药物合成反应

1、药物合成反应药物合成反应 Organic Reaction of Drugs Synthesis课程简介课程简介Organic Reaction of Drugs Synthesis本课程共48学时。主要介绍各类基本有机合成反应及其在药物合成中的应用。教材及参考书教材及参考书教材：药物合成反应，第三版教材：药物合成反应，第三版 闻韧主编，闻韧主编，化学工业出版社。化学工业出版社。参考书：药物合成反应，张胜建编，化学参考书：药物合成反应，张胜建编，化学工业出版社工业出版社 2010.Modern Synthetic Reactions，美，美Herbert O. House著，著，教材特点教材特

2、点1.按照反应类型编排，主要介绍在药物合成中最常见的反应类型；2.信息量大；3.叙述性材料多，结论性材料相对较少；4.缩写多；5.实用性强（附有参考文献，供大家深入学习参考。）参考文献中的重要期刊介绍参考文献中的重要期刊介绍 1. Seyferth D. et al., J. Org. Chem., 1992, 57: 5620. Journal of Organic Chemistry2. J. Am. Chem. Soc., 1991, 113: 438. Journal of the American Chemical Society3. J. Chem. Soc. Chem. Comm

3、., 1999, 490. Journal of the Chemical Society, Chemical Communication4. Org. Synth. Coll., Vol. 5. 1973. 921. Organic Synthesis5. Synth Commun. 2001, 31: 669. Synthetic Communation6. J. Chem. Soc. 1998, 2637. Journal of the Chemical Society7. Tetra. Lett. 2003, 44: 3117. Tetrahedron Letter8. Synthes

4、is. 1999, 4869. Tetrahedron, 2000, 56:1193HetercyclesOrg. react.;J. Med. Chem.; Chem. Rev.;J. Chem. Soc. Perkin Trans.;Angew. Chem. Int. Ed. Engl.;J. Indian Chem. Soc.Bull. Chem. ,Soc. Jpn. （Bulletin of the Chemical Society of Japan）Chemical Abstracts Service Source Index美国化学文摘资料来源索引美国化学文摘资料来源索引现实意义

5、现实意义1、与就业关系密切、与就业关系密切（面试、实习、研发工作等必备）（面试、实习、研发工作等必备）2、考研、考研（在有机化学中占的比重很大）（在有机化学中占的比重很大）基础有机知识回顾基础有机知识回顾1、基本概念、基本概念2、反应类型、反应类型1 1、基本概念、基本概念1.1 电负性电负性 指元素原子的原子在分子中吸引电子能指元素原子的原子在分子中吸引电子能力的相对大小。电负性越大，原子在分子力的相对大小。电负性越大，原子在分子中的吸引电子的能力越强。中的吸引电子的能力越强。 如如C 2.55 H 2.20 F 3.98 Cl 3.16 Br 2.96 I 2.66 N 3.04 O 3.

6、44 S 2.581.2 1.2 偶极矩（偶极矩（）：）： 指偶极分子中电量相等的两个相反电荷中指偶极分子中电量相等的两个相反电荷中的一个电荷的电量（的一个电荷的电量（q q），与这两个电荷间距），与这两个电荷间距离（离（d d）的乘积，单位：德拜（）的乘积，单位：德拜（D D）。即：）。即：q qd dCl例：例：1.54D1.54D1.3电子效应1.3.1 诱导效应诱导效应1.3.2 共轭效应共轭效应 1.3.3 超共轭效应（弱）超共轭效应（弱）1.3.1诱导效应在有机分子中相互连接的不同原子间，由于各自电负性的不同而引起的连接键内电子云的偏移现象。（电负性引起）电子效应诱导效应（诱导效应

7、（I I）：）：由电负性大小决定。由电负性大小决定。共轭效应（共轭效应（T T）：）：包括包括-共轭和共轭和p-p-共轭。共轭。I:I:供电子供电子-I:-I:吸电子吸电子T:T:供电子供电子-T:-T:吸电子吸电子1.3.2 1.3.2 共轭效应共轭效应共轭体系-共轭：交替出现单双或三键p-共轭：含有孤电子对或空p轨道的原子通过单键与带有键的另一原子连接而成苯环上已有一个取代基的定位规律苯环上已有一个取代基的定位规律ZHEZHEZHEZ+Z ZHEZ ZHEZ ZHE+Z ZHEZZ ZZHEHE+邻位取代邻位取代对位取代对位取代间位取代间位取代有+I，无T： 如-C2H5 （1）使-配合物

8、稳定，活化苯环； （2）使邻、对位取代产物更稳定； （3）为邻、对位定位基。有-I，无T： 如-N+(CH3)3,-CF3,-CCl3等 （1）使-配合物均不稳定，使苯环钝化； （2）使邻、对位取代产物更不稳定； （3）为间位定位基。有+I，+T： 如-O-,-CH3 （1）共轭效应与诱导效应作用一致； （2）则使苯环活化； （3）邻、对位定位基。有-I，-T： 如-NO2,-CN,-COOH,-CHO等 （1）诱导效应与共轭效应作用一致； （2）则使苯环钝化； （3）间位定位基。有-I，+T，且|-I|+T|： 如-OH,-OCH3,-NH2,-N(CH3)2, -NHCOCH3等 （1）诱

9、导效应与共轭效应作用不一致，共轭效应作用大于诱导效应，使苯环活化； （2）使邻、对位取代产物更稳定； （3）邻、对位定位基。 ZHEZHEZHEZHEZZ ZHEZ ZHEZ ZHEZHEZ有-I，+T，且|-I|90 %)热稳定性、光稳定性都很差热稳定性、光稳定性都很差I21. 卤素与烯烃的卤素与烯烃的亲电加成亲电加成反应反应（1）反应历程：）反应历程： 第一步：卤正离子向第一步：卤正离子向 键进攻，形成键进攻，形成三员环卤正离子三员环卤正离子 或或开放式碳正离子开放式碳正离子的过渡态的过渡态。 R1R3R2R4XX+-C CR1R3R4XR2C CR1R3R4R2X(1)(2)第二步：第二

10、步： 对于过渡态（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，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得到一对外消旋体的反式反式加成产物。加成产物。X-C CR4R2XXR3R1C CR4R2R3R1XXC CR1R3R4XR2(1)注：注：卤负离子究竟从三员环背面进攻哪一个碳原子，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。取决于形成碳正离子的稳定性。 碳正离子的稳定性：叔碳正离子的稳定性：叔 仲仲 伯伯 连有烷基、烷氧基、苯基等给电子基团的烯键连有烷基、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

11、置。碳原子是卤负离子优先进攻的位置。例例1.1.C CC6H5HHCOOC2H5Br2 / CCl4C CC6H5HHCOOC2H5BrC CHHBrC6H5COOC2H5BrC CHHBrC6H5COOC2H5Br主要产物主要产物对于过渡态（对于过渡态（2 2）：）： 卤负离子进攻开放式的碳正离子，得到相当量的卤负离子进攻开放式的碳正离子，得到相当量的顺顺式式加成产物。加成产物。X-C CR4R1XXR3R2C CR1R3R4R2X(2)（2 2）影响反应的因素：）影响反应的因素： a. a. 烯键邻近基团烯键邻近基团 与烯键碳原子相连的取代基性质不仅影响着烯键与烯键碳原子相连的取代基性质不

12、仅影响着烯键极化方向，而且直接影响着亲电加成反应的难易程度。极化方向，而且直接影响着亲电加成反应的难易程度。 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，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。则不利于反应进行。推电子基：推电子基：如 HO RO CH3CONH C6H5 R吸电子基：吸电子基：如 NO2 CN COOH COOR SO3H Xb. 卤素活泼性卤素活泼性 Cl正离子的亲电性比正离子的亲电性比Br正离子强，所以，氯与烯烃正离子强，所以，氯与烯烃的加成反应的速度比溴快，

13、但选择性比溴差。的加成反应的速度比溴快，但选择性比溴差。c. 溶剂溶剂 常用溶剂有常用溶剂有CCl4、CHCl3、CH2Cl2、CS2、Et2O、CH3COOC2H5等惰性溶剂。等惰性溶剂。d. 温度温度 反应温度一般不宜太高，如烯烃与氯的反应，需控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。制在较低的反应温度下进行，以避免取代等副反应发生。立体化学问题立体化学问题CH3HCH3H+Br2BrCH3HCH3H+ Br(a)(b)(a)(b)CH3HCH3HBrBrCH3HCH3HBrBrCH3HBrBrHCH3CH3BrHHBrCH3顺式环卤环

14、卤鎓鎓离子也可以形成在氯或碘的加成中，但是氯的电负性较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（大，原子半径小，因此会出现顺式（synsyn- -）加成加成 PhHPhHBr2-CCl4Cl2-CCl483%17%32%68%anti-addition productsyn-addition productI2/AcOAg/Et2OOAcIHH OHCH3-CH=CH2 CH3-CH-CH2II2/KIO393%H2SO4/H2OCCCH3HH3CHAcOH/Cl2LiClCCCH3HH3CH+ClClCCCH3HH3CHClOAc2. 2. 卤素与烯烃的

15、卤素与烯烃的自由基加成自由基加成需要光或自由基引发剂催化。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。光卤加成反应特别适用于双键上具有吸电子的烯烃、芳环。例例2 2： hv, 0, 1hBr2 / CCl4BrHBrHhv,10CCl4H2C CHCNClH2C CHClCN3. 3. 卤素与炔烃的卤素与炔烃的加成加成得反式二卤烯烃得反式二卤烯烃C-CH3CphC-CH3CphCCphC-CH2OHCBrBrClClCH3Br2LiBrCl2CCIHCH2OHII2二、二、次卤酸及其酯次卤酸及其酯对烯烃的加成对烯烃的加成1.1. 次卤酸与烯烃加成，按照马氏规则

16、，卤素加成在双次卤酸与烯烃加成，按照马氏规则，卤素加成在双键的取代较少的一端，生成键的取代较少的一端，生成 - -卤醇。卤醇。HOClH3CHC CH2H3C CHCH2OHCl2.2.反应机理选择性与卤素加成相同。反应机理选择性与卤素加成相同。X OH+-C CXOHXOH3. 次卤酸很不稳定，极易分解，需现制现用。次卤酸很不稳定，极易分解，需现制现用。 次氯酸或次溴酸可用氯气或溴素与次氯酸或次溴酸可用氯气或溴素与中性或含汞盐的中性或含汞盐的碱性碱性水溶液反应而得到。水溶液反应而得到。OHCl1520HgCl2/Cl2/NaOH/H2O4.4.次氯酸酯次氯酸酯与烯烃的反应与烯烃的反应机理机理

17、: :与次氯酸与烯烃的反应相同。与次氯酸与烯烃的反应相同。最常用的次氯酸酯为最常用的次氯酸酯为次氯酸叔丁酯次氯酸叔丁酯，可在中性或弱酸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，可生成相应的生成相应的 - -卤醇的衍生物。卤醇的衍生物。HCCH2t-BuOCl / HOAc / H2OCH(OH)CH2ClOEtOt-BuOCl/ROHOEtOClROHOEtOClOR三、三、N-N-卤代酰胺卤代酰胺与烯烃的加成与烯烃的加成1.1. 是制备是制备 - -卤醇的又一重要方法。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

18、似。反应历程与次卤酸（酯）与烯烃的亲电加成类似。2. 2. 特点：特点： 卤正离子由质子化的卤正离子由质子化的N-卤代酰胺提供，卤代酰胺提供， OH等负离子来自反应溶剂（等负离子来自反应溶剂（H2O、ROH、DMSO、DMF)。3. 3. 四种常用的四种常用的N-N-卤代酰胺：卤代酰胺： N-N-溴（氯）代乙酰胺溴（氯）代乙酰胺 N-N-溴（氯）代丁二酰亚胺溴（氯）代丁二酰亚胺H3C CONHBrH3C CONHCl(NBA)(NCA)NOOBrNOOCl(NBS)(NCS)4. 4. 定位：遵循马氏规则定位：遵循马氏规则C CH2HPhNBS / H2OC CH2HPhOHBrR1R2HHN

19、BS/ DMSOC CR2HHR1BrO SCH3CH3C CHR1O SCH3CH3Br R2HH2ODalton反应C CHR1OHBr R2H（在干燥的DMSO中） -消除反应C CHR1BrOR2注：一个从烯烃制备注：一个从烯烃制备-溴酮的很好方法！溴酮的很好方法！（- - 溴醇）溴醇）（-溴酮）溴酮）例：例：C CNBS / DMSO / H2OPhHCH3HC CHHCH3PhOHBrNBS / 干燥的DMSOC CHCH3OBrPh四、四、卤化氢卤化氢与烯烃的加成与烯烃的加成卤化氢对烯烃加成，得到卤素取代的饱和烃。卤化氢对烯烃加成，得到卤素取代的饱和烃。1.1.卤化氢与烯烃的离子

20、型亲电加成卤化氢与烯烃的离子型亲电加成（1 1）反应历程：）反应历程：C CR2R4R3H X+-CH CR1R2R3R4HR1X-C CR1R3R4HR2X（2）影响反应定位方向的主要因素）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。子上。 叔碳正离子叔碳正离子 仲碳正离子仲碳正离子 伯碳正离子伯碳正离子 即：即： R3C+ R2HC+ RH2C+ C CH2gas HBrPhH2CHC CH3PhH2CHBrAcOH/ 0b.b.烯键上取代基的电子效应

21、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，烯卤化氢与烯烃的离子型亲电加成是反应的第一步，烯键的质子化发生在电子云密度较大的烯键碳原子上。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。马氏规则；连有吸电子基时，加成方向反马氏规则。C CH3CH3CC CH2CH3ClHCH3HCl(H3C)2H2C CHClHCHOH2C CH2CHOCl碳正离子重排碳正离子重排CCH3H3CHCH CH2HClCl-CCH3H3CHCH CH3+Cl

22、-CCH3H3CHCHClCH2CCH3H3CCHHCH2Cl-+1,2-H迁移CCH3H3CCH CH2HCl2. 2. 溴化氢溴化氢对烯烃的自由基加成历程对烯烃的自由基加成历程反应的定位：反马氏规则反应的定位：反马氏规则 碳自由基的稳定性顺序：叔碳自由基的稳定性顺序：叔R R3 3C C 仲仲R R2 2HCHC 伯伯RHRH2 2C C 碳自由基可与苯环、烯键、烃基发生共轭或超共轭效应碳自由基可与苯环、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。而得到稳定，故溴倾向于加在含氢较多的烯烃碳原子上。HBrhv 或其它自由基引发剂HBrC CRHHHBrC

23、CRHBrHHBrC CRHHBrHHBrH注：只有注：只有溴化氢溴化氢才能和烯烃发生自由基型亲才能和烯烃发生自由基型亲电加成反应！电加成反应！ 在过氧化物存在或光照的条件下，烯烃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氏规则的产物，这一研究无论是在理论还是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。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，我们可以有选择性径和自由基型加成途径，我们可以有选择性的制备的制备两种类型结构的溴代物两

24、种类型结构的溴代物。3. 3. 卤化氢卤化氢对炔烃的加成对炔烃的加成五、不饱和烃的五、不饱和烃的硼氢化硼氢化-卤解反应卤解反应CH2CH2 12(BH3)2(CH3(CH2)7CH2CH2)3BH2O2,NaOH,H2O25-30oCCH3(CH2)7CH2CH2OHCH3-CH=CH2BH3(CH3-CH2-CH2)3BBr2/CH3ONaCH3CH2CH2Br反马氏产物CH2-CCHHClH3CCCH2Cl C6H13C CHOBHO70,2hCCC6H13HHOBO25,2hCCC6H13HHB(OH)2CCC6H13HHI90%I2/NaOH/H2OEt2O/0H2O反马氏加成反马氏加

25、成 炔烃的硼氢化卤解反应来说，反应产物的立体化学常随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。如卤化剂和反应条件不同而异。如1 1辛炔经过硼氢化，用碘辛炔经过硼氢化，用碘和氢氧化钠水溶液作用生成和氢氧化钠水溶液作用生成E E碘代烯烃。碘代烯烃。 第二节第二节 烃类的卤取代反应烃类的卤取代反应学习内容：学习内容： 卤素、卤素、N-N-卤代酰胺及其它的卤化剂对卤代酰胺及其它的卤化剂对烯烯丙位、苄位和芳环上的氢丙位、苄位和芳环上的氢的取代反应。的取代反应。基本要求：基本要求： 掌握各类反应的反应机理、反应条件、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

26、精细化工中的应用。影响反应的主要因素以及在精细化工中的应用。 一、一、脂肪烃脂肪烃的卤取代反应的卤取代反应1. 烯丙位碳原子烯丙位碳原子上的卤取代反应上的卤取代反应 2. 苄位碳原子苄位碳原子上的卤取代反应上的卤取代反应 二、二、芳烃芳烃的卤取代反应的卤取代反应一、脂肪烃的卤取代反应一、脂肪烃的卤取代反应 1.1.饱和脂肪烃上的卤取代反应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，需在饱和脂肪烃上的氢原子活性比较小，需在高温高温、光照或自由基引发剂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。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

27、：烷烃中氢原子的活泼性顺序是：叔氢仲氢伯氢！叔氢仲氢伯氢！自由基的稳定性自由基的稳定性顺序：顺序：3 3 2 2 1 1 CHCH3 3不同卤素与烷烃进行卤化反应的活性顺序为：不同卤素与烷烃进行卤化反应的活性顺序为：FClFClBrIBrI烷烃卤化时，卤原子的选择性是烷烃卤化时，卤原子的选择性是I I Br Br ClCl F F /过氧化物高温/hR XX2R H 2. 2. 烯丙位和苄位碳原子上的卤取代反应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，在烯丙位和苄位氢原子比较活泼，在高温高温、光照或光照或自由基引发剂自由基引发剂的存在下，容易发生卤取代反应。的存在下，容易发

28、生卤取代反应。 CH3CH2BrNBSNCSCH2ClCH2CH2CH3CHCH2CH3NBSBrC C CHC C C X卤化剂X2(Cl2, Br2)ROXNCSNBS反应机理：自由基反应反应机理：自由基反应CH2CH2COOHCHCH2COOHBrNBSC C CHC C CXX22XXC C CHXC C CX2Xhv或其它引发剂NCH3NCH2ClNCH2BrNCS / NBS影响反应的因素影响反应的因素（1 1）取代基）取代基 a. a. 苄位及其邻、对位，或烯丙位上若接有给苄位及其邻、对位，或烯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，电子基团，活性中间体碳自由基的

29、稳定性加强，反应增快；反之，接有吸电子基团，反应受阻。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，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。原因正是如此。CH3CH32 mol Br2hv, 123 , 2 hCH2BrCH2BrCH3H3C4 mol Br2hv, 140-160 , 6 hCHBr2Br2HCb.b.反应物分子中若存在多种烯丙位反应物分子中若存在多种烯丙位C-HC-H键，同样，键，同样，因碳自由基稳定性的关系，它们反应活性顺序为：因碳自由基稳定性的关系，它们反应活性顺序为： 叔碳自由基叔碳自由基 仲碳自由基仲碳自由基

30、伯碳自由基伯碳自由基C3H7CH2CH CHCH3NBS / CCl4BPOC3H7CHCHCHBrCH3（2 2）卤化试剂）卤化试剂 常用的卤化试剂有卤素、次氯酸叔丁酯、常用的卤化试剂有卤素、次氯酸叔丁酯、N-N-溴（氯）代丁二酰亚胺等。其中，溴（氯）代丁二酰亚胺等。其中， NBSNBS、NCSNCS有选择有选择性高、副反应少等优点。性高、副反应少等优点。（3 3）温度）温度 烯丙位卤代一般在高温下进行，低温有利于烯丙位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。烯键与卤素的加成。苄位氢原子的卤代同样如此。（4 4）溶剂）溶剂 反应大多采用无水非极性惰性溶剂，

31、如四氯化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。碳、苯、石油醚等。反应若是液体，也可不用溶剂。Ar-CH3Ar-CBr3Ar-COOH3Br2水 解CH3CH3CHBr2CHBr2CHOCHO4Br2/光水解合 成 芳 醛合成芳香族羧酸二、芳烃的卤取代反应二、芳烃的卤取代反应1. 1. 反应机理：离子型亲电取代反应反应机理：离子型亲电取代反应首先由极化了的卤素分子或卤正离子向芳环做亲电进攻，形成首先由极化了的卤素分子或卤正离子向芳环做亲电进攻，形成-络合络合物以及物以及 - -络合物，然后很快失去一个质子而得卤代芳烃。络合物，然后很快失去一个质子而

32、得卤代芳烃。XX+-XHX-H+2. 2. 亲电试剂的主要形式亲电试剂的主要形式a.a.在反应中被极化的卤素分子在反应中被极化的卤素分子b.b.在催化剂（如路易丝酸等）作用下发生极化的卤素分子在催化剂（如路易丝酸等）作用下发生极化的卤素分子c.c.由卤化剂提供的卤素正离子如由卤化剂提供的卤素正离子如NBSNBS、HOXHOX、酰基次卤酸酐等、酰基次卤酸酐等d.d.其他形式的亲电试剂分子（如卤代酰胺等）其他形式的亲电试剂分子（如卤代酰胺等）3. 3. 影响反应的因素：影响反应的因素：（1 1）芳烃取代基：）芳烃取代基： 芳环上取代基的电子效应对芳烃卤代的难易及卤芳环上取代基的电子效应对芳烃卤代的

33、难易及卤代的位置均有很大的影响。代的位置均有很大的影响。 芳环上连有给电子基，卤代容易进行，且常发生芳环上连有给电子基，卤代容易进行，且常发生多卤代现象。但适当的选择和控制反应条件，可使反应多卤代现象。但适当的选择和控制反应条件，可使反应停止在单、双卤代阶段。停止在单、双卤代阶段。1molBr2/CS2OHOHBr0COHBrBrBrH2O3Br2H2O2Br22Br2/Bu-NH2-70COHBrBrOHBrBrOHOHOH 芳环上若连有吸电子基团，反应较困难。一般芳环上若连有吸电子基团，反应较困难。一般需用需用LewisLewis酸催化，并在较高的温度下进行卤代，或采酸催化，并在较高的温度

34、下进行卤代，或采用活性较大的卤化试剂。用活性较大的卤化试剂。NH2NH2BrNBS/DMFO2NCl2O / (CF3SO2)2OPOCl30 O2N97%Cl（2 2）芳核：）芳核： 含多余含多余电子的芳杂环（如吡咯、呋喃、噻吩），卤电子的芳杂环（如吡咯、呋喃、噻吩），卤代反应比苯容易进行。反之，缺代反应比苯容易进行。反之，缺 电子的芳杂环（如电子的芳杂环（如吡啶），卤代反应比苯难。吡啶），卤代反应比苯难。NNHSO注：具有推电子基的吡啶络合物的卤取代反应比注：具有推电子基的吡啶络合物的卤取代反应比较容易，可在较温和的条件下进行。较容易，可在较温和的条件下进行。（3 3）卤化试剂：）卤化试剂

35、：F F2 2直接用直接用F F2 2与芳烃作用制取氟代芳烃，反应非常剧烈，需在与芳烃作用制取氟代芳烃，反应非常剧烈，需在氮气或氩气稀释下于氮气或氩气稀释下于-78 -78 下进行，故无实用意义。下进行，故无实用意义。I I2 2 单独使用单独使用I I2 2对芳烃进行碘代反应效果不好，由于反对芳烃进行碘代反应效果不好，由于反应生成的碘化氢具有还原性，可使碘代产物可逆转化又成应生成的碘化氢具有还原性，可使碘代产物可逆转化又成为原料芳烃。为原料芳烃。（1 1）去除）去除HIHI： a.a.加入氧化剂加入氧化剂 b.b.加入碱性缓冲物质加入碱性缓冲物质 c.c.加入金属氧化物加入金属氧化物（2 2

36、）采用强碘化剂，如）采用强碘化剂，如IClICl( (一氯化碘）等来提高碘正离一氯化碘）等来提高碘正离子浓度。子浓度。NOHI2, 25% H2O2EtOHNOHIINO2ICl / AcOH100 , 2hNO2NH2NH2II二、羧酸的二、羧酸的-卤取代反应卤取代反应一、醛、酮的一、醛、酮的-卤取代反应卤取代反应第三节第三节 羰基化合物的卤取代反应羰基化合物的卤取代反应学习内容：学习内容： 卤化剂对羰基卤化剂对羰基位氢的卤取代反应。位氢的卤取代反应。 一、醛、酮的一、醛、酮的-卤取代反应卤取代反应R CHHCOHR1CHHCOC R2HHR CXHCOHR1CXHCOC R2HH 羰基的羰

37、基的-H -H 比较活泼，在酸或碱的催化比较活泼，在酸或碱的催化下，可被卤原子取代，生成下，可被卤原子取代，生成-卤代羰基化合物。卤代羰基化合物。1. 1. 酮的酮的- - 卤取代反应卤取代反应反应历程反应历程: : 离子型亲电取代反应离子型亲电取代反应 注注: : 反应历程与催化剂的性质有关。反应历程与催化剂的性质有关。 一般来说，羰基化合物在酸（包括一般来说，羰基化合物在酸（包括LewisLewis酸）酸）或碱（无机或有机碱）催化下，转化为烯醇形式，才或碱（无机或有机碱）催化下，转化为烯醇形式，才能和亲电的卤化剂反应。能和亲电的卤化剂反应。（1 1）酸催化的）酸催化的-卤取代，需要适量的碱

38、的参与，卤取代，需要适量的碱的参与，以帮助以帮助-H-H的脱去。的脱去。 例：苯乙酮的溴化例：苯乙酮的溴化COCH3C=OAlCl3CH3COCH2BrCOCH3BrBr2, cat. AlCl3 / Et2O0 Br2, 2.5mol AlCl385 （2 2）在）在酸催化酸催化下不对称酮的下不对称酮的-卤代主要卤代主要发生在与发生在与推电子基推电子基相连的相连的-碳原子上碳原子上 ，因为推电，因为推电子基有利于酸催化下烯醇的稳定。子基有利于酸催化下烯醇的稳定。 OCH3Br2OCH3SO2Cl2 / CCl4OCH3BrOCH3Cl 注：在注：在位上具卤素等吸电子基时，位上具卤素等吸电子基

39、时，卤代反应受到抑制，故同一个卤代反应受到抑制，故同一个-碳原子上引碳原子上引入第二个卤原子相对困难。入第二个卤原子相对困难。 （3 3）而）而碱催化碱催化反应，反应， -卤代容易在与卤代容易在与吸电子吸电子基基相连的相连的-碳原子上进行，反应进行到碳原子上进行，反应进行到位彻底卤代位彻底卤代为止。为止。(CH3)3CCOCH3Br2 NaOH / H2O(CH3)3CCOCBr3(CH3)3CCOOH甲基酮化合物降解生成少一个碳原子的羧酸甲基酮化合物降解生成少一个碳原子的羧酸的有效方法！的有效方法！C CH2CH2CH3BrH2COC CH2CH2CH3H2COHBrBrHBr-Br2C C

40、H2CH2CH3H2COHC CHCH2CH3H2COHC CH2CH2CH3BrH2COC CHCH2CH3H3COBr+(1.5%)(58%)C CH2COOEtH3COC CHCOOEtH3COSO2Cl2或 CF3SO2ClClC CH2CCH3H3COOC CHCCH3H3COOClCF3SO2ClO-羰基自由基取代OCCORHRR+Br2+CCORBrRR光Br22Br光O+HBrOHBr 四溴环己二烯酮（不发生双键加成反应）四溴环己二烯酮（不发生双键加成反应）OOBrBrBr2副反应,不饱和酮的不饱和酮的卤取代反应卤取代反应 OOBrBrBrBr+OBr+(选择性溴化试剂)BrO

41、HBrBr选择性溴化剂OOOOBrBrCH3CH35,5-二溴代-2,2-二甲基-4,6二羰基-1,3-二恶烷NHNHOOBrBrO5,5-二溴代丙二酰脲NNNOOOClClCl三氯氰尿酸OBrCH3OCH-ArOCH-ArBrOCH3选择性溴化剂2. 2. 醛的醛的-卤取代反应卤取代反应R CHHCOH 在酸或碱的催化下，在酸或碱的催化下，醛基碳原子上的醛基碳原子上的氢和氢和-碳原子上的氢碳原子上的氢都可以被卤素取代，而都可以被卤素取代，而且，还可能有其它聚合等副反应发生。且，还可能有其它聚合等副反应发生。对于无对于无-氢原子的芳香醛，可利用这一性质，用卤素氢原子的芳香醛，可利用这一性质，用

42、卤素直接取代醛基碳原子上的氢原子，生成相应酰卤。直接取代醛基碳原子上的氢原子，生成相应酰卤。ClOHCCl2140-160ClClOC为了得到预期的为了得到预期的-卤代醛，一般可将醛转化成烯醇酯，卤代醛，一般可将醛转化成烯醇酯，然后再与卤素反应。然后再与卤素反应。 C4H9CHOC3H7-CCHOAc2OC3H7-CH=CH-OAcC3H7CHCHOAcOAc+Br2BrBrH+在少量在少量1 1，4-4-二氧六环存在下，于二氧六环存在下，于- -125 ，使醛与溴，使醛与溴和二氧六环的络合物反应和二氧六环的络合物反应Br2 ,OO(C2H5)2OCH3(CH2)4CH2CHOCH3(CH2)

43、4CHBrCHOOOOOBrBrCHOCHOBr2. 2. 卤代铜与醛反应，可以较高收率得到卤代铜与醛反应，可以较高收率得到-卤代醛卤代醛(CH3)2CHCHOCuCl2(CH3)2CClCHOCH3COCH3 / H2O二、二、烯醇和烯胺衍生物的卤化反应烯醇和烯胺衍生物的卤化反应OAcNBSOBrAcOOAcH2CAcOOBrH2CNBSOSiCH3CH3CH3ClSiCH3CH3CH3O+Et3NOSiOBrBr2OCH3N-78OCH3ClCH3ClCCCl3CCl3O+90%9% 三、羧酸或衍生物的三、羧酸或衍生物的-卤取代反应卤取代反应（1 1）机理：离子型亲电取代反应）机理：离子型

44、亲电取代反应 ( (同上同上) )（2 2）特点：）特点： 羧酸的羧酸的-氢原子的不够活泼氢原子的不够活泼 一般需将羧酸先转化成一般需将羧酸先转化成-氢原子活性较大氢原子活性较大的酰氯或酸酐，然后再用卤素或的酰氯或酸酐，然后再用卤素或 N-N-溴代丁二酰亚溴代丁二酰亚胺等卤化剂进行胺等卤化剂进行-卤代。卤代。RCH2COOHSOCl2RCH2COClBr2RCHBrCOClH2ORCHBrCOOH 还可以使羧酸在还可以使羧酸在催化量的三卤化磷或红磷催化量的三卤化磷或红磷的存的存在下与卤素反应在下与卤素反应 。CH3(CH2)3CH2COOHBr2 / PCl3CH3(CH2)3CH65-100

45、BrCOOH第四节第四节 卤素的置换反应卤素的置换反应学习内容：学习内容：学习卤化剂学习卤化剂SOXSOX2 2，HXHX，有机磷卤化物等对，有机磷卤化物等对醇羟醇羟基、酚羟基、羧羟基基、酚羟基、羧羟基的置换反应，以及其它官的置换反应，以及其它官能团化合物（能团化合物（卤化物、芳香重氮盐化合物卤化物、芳香重氮盐化合物）的）的卤置换反应，掌握各类卤化剂的反应特点和应卤置换反应，掌握各类卤化剂的反应特点和应用范围。用范围。1.1.卤素置换羟基卤素置换羟基R OHRXArOHArXRCOOHRCOX2.2.卤化物之间的卤素置换卤化物之间的卤素置换RXX= Cl、BrXRXX = F、IX概概 述述3

46、.3.卤素置换羧基卤素置换羧基RCOOAgX2RXAgXCO2X= BrI4.4.芳香重氮盐化合物的卤素置换反应芳香重氮盐化合物的卤素置换反应ArN2ClArXN2一、醇的置换反应一、醇的置换反应 1. 1. 醇与氢卤酸的反应醇与氢卤酸的反应ROHHXRXH2O(1) (1) 可逆反应可逆反应 使用醇或氢卤酸过量，并不断的将产物或生成使用醇或氢卤酸过量，并不断的将产物或生成的水从平衡混合物中移走，可使反应加速，产率提高。的水从平衡混合物中移走，可使反应加速，产率提高。去水剂包括：去水剂包括：H H2 2SOSO4 4、H H3 3POPO4 4、无水、无水ZnClZnCl2 2，CaClCaC

47、l2 2恒沸带水剂：苯、环己烷、甲苯、氯仿等恒沸带水剂：苯、环己烷、甲苯、氯仿等(2) 反应活性：反应活性： 醇：醇： 苄醇、烯丙醇苄醇、烯丙醇 叔醇叔醇 仲醇仲醇 伯醇伯醇 HXHX：HI HBr HClHI HBr HClROHHXRXH2O(3) 醇与碘的置换反应醇与碘的置换反应ROH + HIRI + H2ORI + HIRH + I2注：注：HI HI 有较强的还原性，易将反应生成的有较强的还原性，易将反应生成的碘代烃还原生成烃碘代烃还原生成烃醇的碘置换一般用醇的碘置换一般用 KI / HKI / H3 3POPO4 4 作为还原剂，作为还原剂，也可以用也可以用 I I2 2 / P

48、 / P 的办法的办法（4 4）醇的氯置换反应）醇的氯置换反应活性较大的叔醇、苄醇可直接用活性较大的叔醇、苄醇可直接用浓盐酸或浓盐酸或 HClHCl 气气体体，而伯醇常用，而伯醇常用 浓浓HClHCl -ZnCl -ZnCl2 2 进行反应。进行反应。CH3(CH2)2CH2OH浓HCl - ZnCl24hCH3(CH2)2CH2ClCCH3CH3H3CH2COHgas HClr.t. 15minCCH3CH3H3CH2CCl浓HCl-ZnCl2 : Lucas 试剂2. 2. 醇与氯化亚砜（醇与氯化亚砜（SOClSOCl2 2 ) ) 的反应的反应ROH + SOCl2RCl + SO2 +

49、 HCl优点：优点： 反应中生成的氯化氢和二氧化硫均反应中生成的氯化氢和二氧化硫均为气体，易挥发除去而无残留，经直接蒸馏为气体，易挥发除去而无残留，经直接蒸馏可得纯的卤化烃。可得纯的卤化烃。 （1 1）反应中加入少量有机碱（如吡啶）做催化剂。）反应中加入少量有机碱（如吡啶）做催化剂。可加快反应速度。可加快反应速度。OCH2OHSOCl2 ,Nr.t. 3-4hOCH2Cl（2 2）SOClSOCl2 2 与与DMFDMF（二甲基甲酰胺）合用，反应速度（二甲基甲酰胺）合用，反应速度和选择性均大大提高。和选择性均大大提高。HOHOOOSOCl2SOCl2 , DMF, 20 minClClOO不反

50、应 !(75%)3. 3. 醇与卤化磷的反应醇与卤化磷的反应R-OHPX3R OPXXR-XH PXXOH X+N-ClCH3-S-CH3NCS CH3SCH3HOOHClOH4 4 与其它卤化剂与其它卤化剂选择性的卤化选择性的卤化苄位与烯丙位苄位与烯丙位-OH-OHoNClEtBF42-氯 代 -3乙 基 苯 并 唑 四 氟 硼 酸 盐OSiR3HOHOOSiR3BrBroNClCOOMeCOOMeEtBF4构型反转Et4N+Br-/CH2Cl2二、酚羟基的卤素置换反应二、酚羟基的卤素置换反应 酚羟基的活性小，在醇置换反应中应用的酚羟基的活性小，在醇置换反应中应用的HXHX和和SOClSOC

51、l2 2均不能在酚的置换反应中有满意的效果。均不能在酚的置换反应中有满意的效果。 一般需用强卤化剂，一般需用强卤化剂， 如如 PClPCl5 5 PCl PCl5 5 / POCl / POCl3 3 的混合物的混合物, , 或有机磷卤化物。或有机磷卤化物。 活性：活性： PClPCl5 5 POCl POCl3 3 POCl POCl3 3 活性弱，可用于杂环化合物的活性弱，可用于杂环化合物的卤置换反应。卤置换反应。（1 1） PClPCl5 5与酚羟基的卤置换反应温度不宜过高与酚羟基的卤置换反应温度不宜过高 原因：原因：PClPCl5 5受热易离解，温度越高，离受热易离解，温度越高，离解程

52、度越大，置换能力越低。解程度越大，置换能力越低。 PCl5PCl3 + Cl2（2 2）缺电子杂环上羟基的卤置换反应相对比较容）缺电子杂环上羟基的卤置换反应相对比较容易。如易。如喹啉喹啉环上羟基的卤置换。环上羟基的卤置换。NOHCH3PCl5 或 POCl3NClCH3（3 3）置换活性较小的酚羟基，可使用）置换活性较小的酚羟基，可使用有机磷卤化有机磷卤化物物。这些试剂沸点较高，可在较高温度和不加压的。这些试剂沸点较高，可在较高温度和不加压的条件下进行卤化。条件下进行卤化。OHClPh3PBr2200 BrCl三、醚的卤置换反应三、醚的卤置换反应氢卤酸氢卤酸(HI(HI、KI/HKI/H3 3POPO4 4、HBrHBr) )、路易斯酸、路易斯酸(BF(BF3 3、BBrBBr3 3、BClBCl3 3) )等。直链醚很难发生此反应，主要是环醚和芳基烷基醚。等。直链醚很难发生此反应，主要是环醚和芳基烷基醚。 OHIH3PO4ICH2CH2CH2CH2IHBr/ H2SO4OKIH3PO4I(CH2)5IBr(CH2)5Br四、羧酸羟基的卤置换反应四、羧酸羟基的卤置换反应RCOOHRCOXPX5 或 (PX3 POX3 SOX2) a. a. 羧酸的卤置换反应活性顺序：羧酸的卤置换反应