腾连续生产工艺 漠 加 丁 鹅 陀 极 泡 株 场 自 裤 邻 棵 诀 钱 猫 宠 浓 瘩 碰 类 举 啊 粪 致 羞 淀 察 蹄 店 矢

40、纲 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 三种操作方式的氯化液组成? 操作方式与氯化液组成关系 氯氯化方式 未反应应苯 (质质量%) 一氯氯苯 (质质量%) 二氯氯苯 (质质量%) 单锅间单锅间 歇 63.235.235.41.41.63.974.5 多锅连锅连 续续 63.234.42.46.98 塔式连连 续续 636632.935.61.11.43.343.93 卜 半 大 史 搂 枫 筋 悄 多 斩 筋 栈 替 救 嚏 函 妈 砰 着 譬 套 乏 陕 卖 磋 赛 箭 憾 绘 趁 姆 匿 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 原料和产物在反应温度下都是

41、液态( 如苯、甲苯、硝基苯),可直接进行氯化, 多数氯化反应要在溶剂存在下完成。 氯化时选择适当的介质十分重要。 常用介质? 水、无机溶剂和有机溶剂。 如何选择? 4.3.4.4 反应介质的选择 窥 敏 滥 猛 欺 蓝 酥 椭 湘 谴 葫 级 于 剁 岗 枷 射 否 珠 镊 膘 馅 赐 推 谬 敖 苍 松 晒 办 哥 葫 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 当被氯化物和氯化产物都是固体,且 氯化较易进行时,可用水作介质。 如:对硝基苯胺的氯化 反应温度下反应物是固体,且较难卤 化,常选用浓硫酸、发烟硫酸、氯磺酸等无 机溶剂作介质,有时还要用I2作催化剂。 如:蒽醌的四氯化

42、忠 板 獭 涉 稻 警 棠 籽 绅 诲 壹 台 沫 慎 期 蔡 姜 局 蹬 挝 锡 孔 哑 葫 嚣 俞 食 脆 续 缸 惧 兑 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 要求在较缓和条件下进行,或定位需 要,可选用适当的有机溶剂。 选取原则? 更难氯化的物质。如: 萘的氯化可采用氯苯作溶剂 水杨酸的氯化可采用乙酸或氯苯作溶剂 选用不同介质对产物异构体的生成比 例有影响。 恶 模 镣 歇 迢 刀 伊 锦 熙 矾 捧 腺 玖 搔 杆 强 完 犹 黍 质 莉 牙 茨 卢 菏 仓 媳 彻 谗 霜 宴 雍 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 苯的纯度对氯化过程有重大意义

43、,最有 害的是苯中硫化物噻吩,其次是水。 噻吩 易与催化剂作用不溶于苯的黑色沉 淀,包住铁催化剂表面,使之失效,阻碍氯 化的进行。 4.3.4.5 原料纯度的影响 巾 茅 卖 辊 真 瓦 蔡 命 右 虚 俊 旁 粟 垮 佛 绒 肿 敖 用 拭 钒 嗓 辽 纲 菱 附 宅 泳 葫 礼 眯 泰 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 该氯化物在氯化液精馏过程中分解出 HCl,腐蚀精馏塔。 如何除去? 噻吩用浓硫酸洗水溶物除去。 滚 雄 叭 拦 稠 煮 袁 宫 毅 弟 湍 携 纵 未 繁 搐 序 进 寝 悦 袍 瑞 狗 厢 拴 踢 怯 向 崔 衫 食 初 第 四 章 卤 化 反 应

44、第 四 章 卤 化 反 应 水 与HCl形成盐酸,FeCl3在盐酸中的溶 解度比在苯中大得多,大大降低了有机物中 FeCl3的浓度,使反应速度减慢。 苯中FeCl3的最低浓度是0.01%,当含 水量0.2%,苯中所含FeCl3被提取入盐酸 层,氯化反应不能进行。 盐酸还能使设备剧烈腐蚀和铁环催化 剂的消耗。 盂 著 料 邢 乏 漾 深 坤 骨 刷 绷 怎 黔 延 朗 算 俘 灼 月 畅 呻 傍 靳 衡 嗜 稼 战 坑 甩 骄 驶 冲 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 要求: 原料苯和Cl2中含水量均应0.04%。 如何除去? 苯中水分:恒沸蒸馏或干燥剂(CaCl2 、固碱

45、、粗盐); Cl2中水分:常用浓硫酸除去。 此外,为避免引起火灾或爆炸事故, 要求Cl2中含氢量 26%。 楷 屋 瑶 呆 钾 靖 烬 戚 噎 引 掸 象 仁 恬 瓣 烂 袒 拼 粉 厌 既 焕 宅 蜂 勉 掠 廓 染 紧 逼 汗 佑 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 二氯化速度随T 的增加,比一氯化快。 苯氯化反应温度与k1/k2的关系 早期氯苯生产,为防止二氯苯生成, 尽可能控制反应在3540下进行。 但? 4.3.4.6 反应温度的影响 T/182530 k2/k10.1070.1180.123 锁 菠 辖 拇 祥 传 晰 甄 鸳 末 绿 梁 餐 样 柏 死 赔 督

46、 舵 优 菩 宇 拎 钞 挑 蕾 她 炼 渺 挚 米 凡 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 研究发现:随T 的升高, k2/k1增加并 不十分显著,温度影响比反混作用的影响要 小得多。 因此,近代一氯苯的生产,采用在沸 腾温度(7580 )下,用塔式反应器或列 管式氯化器反应,利用过量苯的汽化移除反 应热,不需要冷却系统,生产能力大幅度提 高。 丁 纽 谅 露 徊 算 鲜 治 埂 窘 俭 召 烁 壹 鞘 坤 喷 而 飘 画 苟 憾 吏 鹏 照 豆 又 讣 铲 勘 冒 娠 第 四 章 卤 化 反 应 第 四 章 卤 化 反 应 苯系环上取代氯化 苯的氯化:氯苯 甲苯的氯化:邻氯甲苯和对氯甲苯 苯酚的氯化: 邻氯

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