第六章卤代烃
CH3CCH3
NaI
CH3CHCH2CN
I
NaBr
丙酮的存在使生成的NaCl、NaBr不溶,使平 衡向右移动。
(5)与硝酸银-乙醇溶液作用 反应是典型SN1历程,生成沉淀的速度是: R3CX >R2CHX> RCH2X
可用于鉴别不同结构的卤烷。
RX
C2H5OH
AgNO3
RONO2
AgX
用化学方法鉴别: 1—溴丁烯 3—溴丁烯 4—溴丁烯 2—溴丁烷
(c)烯丙基型和苄基型卤代烃对SN反应的影响
++
CH2 CH CH2
++
CH2
由于这些碳正离子相当稳定,所以相应卤代烃 SN1反应活性很高。(比叔卤烷活性高)
SN2反应活性也很高(比伯卤烷活性高),因为 共轭而使过渡态活化能降低。
X δH
CCC H
Nu δ-
(d)乙烯型卤化物对SN反应活性的影响
支链增多对消除有利。 2、试剂碱性和亲核性 碱性强对消除有利,对E2更有利;(KOH/醇、
RONa/醇、RONa/DMSO)。 亲核性强对取代有利,SN2更有利,试剂体积
增大对消除有利。
3、反应温度
提高反应温度对取代、消除都有利,对消除更 有利。
六、有机氟化物
1、有机氟化物的命名
(1)含有一个或少数氟原子的化合物可采用系统 命名法命名。
C2H5OH/H2O
回流
CH3CH2CH2OH
NaBr
采用乙醇/水溶液作为溶剂,主要是增加卤烷在
反应体系中的溶解度。
此法常用于高级醇的制备。
(2)被氰基取代得到腈 伯卤烷与氰化钠在乙醇-水溶液中反应,可以得
到相应的腈化物;仲和叔卤烷易生成消除产物。
CH3CH2CH2CH2I
C2H5OH
NaCN
H2O
R' C OMgBr R"
本反应在有机合成中是很好的增碳和制醇方法。
O
合成
CH3CCH2CH3 , CH3CH2MgBr
OH CH3CH2CCH2CH3
CH3
如何避免格氏试剂 分解?
CH3 CH3CH2C O
CH3
CH2CH2CH3
用不超过三个碳的有机物 合成上述丙基叔戊基醚
三、影响卤代烃亲核取代反应活性的因素
(4)含氟和氯或溴化合物用商品名氟里昂表示 原则:FXXX ,个位数表示氟原子数;十位数表示
氢原子数加1;百位数表示碳原子数减1;氯不表示; 溴用B表示在最后;环状化合物C表示F后。
FCCl3
F11
CBr2F2
F12B2
CF(Cl)2CF(Cl)2 F112
CF2
CF2
CF2
FC318
CF2
2、氟化物的制备 (1)不饱和烃与HF的加成 低温对加成反应有利;高温对聚合反应有利。
CH2 CH X
2、亲核试剂的影响 SN1反应:决速步骤与亲核试剂浓度无关;但
亲核性增强将会导致反应历程的改变。 SN2反应:试剂亲核性增强对反应有利。 亲核性的比较:(结合碳原子的能力)
RO- > OH- > ArO- > RCOO- >H2O (与碱性顺序一致) I- > Br- > Cl- > F- (与碱性顺序相反) 为什么?
Grignard试剂能与醛、酮、酯等反应, 在有机合成上具有广泛用途。
CH3
CH3
例如:由 D2O ,
CH3
Br2 Fe
D
CH3
Mg (C2H5)O
CH3
D2O
Br
MgBr
CH3 D
羰基与Grignard试剂加成
R
C O + R"δ MgδBr
R
R'
R'
H3O
R C OH + Mg(OH)Br
R"
第六章 卤代烃
一、卤代烃的物理性质 二、卤代烃的化学性质 三、影响卤代烃亲核取代反应活性的因素 四、影响卤代烃消除反应活性的因素 五、取代反应与消除反应的竞争 六、有机氟化物 七、卤代烃的制备
卤素直接与烃分子中的碳原子相连的化合物称
为卤代烃。通常卤代烃可以分为以下三种类型:
卤代烷烃:CH3Cl 、CH3CH2Br、CCl4 等
3、离去基团的影响
离去基团的离去能力增强对亲核取代反应有利, 对SN1反应更有利。
通常亲核性强的基团,往往是差的离去基团。但 有例外。
卤素离去能力:I > Br > Cl > F 4、溶剂的影响
极性溶剂对SN1反应有利;(对碳正离子溶剂化效 应强)
极性溶剂对SN2反应不利。(导致亲核试剂溶剂化)
四、影响卤代烃消除反应的因素
CH3CH2CH2Br
ONa
C2H5OH
CH3CHCH3
CH3CH2CH2 O CH(CH3)2
由于醇钠是强碱,若采用仲或叔卤烷将得到烯 烃。 若要制备下列化合物,应如何选择试剂:
CH3 CH3CH2C O
CH3
CH2CH2CH3
O CH2
若反应在相转移催化剂存在下,则反应可有醇
在氢氧化钠水溶液中与卤代烷作用制得醚。反应条件
卤原子的活泼性 : RI> RBr> RCl 消除反应的取向遵循Saytzeff规则:
生成支链较多的烯烃。
CH3
CH3 CH CH
Br
CH3
NaOH
CH3 C2H5OH CH3C CHCH3
但是:当碱的体积特大或离去基团离去能力 较差(氟原子)时,消除取向按Hofmann规则,即 生成支链较少的烯烃。
1、烃基结构的影响 E1反应活性:叔卤烷 > 仲卤烷 > 伯卤烷 E2反应活性:叔卤烷 > 仲卤烷 > 伯卤烷
(碱进攻β-H,叔卤烷β-H较多,反应活性高)
CH3 CH3 C X
CH2
H
B
相同级数的卤代烃,烃基支链越多,对消除越有利。
CH3CH2Br CH3CH2CH2Br
0.9%
8.9%
2、碱的强度影响
Br (1)
CH3 快 CH3 C OH (2)
CH3
(1)是慢反应,是决速步骤。
SN2反应是协同的一步反应:
H
H
HO H C BrHOδ NhomakorabeaC
Brδ
H
H
H
H HO C H
SP2杂化
Br
H
(1)被羟基取代得到醇 卤甲烷或伯卤烷与NaOH/乙醇-水作用,可得到
醇;仲醇或叔醇易生成消除产物。
NaOH
CH3CH2CH2Br
亲核取代反应历程主要是SN1和SN2。影响因素主 要是烃基结构、亲核试剂、离去基团、溶剂极性等。
1、烃基结构影响 (a)烃基结构对SN1反应的影响 RBr + H2O HCOOH ROH + HBr (典型的SN1反应)
反应速率:CH3Br 1 ; CH3CH2Br 1.6 (CH3)2CHBr 3.2 ; (CH3)3CBr 107
(CH3)2CHCH2Br 60%
无论E1还是E2,碱性增强对反应有利。
(CH3)3C Br
碱浓度
NaOH
C2H5OH 55℃
CH3
C CH2 CH3
0 ml/l
28%
0.05
34%
2.00
93%
3、溶剂的影响
极性溶剂对E1反应有利。
4、反应温度的影响
由于反应过程中需要断裂C-H键,提高反应温度 对消除反应有利。
RLi + LiX
RLi + RX
R-R + LiX
Corey-House反应:
2RLi + CuI R2CuLi + R’I
R2CuLi +LiI R-R’+ RCu + LiI
Wurtz反应: RX + Na RNa + RX
RNa + NaX R-R + NaX
(2)与金属镁作用(生成Grignard试剂) 卤代烃在绝对乙醚或四氢呋喃等溶剂中与金属镁
ROMgX H2O ROH Mg(OH)X
RMgX
HX
R'OH H2O NH3 R'C CH
MgX2 R'OMgX
Mg(OH)X
RH
Mg(NH2)X R'C CMgX
在有机分析中,将含有活泼氢的化合物与甲基碘
化镁作用,通过生成的甲烷计算出化合物中的活泼氢。
在制备Grignard试剂时,必须使用绝对乙醚(不 含乙醇和水)。
2、消除反应 往往一个好的亲核试剂同时又是一个碱试剂,所
以在发生亲核反应的同时会发生消除反应,所不同的 是亲核试剂作用于α-C,而碱试剂作用于β-H。
CH3CH2CH2Br
dil. NaOH
C2H5OH/H2O CH3CH2CH2OH
con.NaOH
C2H5OH
CH3CH CH2
不同结构的卤烷发生消除反应的活性顺序为: 叔卤烷> 仲卤烷> 伯卤烷
CH3CHFCH3
F CH3
O F3C C OH
2-氟丙烷
2-氟甲苯
三氟乙酸
(2)全氟有机化合物的命名
CF3CF2CF2CF2CF3
CF3CF2COOH
全氟戊烷
全氟丙酸
(3)多氟有机化合物的命名
分子中氟原子数超过碳链上其它原子数目时, 未取代的氢可以用“氢代”表示。
CF3CF2CH2OH
1,1-二氢代全氟-1-丁醇
H C
CH3