有机化学第9章卤代烃课件.ppt
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1、第九章 卤代烃,烃中氢原子被卤原子取代后生成的化合物.官能团:卤原子,通常是氯、溴、碘。,卤烃的分类:,(1) 按卤原子数的不同可分为:,CH3Cl,CH2Cl2,CHCl3、CCl4, 一元卤代烃 二元卤代烃 多卤代烃,有机化学,1,h,第九章 卤代烃烃中氢原子被卤原子取代后生成的化合物.通常是氯,(2) 按卤原子所连碳原子种类分为: 伯卤烃(一级卤代烃) 仲卤烃(二级卤代烃) 叔卤烃(三级卤代烃),CH3CH2Br,(CH3)2CHCl,(CH3)3CBr,(3) 按分子中是否有不饱和键可分为: 饱和卤烃(卤代烷) 不饱和卤烃(卤代烯、卤代炔) 卤代芳烃,C2H5Cl,有机化学,2,h,(
2、2) 按卤原子所连碳原子种类分为:CH3CH2Br(CH3,一、卤代烷烃 1、卤烷的命名 2、卤烷的制法 3、卤烷的物理、化学性质 4、亲核取代反应机理和消除反应机理二、卤代烯烃三、卤代芳烃四、多卤代烃,本章内容,有机化学,3,h,一、卤代烷烃本章内容有机化学3h,简单卤烷的命名 根据与卤原子所连烷基的名称来进行命名,叫做“某烷基卤”。,9-1 卤代烷,习惯命名法,甲基碘,异丙基氯,仲丁基溴,卤烷的命名,有机化学,4,h,简单卤烷的命名9-1 卤代烷习惯命名法甲基碘异丙基氯仲丁,复杂的卤烷 其命名原则与相应的烷烃命名类似,只需将卤原子视为取代基即可。,系统命名法,3-甲基-2-氯戊烷,2-甲基
3、-3,4-二氯戊烷,9-1 卤代烷,卤烷的命名,有机化学,5,h,复杂的卤烷系统命名法3-甲基-2-氯戊烷2-甲基-3,4,复杂的卤烷 其命名原则与相应的烷烃命名类似,只需将卤原子视为取代基即可。,系统命名法,2-甲基-4-氯-1-溴己烷,对称二氯乙烷,1,2-二氯乙烷,9-1 卤代烷,卤烷的命名,有机化学,6,h,复杂的卤烷系统命名法2-甲基-4-氯-1-溴己烷对称二氯,烷烃卤代,注意: 不能在光照或加热条件下进行,因为副产物多; 控制反应物料用量配比,使甲烷:氯气 9 :1。,卤代反应活性:,Cl2 Br2 I2,(主),9-1 卤代烷,卤烷的制法,有机化学,7,h,烷烃卤代注意:卤代反应
4、活性:Cl2 Br2 I2(,亲电加成反应 不饱和烃与X2或HX的加成反应,9-1 卤代烷,卤烷的制法,有机化学,8,h,亲电加成反应 9-1 卤代烷卤烷的制法有机化学8h,反应活性: HI HBr HCl烯丙醇、苄醇 叔醇 仲醇 伯醇,ROH与HX的反应,以醇为原料制卤烷(最普遍的方法)常用卤代试剂:HX、PX3、PX5、SOCl2等,X=Cl、Br、I,9-1 卤代烷,卤烷的制法,有机化学,9,h,反应活性: HI HBr HClROH与HX的反应,ROH与PX3、PX5的反应,ROH与SOCl2的反应,此方法适于制低沸点卤烷,利用蒸馏将卤烷分离出来。,此法适于制高沸点氯烷。,氯化亚砜或亚
5、硫酰氯,有机化学,10,h,ROH与PX3、PX5的反应ROH与SOCl2的反应,状态 氯甲烷、溴甲烷、氯乙烷为气态,其它卤烷为液体,含碳数更多的是固体。 熔、沸点 卤烷的熔、沸点比相应的烷烃高; 同碳数的卤烷中,RI、RBr、RCl沸点依次降低; 直链卤烷的沸点高于同碳数的带支链的卤烷。,9-1 卤代烷,卤烷的物理性质,有机化学,11,h,状态 9-1 卤代烷卤烷的物理性质有机化学11h,相对密度 一般情况下,一氯烷的d1。,9-1 卤代烷,卤烷的物理性质,溶解度 所有的卤烷都难溶于水,而易溶于醇、醚、烃等有机溶剂中;其本身亦是良好的有机溶剂,如氯仿、四氯化碳等。,有机化学,12,h,相对密
6、度 9-1 卤代烷卤烷的物理性质 溶解度 有机,特点 很多卤烷有麻醉性,如氯仿、氯乙烷等,可用于冷却止血,麻醉止痛; 卤烷不易燃烧,并具有灭火性; 一般卤烷的蒸气有毒。,9-1 卤代烷,卤烷的物理性质,有机化学,13,h,特点9-1 卤代烷卤烷的物理性质有机化学13h, -, 键的可极化度* 键能 C-H C-Cl C-Br C-I 键能/KJ/mol-1 414 339 285 218,卤烷化学性质活泼, 主要发生在C-X 键上.原因:, 键的极性,CCl CBr CI CH,C-I C-Br C-Cl C-H,9-1 卤代烷,卤烷的化学性质,有机化学,14,h, - 键的可极化度* 卤烷化
7、学性质活泼, 主要,卤烷最典型、最具代表性的反应有两类:亲核取代反应和消除反应;与活泼金属反应生成金属有机化合物。,亲核取代反应,用SN表示(Substitution Nucleophile),通式:,反应物,亲核试剂,产 物,离去基团,底 物,进攻试剂,9-1 卤代烷,卤烷的化学性质,有机化学,15,h,卤烷最典型、最具代表性的反应有两类: 亲核取代反应用SN,卤烷常见的亲核取代反应: 水解 醇解 氰解 氨解 与硝酸银的反应 与炔化钠的反应,常见的亲核试剂:Nu : HO、RO、CN、NO3 、CC:Nu: NH3、H2O等,亲核取代反应(SN),有机化学,16,h,卤烷常见的亲核取代反应:
8、常见的亲核试剂: 亲核取代反应(SN,卤烷的水解,应用:1工业用途不大, 因卤烷在工业上是由醇制取;2但可用于有机合成中官能团的转化, 即通过先卤代后水解的方式在复杂分子中引入羟基。,亲核取代反应(SN),有机化学,17,h,卤烷的水解应用:1工业用途不大, 因卤烷在工业上是由醇制,卤烷的醇解,卤烷与醇钠的反应, 产物为醚,威廉森(Williamson)合成法,亲核取代反应(SN),有机化学,18,h,卤烷的醇解卤烷与醇钠的反应, 产物为醚威廉森(Willi,注意:此法不能用叔卤烷与醇钠反应。原因:叔卤烷在强碱(醇钠)作用下易发生消除反应生成烯烃。,应用:制备混醚,有机化学,19,h,注意:此
9、法不能用叔卤烷与醇钠反应。应用:制备混醚有机化学19,卤烷的氰解,应 用: 分子中引入氰基(-CN)(腈类物质官能团); 增长分子中的碳链, 每次增加一个碳原子.,亲核取代反应(SN),有机化学,20,h,卤烷的氰解应 用:亲核取代反应(SN)有机化学20h,卤烷的氰解,注意:伯卤烷、苄基卤、烯丙基卤制腈的产率很高,而仲卤烷和叔卤烷在碱的作用下易发生消除反应,生成烯烃。,亲核取代反应(SN),有机化学,21,h,卤烷的氰解注意:伯卤烷、苄基卤、烯丙基卤制腈的产率很高,而仲,操 作: 控制反应物RX和NH3的用量,可得到不同的产物胺。,季铵盐,伯胺,仲胺,叔胺,卤烷的氨解,亲核取代反应(SN),
10、有机化学,22,h,操 作: 控制反应物RX和NH3的用量,可得到不同的产物,应用: 根据沉淀颜色定性鉴别卤烷;, 根据沉淀出现的时间(快慢)鉴别卤烷。,卤烷与AgNO3的反应,亲核取代反应(SN),有机化学,23,h,应用: 根据沉淀出现的时间(快慢)鉴别卤烷。卤烷与AgNO,应用:根据沉淀出现的时间(快慢)鉴别卤烷.,卤烷的反应活性(烷基相同):,烷基的反应活性(卤原子相同):烯丙基卤、苄基卤 叔卤烷 仲卤烷 伯卤烷,RI RBr RCl,卤烷与AgNO3的反应,亲核取代反应(SN),有机化学,24,h,应用:根据沉淀出现的时间(快慢)鉴别卤烷.卤烷的反应活性(烷,应 用:增长碳链,且产物
11、为高级炔烃。,注 意:反应中使用伯卤烷效果最好。,原 因:仲卤烷、叔卤烷在强碱(炔钠)的作用下易生成消除产物烯烃。,-,卤烷与炔钠的反应,亲核取代反应(SN),有机化学,25,h,应 用:增长碳链,且产物为高级炔烃。注 意:反应中使用伯卤烷,有机分子中脱去一个小分子(如X2、HX、H2O等)后,生成不饱和化合物的反应。,-消除反应,反应活性:叔卤烷 仲卤烷 伯卤烷,消除反应(E),有机化学,26,h,有机分子中脱去一个小分子(如X2、HX、H2O等)后,生成不,查依采夫(Saytzeff)规则: 卤烷脱HX时,总是从含H较少的碳上脱去H原子。,81%,19%,超共轭效应,71%,29%,有机化
12、学,27,h,查依采夫(Saytzeff)规则:81%19%超共轭,Saytzeff规则的实质: 倾向于生成一种共轭效果更好的、更稳定的烯烃。,脱卤素,消除反应(E),有机化学,28,h,Saytzeff规则的实质: 脱卤素消除反应(E)有机化学2,与活泼金属的反应,卤代烷可以和某些活泼金属(如Li、Na、Mg、Al等)反应,生成金属原子与碳原子直接相连的一类化合物 金属有机化合物。如: 齐格勒纳塔催化剂:R3AlTiCl4 格氏试剂:RMgX二茂铁、铁卟啉、叶绿素、血红素及许多维生素、激素都含有金属有机化合物。,有机化学,29,h,与活泼金属的反应卤代烷可以和某些活泼金属(如Li、Na、M,
13、与金属Na的反应,孚兹(Wurtz)反应,应 用: 合成烷烃, 碳链增长为原来的两倍.注 意: 此反应适用于伯卤烷, 产率很高; 适于用同种卤代烷的反应。,与活泼金属的反应,有机化学,30,h,与金属Na的反应孚兹(Wurtz)反应应 用: 合成烷烃,格氏试剂,不同卤烷的反应活性次序:RI RBr RCl,格氏试剂中, 碳的电负性比镁大, 碳原子带有负电荷, 是一良好的亲核试剂, 其性质非常活泼, 可与许多含活泼氢的化合物反应.,格利雅试剂,与金属Mg的反应,与活泼金属的反应,有机化学,31,h,格氏试剂不同卤烷的反应活性次序:RI RBr RCl,格氏试剂与活泼氢的反应,以上反应定量进行,
14、因此可使用CH3MgI, 根据生成甲烷的体积,来测定化合物中活泼氢的数目。,有机化学,32,h,格氏试剂与活泼氢的反应以上反应定量进行, 因此可使用CH3M,单分子亲核取代反应机理 (SN1)双分子亲核取代反应机理 (SN2),单分子亲核取代反应机理(SN1),水解反应速率方程为:水解(CH3)3CBr结论: 该反应的控速步骤只决定于卤烷的浓度及分子中CX键断裂的难易程度.,9-1卤代烷,饱和碳原子上的SN反应机理,有机化学,33,h,单分子亲核取代反应机理 (SN1) 单分子亲核取代反应机理(,SN1反应历程:,整个反应的反应速率仅决定于一种分子(卤烷),或控速步骤中发生共价键变化的只有一种
15、分子,这种亲核取代反应叫单分子亲核取代(SN1)反应。,控速步骤,单分子亲核取代反应机理(SN1),有机化学,34,h,SN1反应历程:整个反应的反应速率仅决定于一种分子(卤烷),,SN1反应中的立体化学,产物为外消旋体混合物,慢,构型保持,构型转换,单分子亲核取代反应机理(SN1),有机化学,35,h,SN1反应中的立体化学产物为外消旋体混合物慢构型保持构型转,SN1反应的特点,A: 反应分两步进行; B: 有碳正离子中间体产生; C: 单分子反应 D: 影响反应速度的仅是反应底物的浓度; E: -手性碳发生外消旋化; F: 往往有重排产物产生。,控速步骤中发生共价键变化的只有一种分子,生成
16、更稳定的碳正离子中间体,有机化学,36,h,SN1反应的特点 A: 反应分两步进行;控速步骤中发生共,新戊基溴的醇解及重排,新戊基溴的水解产物也是重排产物。,重排产物,重排,主产物,有机化学,37,h,新戊基溴的醇解及重排新戊基溴的水解产物也是重排产物。重排产物,双分子亲核取代反应机理(SN2),反应速率方程为:=CH3BrOHSN2反应历程:,过渡态,构型转化, -,有机化学,38,h,双分子亲核取代反应机理(SN2)反应速率方程为:=C,SN2反应中分子构型的变化,此过程好象被风吹翻的伞,反应物和产物的构型恰好相反, 称为瓦尔登(Walden)反转。瓦尔登构型转化是SN2反应的重要标志,可
17、与SN1相区别。应用: 通过已知构型的反应物预知产物的构型.,反应物,产 物,产物翻转180,有机化学,39,h,SN2反应中分子构型的变化 此过程好象被风吹翻的伞,反,SN2反应的特点, 反应不分步骤,一步完成(旧键断裂、新键生成是同时发生的); 双分子反应; 反应速率与反应物和试剂的浓度都有关; 反应过程中,反应物的构型发生完全转化瓦尔登反转。 因此,若反应物是有旋光性的,则产物也有旋光性。,有机化学,40,h,SN2反应的特点 反应不分步骤,一步完成(旧键断裂、新键生,SN1反应与SN2反应的比较,有机化学,41,h,SN1反应与SN2反应的比较反应类型SN1SN2速率方程=,烷基结构的
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- 有机化学 章卤代烃 课件
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