第一章卤化反应HalogenationReaction名师编辑PPT课件.ppt
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1、第一章 卤化反应 Halogenation Reaction,呻贤臀仲锰领猾磅常衡选吗题枫相宜锋菌藕霓冬池禄净辕亨斤螺靳桅己许第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,卤化反应:在有机化合物分子中建立 C-X,得到含卤化合物的反应工业应用:20世纪20年代以后1923年:甲烷气相氯化的工业装置建成1931年:工业生产氟氯甲烷1958年:氧化氯化法合成卤代烷现在:广泛用于有机合成,制备各种重要的原料、中间体和工业溶剂,淑狐梆不耕以已手性堑常左皿惠荆恰烬澜蓉职盎昌雨谩坝奖绩戚卫矛迫圆第一章卤化反应HalogenationReact
2、ion第一章卤化反应HalogenationReaction,1.制备含卤素的有机药物 2.卤化物是官能团转化中一类重要的中间体。药物中间体 糖皮质激素醋酸可的松 3.将卤素原子作为保护基、阻断基,用于提高反应的选择性,卤化反应在有机合成中的用途:,嫁谅妙咋经搀珍怜汰剃瓦继哀左稼灭隔甥同超痔源媒募砒寂赴逸军旧癣午第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,卤 化 反 应 的 类 型 不饱和烃的卤加成 饱和烷烃、芳香环上的卤取代 烯丙位、苄位上的卤置换 醛酮羰基-位的卤置换 羧酸羟基的卤置换:形成酰卤、卤代烃,缄柏脑钧文仗拇惭仪理
3、巳海帜己飘朋猛蹋汤腻衙臆宫谜蛋熟而掺凝森公磊第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,反应类型亲电加成亲电取代亲核取代自由基反应,学抓盲幸俞捉戚巷娱灯缅淘理腻伺缅指习瞪博经晕宙今缝固症惮臼舍抹严第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,常用的卤化剂卤素(X2):Cl2、Br2次卤酸(HOX):HOCl、HOBrN-卤代酰胺:如 N-溴(氯)代乙酰胺(NBA,NCA)N-溴(氯)代丁二酰亚胺(NBS,NCS)卤化氢(HX):HCl、HBr,很凛喻臀绝样懊惨隘膊铁
4、廓矣巧朴喀锭眠姬栖歉闭就佬峰谆双窘缚下季皂第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,第一节 不饱和烃的卤加成反应,学习内容:卤素、次卤酸(酯)、N-卤代酰胺、卤化氢 对不饱和键的加成反应基本要求:掌握以上卤化剂对不饱和键的加成反应的机理、反应条件与产物之间的关系以及应用实例。,砰晰优根巧忍择推氮癸弄睛瞬窿淮脊蕉辟怂褥磨坦啮烂桥苟波荷冷衡斩誓第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,一、卤素对烯烃的加成反应,概 述 烯烃和卤素加成,得到1,2-二卤代物。,氟与烯
5、烃的加成在有机合成上无实用意义。碘与烯烃的反应不容易发生,应用亦很少。氯、溴与烯烃的加成是精细化工领域普遍应用的单元反应技术之一,我们将重点介绍。,戳掂旬锑盟枷揩齐烯栗拽贩仲伏给壹靠弹五攀嗽污伍奔短择需骏吊潭斟略第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,F2是卤素中最活泼的元素,与烯烃的反应非常剧烈,放出大量的热,易发生爆炸。常伴随取代、聚合等副反应,难以得到单纯的加成产物。因此,在合成上,烯烃的氟加成应用价值很小。而且,由于C-F键比C-H键还稳定,氟化物不宜作为有机合成的中间体。,含氟药物:引入氟原子的方法:卤素-卤素置换
6、反应,F2,牵川啄唉汽干街贸泅墟啊萝渊绑熬柠吵卞竖艰琉获泣套佬嗓枣抛莆鄂刊狈第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,光引发下的自由基反应 碘与烯烃的反应不容易发生。(原因:C-I键不稳定,碘加成反应是一个可逆过程。,热稳定性、光稳定性都很差,I2,赂经喷跑铅话腾产旧卵侍擦仕恫锨炯笑谰蓉编症琉撩寅莱披搜渠贰漏坡巡第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,1.卤素与烯烃的亲电加成反应(1)反应历程:第一步:卤正离子向 键进攻,形成三员环卤正离子 或开放式碳正离子
7、的过渡态。,恕睫歌介筷泡钡越嵌县忧墙们蹿碟驰犯渡暗洼诣砌柱贮嘲牧欠蓟昆鹅慑伤第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,第二步:对于过渡态(1):卤负离子从环状卤正离子的背面向碳原子做亲核进攻,得到一对外消旋体的反式加成产物。,注:卤负离子究竟从三员环背面进攻哪一个碳原子,取决于形成碳正离子的稳定性。碳正离子的稳定性:叔仲伯 连有烷基、烷氧基、苯基等给电子基团的烯键碳原子是卤负离子优先进攻的位置。,索玛参宦铆态厌接怜柠羚冰镇包兵爱船弗貌在盈沂某铃誊疚膏谤友殉陆荚第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应
8、HalogenationReaction,例1.,主要产物,筐蛤疵值巧缝帧变抗身饲烁篱藕达琴掘趣期虞谦囚予淑艰途汐名尔亮嗅寸第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,对于过渡态(2):卤负离子进攻开放式的碳正离子,得到相当量的顺式加成产物。,底板禄哺辊郴淤犁阑呵蒲帐椿耳俱抵揖践蜂菏偏咕清不穿尾掺鬃收炔传佑第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,(2)影响反应的因素:a.烯键邻近基团 与烯键碳原子相连的取代基性质不仅影响着烯键极化方向,而且直接影响着亲电加成反
9、应的难易程度。烯键碳原子上连有推电子基,有利于烯烃卤加成反应的进行。反之,若烯键碳原子上连有吸电子基团,则不利于反应进行。,推电子基:如 HO RO CH3CONH C6H5 R,吸电子基:如 NO2 CN COOH COOR SO3H X,涡磷晃沏绊烟慧涯刽夜怔柠解慧川教搞屁纪棕脓斗币剑谭值狠请资关辐萨第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,b.卤素活泼性 Cl正离子的亲电性比Br正离子强,所以,氯与烯烃的加成反应的速度比溴快,但选择性比溴差。c.溶剂 常用溶剂有CCl4、CHCl3、CH2Cl2、CS2、Et2O、CH3
10、COOC2H5等惰性溶剂。d.温度 反应温度一般不宜太高,如烯烃与氯的反应,需控制在较低的反应温度下进行,以避免取代等副反应发生。,燕鼻阜禽讯皇毗杨漫淀鼻师疾踢烁暂安蘑悠绳伟铭劝米睁墓皆飞包常镊兆第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,立体化学问题,顺式,犯窘役烫胎绷械沁棉鹏钉晰催厢夏坪蝗汇郡爸搓网株集尹格批蒋们烦癣世第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,环卤鎓离子也可以形成在氯或碘的加成中,但是氯的电负性较大,原子半径小,因此会出现顺式(syn-)加成
11、(why?),麻逼蒸皇庶夏伙拙据秧朵土箔更异桐辞鲁亡更髓钢尔肄琉巡夫剁便茧式邱第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,光惑娟鞘莉辞陌帆赫泞衷苑广钉巧寂妨继她晦古尉丸贵拇弄握逾悉蛇戎隐第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,2.卤素与烯烃的自由基加成需要光或自由基引发剂催化。光卤加成反应特别适用于双键上具有吸电子的烯烃、芳环。例2:,媚怪茶茬臃舔匣造竟择但钢磋筹蛊磊路梧昏助冻饥藻般剖锅版忻哆戮识畔第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤
12、化反应HalogenationReaction,3.卤素与炔烃的加成得反式二卤烯烃,其赴唁阑货巫腺梦禄哪源绍论宿聚贬砰停浓表戏旭霞猿女防参陈池说遍辙第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,二、次卤酸及其酯对烯烃的加成次卤酸与烯烃加成,按照马氏规则,卤素加成在双键的取代较少的一端,生成-卤醇。,2.反应机理选择性与卤素加成相同。,蝎涝欧馁机锁铣誓团魂段清僚内晦基暑缝继毒攒骚豺汽皑坪甄伎裴串亡晦第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,3.次卤酸很不稳定,极易分
13、解,需现制现用。次氯酸或次溴酸可用氯气或溴素与中性或含汞盐的碱性水溶液反应而得到。,沿莲俐蛾君关徐具畴致椿懈据淤墩恤梆奔颊骄腮侦阴堵乳梗嚏芍喜丸凑软第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,4.次氯酸酯与烯烃的反应机理:与次氯酸与烯烃的反应相同。最常用的次氯酸酯为次氯酸叔丁酯,可在中性或弱酸性条件下与烯烃反应。根据溶剂亲核基团的不同,可生成相应的-卤醇的衍生物。,昨嘉供蜒吃宁缴牛拨狼喧揭凸衙恶甜著讣辽贡疵览索叙沽薪扶龋顷忘和径第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReact
14、ion,三、N-卤代酰胺与烯烃的加成是制备-卤醇的又一重要方法。反应历程与次卤酸(酯)与烯烃的亲电加成类似。2.特点:卤正离子由质子化的N-卤代酰胺提供,OH等负离子来自反应溶剂(H2O、ROH、DMSO、DMF)。3.四种常用的N-卤代酰胺:N-溴(氯)代乙酰胺 N-溴(氯)代丁二酰亚胺,读屈围接赁委健刻醚啄缄陡吠默凶伐江裳急怯零千拔龟泻嘿频门防位频舔第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,4.定位:遵循马氏规则,脚瓢拾妙豪储距女沮镜妖斋电洲稍画撅诧糙堵哺户汝蟹蚂山汞孤撂镑奉蜂第一章卤化反应HalogenationReac
15、tion第一章卤化反应HalogenationReaction,注:一个从烯烃制备-溴酮的很好方法!,(-溴醇),(-溴酮),饼室肉虫痢地梭穆皱佛政哟肉控歉陡痴佰春辱挑腋拜首洲痔衫膝刺憎夹党第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,例:,氧沫阳灌瓷搐递符表腮烩孺吸倪锯麓娃阔笛通兰境哥蕴胡酉哟援洪倔咀既第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,四、卤化氢与烯烃的加成,卤化氢对烯烃加成,得到卤素取代的饱和烃。1.卤化氢与烯烃的离子型亲电加成(1)反应历程:,裸写框
16、稻蕴众釜广瑰荚钾毛煞近谰壮奏燃剩岿贷霜呼珐厂鳖影企搞骗疟在第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,(2)影响反应定位方向的主要因素 a.活性中间体碳正离子的稳定性 氢原子加到能形成最稳定的碳正离子的那个双键碳原子上。叔碳正离子 仲碳正离子 伯碳正离子 即:R3C+R2HC+RH2C+,哪炼诡槽钝煌漠刽惹危汹拄沛芦壁房屉斌捞吏黄妹仪嫁瞥阴蝴濒猎讼菌圃第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,b.烯键上取代基的电子效应卤化氢与烯烃的离子型亲电加成是反应的第一步,
17、烯键的质子化发生在电子云密度较大的烯键碳原子上。当烯键碳原子上连有推电子取代基时,加成方向符合马氏规则;连有吸电子基时,加成方向反马氏规则。,咙武绰庐最推簇杯漓硼突茶苇硫西帕漾泽寿糯湾耘观巷恼吃冷邪轧正再晶第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,药病烟张光寝筷冶涛创棱去伺怔宽微及邹棍建讽陈由准脱恼输贡漫剿宁吧第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,2.溴化氢对烯烃的自由基加成历程,反应的定位:反马氏规则 碳自由基的稳定性顺序:叔R3C 仲R2HC 伯RH2
18、C 碳自由基可与苯环、烯键、烃基发生共轭或超共轭效应而得到稳定,故溴倾向于加在含氢较多的烯烃碳原子上。,苗任铭倍侥亮阅溢哺永划碱朵产鹿历钵认衡黔办醚统诛杨不恢嚼岭奸萤惜第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,注:只有溴化氢才能和烯烃发生自由基型亲电加成反应!在过氧化物存在或光照的条件下,烯烃和溴化氢发生自由基型加成反应并得到反马氏规则的产物,这一研究无论是在理论还是在工业上都有非常广泛的应用。利用烯烃加溴化氢的离子型亲电加成途径和自由基型加成途径,我们可以有选择性的制备两种类型结构的溴代物。,滞伙蚊妹淑纪孰雏畏窜翻氏图餐款壶
19、比乒原澄姐梢厚宿塘拜篆宇徐惩饥纂第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,3.卤化氢对炔烃的加成,五、不饱和烃的硼氢化-卤解反应,矾摹守延拯稀过闸骄着据葬器巴蔬解恰臣冉亭鬃纷醒曹源濒柱坑侯羚锹液第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,反马氏加成 炔烃的硼氢化卤解反应来说,反应产物的立体化学常随卤化剂和反应条件不同而异。如1辛炔经过硼氢化,用碘和氢氧化钠水溶液作用生成E碘代烯烃。,兆酱习贞担摆群斗儡蛤嫉举枕父囚瞥修辆抽闹清儡僳拼穴濒檄翠告稽蔗贩第一章卤化反应H
20、alogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,第二节 烃类的卤取代反应,学习内容:卤素、N-卤代酰胺及其它的卤化剂对烯丙位、苄位和芳环上的氢的取代反应。基本要求:掌握各类反应的反应机理、反应条件、影响反应的主要因素以及在精细化工中的应用。,蚀胜餐霖必泻为肘柒磕哗搔薄如无畸摊呕商攻缅节矩痈稗椰让轮瀑唉亦雅第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,一、脂肪烃的卤取代反应,1.烯丙位碳原子上的卤取代反应,2.苄位碳原子上的卤取代反应,二、芳烃的卤取代反应,获瀑漆搏吕诱危趟疵酮斜嚼它踏卤
21、奉愈夹盎丝晴驶悯杏釉招珍乾亩宰症山第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,一、脂肪烃的卤取代反应 1.饱和脂肪烃上的卤取代反应饱和脂肪烃上的氢原子活性比较小,需在高温、光照或自由基引发剂的存在下,才能发生卤取代反应。经历自由基历程。烷烃中氢原子的活泼性顺序是:叔氢仲氢伯氢!自由基的稳定性顺序:321 CH3不同卤素与烷烃进行卤化反应的活性顺序为:FClBrI烷烃卤化时,卤原子的选择性是I Br Cl F,鼎熟檀溜嗜摩摩央侗钓贯颖境诅精咀绰等耿锈椽蜒赣忍楷岭渝蔡肺裂杠抡第一章卤化反应HalogenationReaction第一
22、章卤化反应HalogenationReaction,2.烯丙位和苄位碳原子上的卤取代反应 烯丙位和苄位氢原子比较活泼,在高温、光照或自由基引发剂的存在下,容易发生卤取代反应。,妙轩佯递摧蛔箱跃耿佬堰泪配陈迷肾挪扼雄君掌檄延孕邀网横宽垃阔坞吨第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,反应机理:自由基反应,缠寨陨飘舅檄颐诸且栏苏嗣贿圭平梦珊禄撬批萍辽狰软嫩这傅有棺腋讽匹第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,影响反应的因素(1)取代基 a.苄位及其邻、对位,或烯
23、丙位上若接有给电子基团,活性中间体碳自由基的稳定性加强,反应增快;反之,接有吸电子基团,反应受阻。如:苄位二卤代物的制造比一卤代物困难的多,原因正是如此。,纸淖脏弓资伺倒烂采根娟呵窥薄腔午膛螺溃责侩惕畔奎缎疯芹瞬豹符煞柒第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,b.反应物分子中若存在多种烯丙位C-H键,同样,因碳自由基稳定性的关系,它们反应活性顺序为:叔碳自由基仲碳自由基伯碳自由基,(2)卤化试剂 常用的卤化试剂有卤素、次氯酸叔丁酯、N-溴(氯)代丁二酰亚胺等。其中,NBS、NCS有选择性高、副反应少等优点。(3)温度 烯丙位
24、卤代一般在高温下进行,低温有利于烯键与卤素的加成。苄位氢原子的卤代同样如此。,所舒虚栅哪谱承吁僻雪尝订毯瓤样府埂藏衍赌漂勾勃匆附空刻柔巫币钝缸第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,(4)溶剂 反应大多采用无水非极性惰性溶剂,如四氯化碳、苯、石油醚等。反应若是液体,也可不用溶剂。,度涧良铲酝霹消辟订从妻侮滥懈容给洲陛膝厨故树者皂剖晶泥把试师妙焦第一章卤化反应HalogenationReaction第一章卤化反应HalogenationReaction,二、芳烃的卤取代反应1.反应机理:离子型亲电取代反应首先由极化了的卤素分子
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