1、第六章 卤代烃学习要求:1.熟练掌握一元卤代烃( RCl,RBr)的化学性质2.掌握卤代烃的制法3.掌握不同类型卤代烃反应活性及鉴别方法4.理解亲核取代及消除反应的历程RHRX1卤代烃概述一、 分类及异构1.分类根据所连烃基的不同,可以分为:卤代脂肪烃(饱和与不饱和) C2H5Cl卤代脂环烃卤代芳香烃 C6H5ClCl按卤素的种类:氯代烃、溴代烃和碘代烃按卤素原子的数目:一卤代烃、二卤代烃及多卤代烃按卤素所连接的碳原子的不同:伯(一级)、仲(二级)、叔(三级)卤代烃。CH3CH2CH2Cl 1-氯丙烷(伯卤代烷)CH3CHCH3Cl2-氯丙烷(仲卤代烷)CClH3CCH3CH32-氯-2-甲基
2、丙烷(叔卤代烷)2.异构异构比相应烷烃多,除了碳架异构外,还有卤原子的位置异构,如氯丙烷和氯丙烷。卤代烃分子中若存在不对称因素,则还存在旋光异构体。二、命名1. 普通命名法卤代某烃或某烷基卤叔溴丁烷叔丁基溴CH2=CHCH2Cl烯丙基氯CH2Cl氯化苄苄基氯(CH3) 3CBr2.系统命名法系统命名法卤原子当做取代基,适用于所有卤代烃。卤代烷烃以最长碳链为主链,从近卤素一端开始编号。不饱和卤代烃从近不饱和键一端开始编号。CH2=CCH2CH2ClCH32-甲基-4-氯-1-丁烯CH3CH2CH2CH2CH3CHCBrCHCH3(Z)-3-丁基-4-溴-2-戊烯BrBr1,6-二溴萘2 卤代烃的
3、物理性质1.状态: 两个碳以下的一氯代烷以及溴甲烷是气体,一般卤代烃均为液体,高级的卤代烃为固体。2.沸点: (b.p.)和比重(d)4.溶解性: 不溶于水,而能溶于大多数有机溶剂5.可燃性: 卤原子数目增多,则可燃性降低 。CCl4是灭火剂。3 卤代烃的化学性质卤代烃的化学性质CX+一、亲核取代反应一、亲核取代反应 (SN)RX+Nu反应物亲核试剂RNu+X产物离去基团RI RBr RCl反应活性:反应活性:1、卤代烷与氢氧化钠(钾)的水溶液反应 :RX +NaOHH2OROH+NaX2、卤代烷与氰化钾(钠)反应 :RX +NaCN醇醇RCN + NaXRCN +H2OHRCOOHCH2Br
4、CH2COOHNaCNCH2BrCH2CNH2OHCH2COOH应用:3、卤代烷与氨反应 :RX+ NH3醇RNH2+HX4、卤代烷与醇钠反应 :RX+NaOR醇ROR + NaX醇CH3CH2Br + (CH3)3CONaCH3CH2OC(CH3)3醇CH3CH2ONa + (CH3)3CBrCH3CH2OC(CH3)3错误5、卤代烷与硝酸银的洒精溶液反应 :RX + AgONO2醇RONO2+ AgX常用这个反应来鉴别卤代烃。二、消除反应(E)从一个有机分子中脱去一个简单分子 的反应。R CHCH2HX+ NaOH醇RCH CH2+NaOH醇CH3CHCHCH2H BrHCH3CH=CHC
5、H3 81%+ NaOH醇CH3CH2-C-CH3CH3BrCH3CH=C-CH3CH3查依采夫 规则:卤代烷脱卤化氢反应中,卤原子主要和相邻的含氢较少的碳原子上的氢脱去卤化氢( 生成稳定的烯烃)三、与金属反应1.同金属钠反应同金属钠反应RX (Br, I) + NaRNaRNa + RXR-R+ NaRXR-R武慈反应例:乙烯合成丁烷CH2=CH2HBrNaCH3CH2BrCH3CH2CH2CH32.同金属镁反应同金属镁反应RX Mg无 水 乙 醚+RMgX格氏试剂格氏试剂+RMgXHYRH+ MgXYY= -OH , -NH2 , -OR , -X ,-SH 等R-MgX亲核试剂取代加成+
6、RMgXRX+RMgXO=C=ORCOMgXORCOHOH2ORRMgX2+4 亲核取代反应历程亲核取代反应历程CH3Br + OH - CH3OH + Br-反应速率=kCH3BrOH- (CH3)3CBr + OH-(CH3)3COHv=k(CH3)3CBrSN1SN2一、双分子亲核取代反应(SN2)1.历程OHCHHH+Br慢CBrHOHHHCHOHHH+ Br快2.特点旧键的断裂和新键的形成是同步的若是不对称碳原子,则构型发生瓦尔登反转,瓦尔登反转是SN2反应的一个标志。HBrC2H5CH3NaOH,H2OSN2RHOHC2H5CH3S反应活性Nu:CABDX影响SN2的因素:空间阻碍
7、CH3X RCH2X R2CHX R3CX二、单分子亲核取代反应(SN1)1.历程第一步RXRX+慢第二步RNuRNu+快2.特点分步的中间体是碳正离子, 构型发生外消旋化CABDXCABDX+平面结构CABDNuCABDNu50%保持50%翻转CABDNu+反应活性按SN1历程进行反应时,中间体碳正离子越稳定则越容易形成。R3CX R2CHX RCH2X CH3X三、SN1和SN2的对比CH3XRCH2XR2CHXR3CXSN1SN2伯卤代烷主要是SN2,叔卤代烷主要是SN1。5 消除反应历程消除反应历程一、 双分子消除反应(E2)R CH CH2HXNu慢RCHCH2XHNu过渡态快RCH
8、 CH2+ HNuX+1.历程2.特点特点同步进行的消除取向,反式共平面XHH反式消除HXH顺式消除CH3HHCH3BrHNuCH3HHCH3BrHNu+ HNu+ BrC=CCH3HHH3CC6H5H3CHBrCH3HE2消除(?)H3CHC6H5HBrH3CC=CC6H5CH3HH3C二、单分子消除反应(E1)R CRHC XRR慢R CHRCRR+ X1.历程R CHRCRRNu:快CRRCRR+HNu2.特点分步进行的三、简述影响消除产物和取代产物比例的因素三、简述影响消除产物和取代产物比例的因素温度:升高温度有利于消除亲核试剂的碱性和浓度: 碱的浓度大,碱性强,有利于消除。溶剂的极性
9、:强有利于取代CH3CHCH3Cl+ NaOHH2O醇CH3CHCH3OHCH3CH=CH2醇醇CH3CH2ONa + (CH3)3CBr(CH3)2C=CH26 卤代烯烃和卤代芳烃一、卤代烯烃分类乙烯基型卤代烯烃(R-CH=CHX)烯丙基型卤代烯烃(R-CH=CH-CH2X)隔离型卤代烯烃(R-CH=CH-(CH2)n-CH2X n0结构与活性1、乙烯基型卤代烃(RCH=CHX)CHRCXH键孤电子对RCH CH XC-X键能大,-X不易离去,SN不易发生,例如:乙烯基型卤代烃与硝酸银的酒精溶液不能产生卤化银沉淀。双键的亲电加成反应,活性也降低 ,仍按马氏规则进行。2、烯丙基型卤代烯烃(RC
10、H=CHCH2X)烯丙基型卤代烯烃中卤原子非常活泼,很容易发生取代反应,一般比叔卤代烷的活性还大。SN1:RCH=CHCH2稳定CHHCHCHH键空P轨道SN2 : 过渡态比较稳定不同卤代烃亲核取代反应 活性为:烯丙基型卤代烯烃卤代烷烃乙烯基型卤代烯烃二、芳香族卤代烃分类CH2XX(CH2)n-CH2X卤苯型卤代烃苄基型卤代烃芳香族卤代烃n1结构与活性1、芳环卤代烃xXP一般情况下不能发生取代反应芳环亲电取代反应活性也降低2、苯甲基型(苄基型)卤代烃CH2HH键空P轨道SN容易发生CH2R-CH=CHC+H2R3C+ R2C+HRC+H2C+H3CHCHCH3+ HXCHCH2CH3XCH2C
11、H2CH3Br2hCHCH2CH3Br三、鉴别不同类型的氯代烃RX + AgONO2醇醇RONO2+ AgX根据不同结构氯代烃生成 氯化银沉淀的速度 可鉴别CH2ClR3C-ClR-CH=CH-CH2Cl室温R2CHClRCH2ClR-CH=CH-(CH2)n-CH2Cl加热ClRCH=CH-Cl不反应7 重要的卤代烃化合物1、三氯甲烷(CHCl3)(氯仿)麻醉剂CF3CHBrCl 氟烷二、六六六二、六六六ClClClClClCl三、DDTCl()2CHCCl3四、氟里昂例如:二氟二氯甲烷Freon-12CCl4 + 2HF CCl2F2五、塑料王泰氟隆(Teflon)聚四氟乙烯CHCl3+ 2HF HCClF2F2C=CF2( F2C=CF2) n由CH3CH2Br合成HOOCCH2CH2COOHCH3CH2BrNaOH,醇CH2=CH2Br2CH2CH2BrBrKCNCH2CH2CNCNH2OHOOCCH2CH2COOH醇H+7 合成举例: