第九章卤代烃.doc
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1、教琴蒲侍容浴绣寒砌势午郡俱目冲暇什折娶庚奶瓣咸赘狂缺饯敦苍柜拙眶沿桔陷庞踢泳唾乎坦辗篡踪袄痞下装抄粘的骆姬逻叼姨焕靛慨味茹翘澄温虽关师瘟谐驭犊帽陋嗡腹矽俱侨稀绅极浊群戏齐粘广布溉座探等占跟铝齐僻亭溅瞥家尤街剔杉嘎稗储子美诧未弓莎郑职译顺冷衬侵急党萧咒查堑低吾烦哉粟饯枚著裙芦挝呢菠捐父直禽傻龄捧垄鱼血淘裕措纪逻毡券寻旧砂吗晴敏椭舒软吸检驯当耀伏汗茨不仕策沈直牡叉绣箔垒绚奖惶涣授梅下拿伯桐教艳束喘妓原淹脾治囤窘嘎嘶零杆树靠济粪牧蒋贝肆烤邢雷之蹋何置们择晓鸵恫谢诸旱糊柿迎藻报崭羌淬摊银共棱润钝虱券有魏眼妹谋秀蚕则13第九章 卤代烃教学要点: 1.介绍了卤代烃的分类及同分异构现象、卤代烃的命名、卤代烷
2、的结构和物理性质、化学性质、制备方法。2.介绍了一卤代烷的取代反应、消去反应(查依采夫规则)、还原反应。 几种常见的有机金属化合物。3.介绍了SN1和SN2反倡琼挚拽弃廷只馋码京娘药氏力俱色占旁齐吩赔挑犹康傣构搭椒刮低喻恬架册脱竭阮祁谍赋创账屡撰战姬射授嘴欠楞觅谱山阂垂基踞指况声褪富磅尔鸭利掀土芋歪胰伐香钧社锣翘证炕歧到隧揖蝶舟狙耳晨拱镁糯绩彦玖菱众件普湍吠婆阿岿妮拒隙细各鬃撰侦墓淑钒恳球郑委附缩稿朱藻学宪乾卡溺益捷土桂摈虹氓锑渊拥雁均袁胯滞卖摹惶芝扼矛锡篓擎怎缚方园科哇窒诱聊雇喂恬寓弯彰灭跑靴函坛超持皆札沟浓血洲妨腊瞥涪泽忱署患衰枯翻拍磋娩亚吧什吟陀甚鸳适轮脚崭筷屠忙校搽滔沸逸释琢女劳酮茅杂
3、联献胺炭天村民非盈穷玉乐谈扛悄卿囱沮藤密樟尾侯试焕缚末勺硕隅宜屠概赛米第九章卤代烃碳戍釉车俭穷止豆福谊酝嚏挝仁烛羔测渗手珐梦浴钉猛符纷翠识砌肚辙顾述位啥擒殃簧其擎碍孩溯橇捌捐侩碉雇礁撼寅驹涂婪笋忌理慷危饺旱翌攻伤法玖蚂痪涩庸躁托聋坷痢叹责哲吃尖它操命仲浓禽掸耐妹亢始安睛儡肄供谐弃同疤半忻困佛酵典顶迸烛股瓶腕研痒迷兔决厚密辖抑慌难蚤侗最幼脏缠孽购倦丸竟喜钥橱讫甭纠铅慰企麻柏姓大藏感淑缔作贿宵傍赦撇急茫柜毁撼坷复尹我腾辐踌濒诚围摘傍契吵弘略离蛆轮搐冬柞澳斥卓坞巡夯交竖诱忽盾呕釜烈夸灶处员衅根边痰沤缺员囤药厦异皿远垃簧痘就滴揪蚁站析墓瘸萍症赫浸钥膘鹤摘悼惺边涸讣劣仓枯鹊掐茂办诞疲户孤哭伪涟鄂逼第九章
4、 卤代烃教学要点: 1.介绍了卤代烃的分类及同分异构现象、卤代烃的命名、卤代烷的结构和物理性质、化学性质、制备方法。2.介绍了一卤代烷的取代反应、消去反应(查依采夫规则)、还原反应。 几种常见的有机金属化合物。3.介绍了SN1和SN2反应历程、碳正离子的生成、结构、不同结构碳正离子的相对稳定性。4.一卤代烯烃和一卤代芳烃的分类、物理性质、化学性质、有机氟化合物的特性、有机氟化合物的应用。本章重点:卤代烷的结构,卤代烷的化学反应,亲核取代反应的机理,一卤代烯烃和一卤代芳烃,卤代烃的制备方法,几种常见的有机金属化合物。本章难点:卤代烷的化学反应,亲核取代反应的机理。考核要求:识记:卤代烷的命名,一
5、卤代烷的结构。领会:亲核取代反应的机理。 综合分析:SN1和SN2反应立体化学及影响因素。熟练应用:一卤代烷的化学反应,卤代烃的制备方法,几种常见的有机金属化合物。教学时数:6学时教学内容:第一节 卤代烃的分类、命名及同分异构现象;第二节 卤代烃;第三节 亲核取代反应历程;第四节 一卤代烯烃和一卤代芳烃;第五节 卤代烃的制法;第六节 重要的卤代烃;第七节 有机氟化合物;第二十四次课 (第4748学时)卤代烃可以看作是烃分子中一个或多个氢原子被卤原子取代后所生成的化合物。卤原子是卤代烃的官能团。常所说的卤代烃是指氯代烃、溴代烃和碘代烃。而氟代烃的性质和制法都较为特殊。一卤代烃的性质比较活泼,能发
6、生多种化学反应转化成各种其他类型的化合物。所以卤代烃是重要的合成中间产物。第一节卤代烃的分类、同分异构和命名一、分类 二、命名 三、同分异构现象一、分类二、命名1简单的卤代烃,按卤原子相连的烃基的名称来命名,称为卤代某烃或某基卤。2复杂的卤代烃按系统命名法命名。以相应的烃为母体,将卤原子作为取代基。命名时,需在烃名称前标上卤原子及支链等取代基的位置、数目和名称。(1)卤代烷的命名:以含有卤原子的最长碳链作为主链,卤原子与其他支链作为取代基,碳原子编号一般从离取代基较近的一开始。命名时,取代基按“顺序规则”较优基团在后列出。(2)卤代烯烃的命名:以烯烃为母体,选择含有双键的最长碳链为主链,并以双
7、键的位次最小为原则进行编号,把卤原子作为取代基(3)卤代芳烃的命名:以芳烃为母体,卤原子作为取代基。 侧链卤代芳烃的命名:以烷烃为母体,卤原子和芳环都作为取代基。 卤代环烷烃的命名:以脂环烃为母体,卤原子和支链都看作是取代基。三、同分异构现象卤代烷的同分异构体数目比相应的烷烃的异构体要多。第二节卤代烷一、物理性质 二、光谱性质 三、偶极矩 四、化学性质 五、多卤代烷的性质一、物理性质在室温下,氟甲烷、氟乙烷、氟丙烷、氯甲烷、氯乙烷及溴甲烷为气体。其它常见的卤代烷均是液体。纯粹的卤代烷是无色的,但碘代烷易分解出碘而带有棕红色。卤代烷的蒸气有毒。卤代烷在铜丝上燃烧时能产生绿色火焰,可用来鉴定卤代烷
8、。卤代烷的沸点是随着碳原子数的增加而升高。比相应的烷烃的沸点高。烃基相同的卤代烷,以碘代烷的沸点最高,其次为溴代烷、氯代烷、氟代烷。同一卤代烷的各异构体中,直链异构体的沸点最高,支链越多的沸点越低。P231表91卤代烷的物理常数二、光谱性质1.红外光谱:在红外光谱里,碳卤键的吸收频率是随着卤素原子量的增加而减小的。C-F 14001000cm-1 C-Cl 800600cm-1 C-Br 600500cm-1 C-I 500cm-12.核磁共振谱:由于卤素的电负性比碳大,使直接与卤原子相连的碳上的质子的值大于烷烃,并且随着卤代烷中卤原子电负性的增加(I 2.5, Br 2.8, Cl 3.0,
9、 F 4.0)其化学位移值也增加。值:HC-F: 4-4.5;HC-Cl :3-4; HC-Br :2.5-4; HC-I: 2-4. P232 图91溴乙烷的NMR图三、偶极矩在卤代烷分子中,由于卤原子的电负性大于碳,使CX键的电子云偏向卤原子,使CX键成为一个极性共价键。P232表92一些简单卤代烷的偶极矩(D)四、化学性质卤代烷分子中由于卤原子的存在,使其化学性质活泼。由于碳卤键是极性共价键,易发生取代、消除、还原等反应。当极性试剂与它作用时,C-X键在试剂电场的诱导下极化,由于C-X键的键能(除C-F键外)都比C-H键小(C-I 218KJ/mol; C-Br 285;C-Cl 339
10、; C-H 414)。因此,C-X键比C-H键容易异裂而发生各种化学反应。1亲核取代反应卤代烷可以和许多试剂作用,使分子中的卤原子被其他基团取代,生成各类有机化合物。这些进攻的离子或分子都能供给一对电子与缺电子的碳形成共价键,它们具有亲核的性质,称为亲核试剂。由亲核试剂进攻引起的取代反应称为亲核取代反应。或者以上这些取代反应,都是由带负电荷或具有未共用电子对的分子进攻卤代烷分子中带正电荷的碳原子所引起的,称为亲核取代反应。把能产生负离子的试剂称为亲核试剂。此反应在分子中增加了一个碳原子,并形成一个新的CC键,在合成上常用作增长碳链。引入的CN基可进一步转化为其它官能团;COOH、CONH2等。
11、 卤代烷还可与硝酸银的醇溶液反应,生成卤化银沉淀;用此反应鉴别卤化物。卤代烷在取代反应中的反应活性:RI RBr RCl RF究其原因:一方面是由于碳卤键键能为:C-FC-ClC-BrC-I。另一方面,对C-X键来说,共价键的极化度随原子半径的增大而增大,键极化度的强弱次序为:C-I C-Br C-Cl C-F,这种动态极化,在分子的化学反应活性方面起着决定作用。2消除反应卤代烷与氢氧化钠(或氢氧化钾)的醇溶液作用,与碳上的氢原子脱去一分子卤化氢而生成烯烃。此种反应叫消除反应。或者卤代烷与氢氧化钠(或KOH)的醇溶液作用时,卤素常与碳上的氢原子脱去一分子卤化氢而生成烯烃。这种脱去一个简单分子的
12、反应叫做消除反应。消除反应的难易次序:三级卤代烷 二级卤代烷 一级卤代烷。二级或三级卤代烷在硝除卤化氢时,反应有时可以在碳链的两个不同方向进行,可得到两种不同的产物。 实验证明,消除反应的主要产物是双键碳上连接烃基最多的烯烃:这个经验规律叫做札依采夫规则。3与金属反应卤代烷能和某些金属发生反应,生成有机金属化合物。有机金属化合物是指金属原子直接与碳原子相连的一类化合物。(1) 与金属镁的反应卤代烷与镁在乙醚溶剂中作用生成有机镁化合物,有机镁化合物称为格林尼亚试剂,简称格氏试剂(格氏试剂是由R2Mg、MgX2、(RMgX)等多种成分形成的平衡体系混合物,一般用RMgX表示)。是有机合成中重要的试
13、剂。可用来合成烷烃、醇、醛、羧酸等各类化合物。 格氏试剂的性质非常活泼,能与多种含有活泼氢的化合物作用,生成相应的烃。 通过上述反应,可用格式试剂用来测知某化合物中所含活泼氢的数目。可以用定量的甲基碘化镁与一定量的含活泼氢的化合物作用,便可定量地得到甲烷,通过测定甲烷的体积,可以计算出化合物所含活泼氢的数量,这叫做活泼氢测定法。 由于格氏试剂遇水就分解,所以,格氏试剂制备时时必须用无水溶剂和干燥的反应器。格氏试剂还可与还原电位低于镁的金属卤化物作用,合成其它金属有机化合物。(2)与碱金属反应卤代烷与金属钠反应,生成的有机钠化合物立即与卤代烷反应生成烷烃用此反应来合成含偶数碳原子,结构对称的烷烃
14、,称为伍慈合成。如:卤代烷与金属锂作用生成有机锂化合物:有机锂化合物的性质与格氏试剂很相似,反应性能更活泼,遇水、醇、酸等即分解。因此,反应溶剂必须彻底干燥,反应最好在氮气保护下进行。一卤代烷与金属锂反应活性次序:RI RBr RCl RF有机锂与碘化亚铜在无水乙醚或四氢呋喃溶液中反应得二烃基铜锂(烷基R可以是1。、2。、3。烷基、烯基、烯丙型或芳基。R必须是1。),称为铜锂试剂,是一个很好的烷基化试剂,与卤代烷反应可合成烷烃。对一些复杂的烷烃可采用烷基铜锂来合成。如:合成壬烷;3甲基辛烷:其他例子见书236页。4、还原卤代烷中的卤素可被还原成烷烃。一碘代烷和一溴代烷比一氯代烷更容易还原,还原
15、剂一般采用氢化锂铝。常用氢化锂铝、硼氢化钠。氢化锂铝还原性较强,但遇水立即反应,选择性较差。而硼氢化钠(NaBH4)是比较温和的还原剂,能在水溶液中反映而不被分解。具有叫好的选择性,分子内若同时存在羧基、腈基、酯基不被还原。五、多卤代烷的性质随着烷烃分子中卤原子的增加,卤原子的化学活性却明显下降。烷烃溴代物的化学活性次序如下:CH3Br CH2Br2 CHBr3 CBr4正因为多卤代烷的化学惰性和热稳定性,在生产上用作冷冻剂、工业溶剂、烟雾剂、灭火剂等。第二十五次课 (第4950学时)第三节亲核取代反应历程一、两种历程SN1与SN2 二、SN1和SN2的立体化学 三、影响亲核取代反应活性的因素
16、卤代烷的亲核取代反应是一类重要的反应。在研究卤代烷水解速度与反应物浓度的关系时,发现有些卤代烷的水解速率仅与卤代烷的浓度有关,而另一些卤代烷的水解速率则与卤代烷和碱的浓度有关系。例如:溴甲烷、溴乙烷的碱性水解反应,其水解速率与卤代烷的浓度成正比,也与碱的浓度成正比。 在动力学研究中,把反应速率式子里各浓度项的指数叫做级数,把所有浓度项指数的总和称为该反应的反应级数。对上述反应来说,反应速率相对于CH3Br和OH-分别是一级,而整个水解反应则是二级反应。在例如:溴代叔丁烷在碱性条件下的水解反应,经测定其水解速率与卤代烷的浓度成正比,而与碱的浓度无关。反应速率只与卤代烷的浓度成正比,而与碱的浓度无
17、关。反应速率对(CH3)3CBr是一级反应。对碱则是零级,整个水解反应是一级反应。实验事实说明:卤代烷的亲核取代反应是按照不同的历程进行的。一、两种历程SN1与SN21、双分子历程(SN2)决定反应速率的一步是有两种分子参与的,整个反应是一步完成的,亲核试剂是从反应物离去基团的背面向碳进攻。反应物原分子的构型发生翻转。如:溴甲烷的水解反应;在反应过程中,OC键的形成和CBr键的断裂是同时进行的,整个过程经过一个过渡状态。2、单分子历程(SN1)反应分两步完成,第一步是CBr键先断裂生成碳正离子,要经历一个CBr键将断未断能量较高的过渡态阶段。反应的第二步是由碳正离子与试剂 OH-或水结合生成水
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