精细有机合成单元反应 与合成设计 第二章

1、石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院第二章第二章 卤化反应卤化反应石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院本章主要内容了解卤化的定义了解卤化的定义掌握卤加成反应掌握卤加成反应掌握芳环上的取代反应的机理及掌握芳环上的取代反应的机理及 工艺实例分析工艺实例分析掌握芳烃的侧链氯化掌握芳烃的侧链氯化氟化、溴化和碘化的了解氟化、溴化和碘化的了解烷烃的取代卤代烷烃的取代卤代卤素置换已有取代基卤素置换已有取代基石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院第二章第二章 卤化反应卤化反应常见的卤代物是氯衍生物。常见的卤代物是氯衍生物。 从广义上讲，向有机化合物分子中碳原从广义上讲，向有机化合物分子中

2、碳原子上引入卤素原子的反应，叫做子上引入卤素原子的反应，叫做“卤化卤化”，根据引入分子的不同，可分为氟化、氯化、根据引入分子的不同，可分为氟化、氯化、溴化、碘化等。溴化、碘化等。石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院卤化的目的：卤化的目的：制备卤素衍生物作为重要的合成中间体制备卤素衍生物作为重要的合成中间体引进卤素以改进性能引进卤素以改进性能通过卤素的转换制备含有其它取代基的衍生物通过卤素的转换制备含有其它取代基的衍生物ClNO2乙氧基化OC2H5NO2ClNO2NH3氨解NH2NO2NH4Cl石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院卤化剂：卤化剂： 卤素、盐酸和氧化剂（空气中的氧、

3、次氯酸钠、卤素、盐酸和氧化剂（空气中的氧、次氯酸钠、氯酸钠）、金属和非金属的卤化物（如三氯化铁、氯酸钠）、金属和非金属的卤化物（如三氯化铁、五氯化磷等）；五氯化磷等）；SOCl2、光气、卤胺（、光气、卤胺（RNHCl）、）、卤酰胺（卤酰胺（RSO2NHCl）等）等卤化反应类型：卤化反应类型： 取代卤化（核上取代、侧链取代）、加成卤化取代卤化（核上取代、侧链取代）、加成卤化和卤素置换已有取代基（羟基、磺基、硝基、重和卤素置换已有取代基（羟基、磺基、硝基、重氮基）。氮基）。石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院2.1 卤加成反应卤加成反应 一、卤素与烯烃的加成一、卤素与烯烃的加成 烯烃的加成

4、反应是亲电加成反应。常见烯烃的加成反应是亲电加成反应。常见亲电试剂有：亲电试剂有： Br2、Cl2、HBr、HCl、HOBr、HOCl、H2SO4、HCN 、H2O 等。等。石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院 烯烃易与烯烃易与Cl2或或Br2发生加成反应，生成邻发生加成反应，生成邻二卤代烷。如将乙烯或丙烯通入二卤代烷。如将乙烯或丙烯通入Br2/CCl4溶液溶液中，反应可以很快完成。中，反应可以很快完成。CH3CHCH2Br2CH3CH CH2BrBr1. 烯烃与卤素的加成反应烯烃与卤素的加成反应石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院c c c c c c +R1R2R3R4R1

5、R2R4R3R3R4R2R1反 向+-R1R2R4R3R3R4R2R1正 向+- c c c c- 机机 理理 :石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院亲电加成反应机理示意亲电加成反应机理示意-+BrBrCH2CH2第一步+-BrBrCH2CH2慢 异裂CH2CH2Br+第二步快Br-CH2CH2BrBr溴离子翁钅 络络合合物物+-+2石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院CH3HCH3H+Br2BrCH3HCH3H+ Br(a)(b)(a)(b)CH3HCH3HBrBrCH3HCH3HBrBrCH3HBrBrHCH3CH3BrHHBrCH3立立体体化化学学问问题题石河子大学化学化

6、工学院石河子大学化学化工学院CH2=CH2 (CH3)2C=CH2 HOOCCHCHCOOH比较下面六个化合物的活性(CH3)2C=C(CH3)2 CH3CH=CH2 CH2=CHCNCCArHCH3HBr2CCArHCH3HBrCCArHCH3HBrBr石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院影响反应的主要因素影响反应的主要因素烯键邻近基团烯键邻近基团 卤素活泼性卤素活泼性CH2=CH2 (CH3)2C=CH2 HOOCCHCHCOOH比较下面六个化合物的活性(CH3)2C=C(CH3)2 CH3CH=CH2 CH2=CHCN 由于由于Cl+的亲电性比的亲电性比Br+强，所以氯与烯烃的加

7、成反应速强，所以氯与烯烃的加成反应速度比溴快，但选择性比溴差。度比溴快，但选择性比溴差。石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院溶媒：溶媒：CH2Cl2、CHCl3 、CCl4、CS 2 、CH3COOC2H5等惰性溶剂。等惰性溶剂。 非水介质：非水介质：浓硫酸、氯磺酸、三氯化磷、浓硫酸、氯磺酸、三氯化磷、三氯氧磷、四氯化钛、四氯化碳、二氯乙烷、三氯氧磷、四氯化钛、四氯化碳、二氯乙烷、氯苯、邻二氯苯、醋酸氯苯、邻二氯苯、醋酸 水介质：水介质：氯苯、邻二氯苯、硝基苯等氯苯、邻二氯苯、硝基苯等石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院HC CH2C6H5Br2/CH3COOH,LiBr25C

8、H2BrC6H5HCBrCH2BrC6H5HCOCOCH3+Br2/CH3COOHCH2BrC6H5HCBrCH2BrC6H5HCOCOCH3+84%16%68%-80%20%-32%石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院 温度：温度： 反应温度一般不宜太高，如烯烃与氯的加成，反应温度一般不宜太高，如烯烃与氯的加成，需控制在较低的反应温度下进行，以避免取代等需控制在较低的反应温度下进行，以避免取代等副反应的发生。副反应的发生。石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院2卤素与烯烃的自由基加成卤素与烯烃的自由基加成 由于反应条件的不同，卤素与烯烃的加由于反应条件的不同，卤素与烯烃的加成可

9、分为成可分为离子型和自由基型离子型和自由基型两种，后者通常两种，后者通常为光或自由基引发剂催化。为光或自由基引发剂催化。 游离基加成卤化是卤化剂在光的激发、或游离基加成卤化是卤化剂在光的激发、或高温、或在引发剂的存在下，首先生成卤原子高温、或在引发剂的存在下，首先生成卤原子游离基，然后与双键发生加成反应。其反应历游离基，然后与双键发生加成反应。其反应历程是：程是：石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院Cl2H2CCH2ClH2CCH2ClH2CH2C2Cl引发终止连锁ClClH2CCH2ClH2CCH2ClCl2ClClH2CCH2ClClH2CCH2ClClH2CCH22CH2CH2C

10、lClClCl2石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院 3卤素与丙二烯和共轭双烯的加成卤素与丙二烯和共轭双烯的加成 丙二烯和共轭双烯与溴或氯的反应，往往丙二烯和共轭双烯与溴或氯的反应，往往得到比较复杂的反应混合物。在这些反应中任得到比较复杂的反应混合物。在这些反应中任何初始生成的烯丙基卤化物都可能发生烯丙基何初始生成的烯丙基卤化物都可能发生烯丙基重排反应。重排反应。C CH2(H3C)2CCl2,O2,环己烷H2CCCH3CCH2Cl82%-90%石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院H2CC CHCH3CH2Br2,CHCl325CCH3BrH2CBrCH CH2CHCH3BrH

11、2CCCH2Br+H2CCCH3CHCH2BrBr14%81%5%石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院二、卤素与炔烃的加成二、卤素与炔烃的加成卤素与炔烃的加成反应分两步进行，第一步主要卤素与炔烃的加成反应分两步进行，第一步主要生成二卤烯烃。第二步生成四卤代烷。生成二卤烯烃。第二步生成四卤代烷。氯与炔烃的加成，多半为光催化的自由基反应。氯与炔烃的加成，多半为光催化的自由基反应。溴与炔烃的加成一般属离子型亲电加成反应，溴与炔烃的加成一般属离子型亲电加成反应，该该反应容易控制，产物主要为反式二溴代烯烃。反应容易控制，产物主要为反式二溴代烯烃。石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院C-C

12、H3CphC-CH3CphCCphC-CH2OHCBrBrClClCH3Br2LiBrCl2CCIHCH2OHII2石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院RHCCH2HXRXHCCH3QCCH慢CCHXCCHX 卤化氢与碳卤化氢与碳-碳双键的加成，是分两步进行的。首碳双键的加成，是分两步进行的。首先是质子对分子进行亲电进攻，第二步生成一个卤代先是质子对分子进行亲电进攻，第二步生成一个卤代化合物化合物. 在反应中加入路易斯酸（在反应中加入路易斯酸（A1Cl3或或FeCl3），将使），将使反应速度加快。例如反应速度加快。例如三、卤化氢与烯烃的加成三、卤化氢与烯烃的加成1 卤化氢的亲电加成卤化

13、氢的亲电加成石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院 当烯烃有给电子基时，对反应有利。当烯烃当烯烃有给电子基时，对反应有利。当烯烃上带存强的吸电性取代基，如上带存强的吸电性取代基，如-COOH、-CN、-CF3、-N+(CH3)3时，使烯烃的时，使烯烃的电子云间取代电子云间取代基方向转移，与卤化氢加成时质子加到带有负基方向转移，与卤化氢加成时质子加到带有负电荷的亚甲基碳原子上，而卤素加到带有正电电荷的亚甲基碳原子上，而卤素加到带有正电荷的亚甲基碳原子上。荷的亚甲基碳原子上。石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院CHCH2H XH2CCH2YYXCOOHCNCF3N(CH3)3Y= 因

14、此，它们的加成方向正与马尔科因此，它们的加成方向正与马尔科夫尼科夫规则相反。夫尼科夫规则相反。石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院CCR1R2R4R3CCR1R2R4R3HXCCR1R2R4R3XHHX+HClCl石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院CH3-CH=CH2CH2-CHCH3ClHCl只 有 HBr有反 马 氏 规 则Ph-CH=CH2HBrHBrH2O2或光照Ph-C-CH3Ph-CH2CH2BrBr反马氏规则石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院烷氧基自由基烷氧基自由基ROOR均裂RO2ROHBrROHBrBrHBrBr( 次 )HBrBrBr( 主 )B

15、r2 卤化氢的游离基加成卤化氢的游离基加成石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院H3CHCCH2或引发剂HBrhvClH2CHCCH2或引发剂HBrhvClH2CH2CCH2BrCHCH3HC或引发剂HBrhvCH2CH3HCBrBr石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院HBrHBr光+CCBrRRHH+CCRRHHBrCCRHHHBrBrHHBrw例如：例如：石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院 对双键加成的卤化剂，除卤化氢以外，还对双键加成的卤化剂，除卤化氢以外，还有有次卤酸、次卤酸、N-卤代酰胺和卤烷卤代酰胺和卤烷。这三类化合物。这三类化合物对双键的加成反应都是对双键

16、的加成反应都是亲电加成亲电加成反应。第一步反应。第一步都属于亲电进攻。因此在质子酸、路易士酸催都属于亲电进攻。因此在质子酸、路易士酸催化下能使反应加速。化下能使反应加速。四、四、 其他卤化物对双键的加成其他卤化物对双键的加成石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院次氯酸的加成次氯酸的加成 次氯酸水溶液与乙烯或丙烯的加成是十分次氯酸水溶液与乙烯或丙烯的加成是十分典型的例子。生成的典型的例子。生成的-氯乙醇氯乙醇和氯丙醇都是十和氯丙醇都是十分重要的有机化工原料，可用以制取环氧乙烷分重要的有机化工原料，可用以制取环氧乙烷和环氧丙烷。和环氧丙烷。 H3CHCCH2Cl2H2OHOClHCl2HOC

17、l2H3CHCCH2ClOHH3CHCCH2OHCl石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院H3CHCCH2ClOHH3CHCCH2OHCl2H3CHCCH2OH2O2CaCl2 次卤酸很不稳定，极易分解，需现用现制。次卤酸很不稳定，极易分解，需现用现制。次氯酸、次溴酸可用氯气或溴素与中性或含汞次氯酸、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制得，也可直接用次氯盐的碱性水溶液反应而制得，也可直接用次氯酸盐或次氯酸叔丁酯在中性或弱酸性条件下与酸盐或次氯酸叔丁酯在中性或弱酸性条件下与烯烃反应，合成烯烃反应，合成-氯代醇。氯代醇。石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院CH3CH

18、 CHCH3Ca(ClO)2CH3COOHCH3CHCHCH3ClOH55%CCH2RR(CH3)3COClAcOH/H2OC CH2ClRROHCH3CH CH2+ I2KIO3,H2SO4H2O,50H3CHC CH2IOHCH3CHCH2OHI+92%石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院N-卤代酰胺与烯烃的加成卤代酰胺与烯烃的加成 在酸催化下，在酸催化下，N-卤代酰胺卤代酰胺包括包括N-溴溴(氯氯)代丁二酰亚胺代丁二酰亚胺NBS(NCS)、N-溴溴(氯氯)代乙酰胺代乙酰胺NBA(NCA)、氯代脲素等、氯代脲素等与烯烃加成，是制备与烯烃加成，是制备-卤代醇的又一重要方法。卤代醇的又

19、一重要方法。该法具有高度的立该法具有高度的立体选择性，产率高，纯度好，且反应温和，操体选择性，产率高，纯度好，且反应温和，操作方便。作方便。HC CH2C6H525CNBrCOOH2OC6H5CHCH2BrOH82%石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院ClNHCNH2AcOH/H2OOHOCl52%-56%10-70C COHBrCH3H(H3C)3CHC CHCH3(H3C)3CHNBS/H2O/(CH3)2SO石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院2.2 卤取代反应卤取代反应一、烷烃的卤取代反应一、烷烃的卤取代反应 卤化试剂有氯、溴、硫酰氯、磺酰氯、次卤化试剂有氯、溴、硫酰氯

20、、磺酰氯、次卤酸叔丁酯、卤酸叔丁酯、N-卤代仲胺、卤代仲胺、N-溴代丁二酰亚溴代丁二酰亚胺胺(NBS)等。等。 卤素的反应选择性卤素的反应选择性BrCl。次卤酸叔丁。次卤酸叔丁酯、酯、N-卤代仲胺、卤代仲胺、N-溴代丁二酰亚胺等的选溴代丁二酰亚胺等的选择性均好于卤素。择性均好于卤素。石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院CH3CH2CH3 + Cl2hvN2ClCH2CH2CH3 + CH3CHClCH315 : 1 1 : 3.9CH3CH2CH3 + Br2hvN2BrCH2CH2CH3 + CH3CHBrCH315 : 1 1 : 82石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院

21、烯丙位和苄位氢原子的化学性质比较活烯丙位和苄位氢原子的化学性质比较活泼，在高温、光照或自由基引发剂的存在泼，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。下，容易发生卤取代反应。CH2=CH-CH3CH2=CH-CH2BrNBSAr-CH3Ar-CH2BrNBS烯丙位烯丙位苄苄 位位二、烯丙位或苄位氢的卤取代反应二、烯丙位或苄位氢的卤取代反应石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院NOOXX+CH3-CH=CH-RCH2-CH=CH2-RHXXCH2-CH=CH-R+NOOXNOOX+hor过 氧 化 物CH3(CH2)3CH=CH-CH3CH3-(CH2)2-CH-CHBrNB

22、S/(PhCO)2O2CCl4/ , 2hCHCH3机理（自由基机理（自由基)石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院HCCH3CHCHBrCHCHClNBSNCS/CH3CH2BrNBSNCSCH2ClCH2CH2CH3CHCH2CH3NBSBr石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院NCH3NCH2ClNCH2BrNBSNCS+CH2CH2COOHCHCH2COOHBrNBS石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院R - C - C H3OR - C - C H2B rOB r2亲电取代反应三、羰基三、羰基-位氢的卤代反应位氢的卤代反应 羰基羰基-H比较活泼，在酸比较活泼，在酸

23、(包括路易斯酸包括路易斯酸)或碱或碱(无机碱或有机碱无机碱或有机碱)催化下，可被卤原子催化下，可被卤原子取代，生成取代，生成-H卤代碳基化合物。卤代碳基化合物。石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院CCHOH快C COHCCXOX2快CCHOHCCHOHB酸催化机理慢X-XCCHOOH慢CCOCCXOX2快碱催化机理OH石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院O2NC-CH3OO2NC-CH2BrOHBrBr2+氯霉素的制备OCH3OCH3BrBr2OCH3OCH3ClSO2Cl2SOOClClSOClCl二氯硫酰氯化亚砜石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院(CH3)3CCO

24、CH3(CH3)3CCOCBr3(CH3)3CCOOHHCBr3Br2/NaOH71%-74%C CH2CH3H3COC CHCH3H3COBrBr2石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院CH2COOHRCHCOOHRXCH COOHCH C-BrOBr2/PPH3CH3CCOOHBrBr2羧酸羧酸-H-H卤代反应卤代反应 由于羧酸的由于羧酸的-H不够活泼，因此，一般不够活泼，因此，一般是先将羧酸转化成是先将羧酸转化成-氢原于活性较大的酰氯氢原于活性较大的酰氯或酸酐，然后再用卤素或或酸酐，然后再用卤素或N-溴代丁二酰亚胺溴代丁二酰亚胺等卤化试剂进行等卤化试剂进行-卤代。卤代。石河子大学化

25、学化工学院石河子大学化学化工学院四四 芳环上的取代氯化芳环上的取代氯化（一）（一） 反应理论反应理论1. 催化剂存在下氯气的氯化催化剂存在下氯气的氯化 在路易斯酸（如金属卤化物三氯化铁、三氯化在路易斯酸（如金属卤化物三氯化铁、三氯化铝、二氯化锰、二氯化锌、四氯化锡、四氯化钛等）铝、二氯化锰、二氯化锌、四氯化锡、四氯化钛等）存在下，芳环可实现环上取代氯化。存在下，芳环可实现环上取代氯化。Cl2FeCl3FeCl4ClClFeCl4HClCl-络合物ClClHHFeCl4FeCl3HCl石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院2. 以硫酸为催化剂的反应历程以硫酸为催化剂的反应历程ClHClCl

26、-络合物ClHH2SO4HClHHCl2HSO4+-石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院 以碘为催化剂是通过氯化碘分解出的碘正离子与以碘为催化剂是通过氯化碘分解出的碘正离子与氯气作用，促使生成氯正离子氯气作用，促使生成氯正离子(Cl+)和氯化碘和氯化碘(ICl)，以此反复进行。以此反复进行。HClCl-络合物ClHHClHClI2Cl22ICl()IClClIClICl2ICl3 以碘为催化剂的反应历程以碘为催化剂的反应历程石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院H2OCl2HOClHClHOClH快H2 OCl慢H2 OClClH2O+HClCl-络合物ClH4. 以次卤酸为催化

27、剂的反应历捏以次卤酸为催化剂的反应历捏 这类反应历程，可以认为是反应中有质子存在，这类反应历程，可以认为是反应中有质子存在，促使生成卤正离子而加速了反应的进行。促使生成卤正离子而加速了反应的进行。 由于苯环上的取代氯化反应是典型的亲电取代反应。由于苯环上的取代氯化反应是典型的亲电取代反应。因此，苯环上有吸电子基团存在时，反应较难进行，常因此，苯环上有吸电子基团存在时，反应较难进行，常需要加入催化剂。而当苯环上有给电子基团时，反应容需要加入催化剂。而当苯环上有给电子基团时，反应容易进行，有的甚至可以不需要催化剂。易进行，有的甚至可以不需要催化剂。 石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院 溴

28、化的反应历程与氯化基本相同。催化剂溴化的反应历程与氯化基本相同。催化剂可可用铁、镁、锌等金属的溴化物或碘。溴化时，用铁、镁、锌等金属的溴化物或碘。溴化时，常常常加入氧化剂（氯酸钠、次氯酸钠等）来氧化常加入氧化剂（氯酸钠、次氯酸钠等）来氧化反反应中生成的溴化氢，以充分利用溴素。应中生成的溴化氢，以充分利用溴素。Br2BrHBr2NaOClHBrBr2NaClH2O5 溴化的反应历程溴化的反应历程石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院SO2Cl2ClSO2-+Cl+Cl-+SO2二氯硫酰也可提供氯正离子而具有催化作用二氯硫酰也可提供氯正离子而具有催化作用石河子大学化学化工学院石河子大学化学化

29、工学院K1K2K3芳环上的氯化反应属于连串反应。芳环上的氯化反应属于连串反应。 ClHClCl2ClCl2ClHClClClClCl2ClCl2HClk1k2k3石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院 在芳环的卤化反应中，一卤化后，由于产物对亲在芳环的卤化反应中，一卤化后，由于产物对亲电取代反应仍具有相当的活泼性，使二卤化反应比电取代反应仍具有相当的活泼性，使二卤化反应比较容易进行。从下表中可知：较容易进行。从下表中可知： 反应类型反应类型硝化硝化磺化磺化氯化氯化k1 1k2105107103104101苯在硝化、磺化、氯化中苯在硝化、磺化、氯化中k1/k2值的比较值的比较石河子大学化学

30、化工学院石河子大学化学化工学院6. 芳香氯化物的异构化芳香氯化物的异构化ClClClClCat.heat 在催化剂三氯化铝和氯化氢存在下，邻、在催化剂三氯化铝和氯化氢存在下，邻、对二氯苯混合物经对二氯苯混合物经160加热能生成含有加热能生成含有54%间间二氯苯、二氯苯、16%邻二氯苯和邻二氯苯和30%对二氯苯的平衡对二氯苯的平衡混合物。混合物。石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院（二）（二） 影响因素影响因素（1） 氯化深度氯化深度氯苯的用途比二氯苯大。氯苯的用途比二氯苯大。石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院（2） 反应介质反应介质A 水水B 无机溶剂无机溶剂 如硫酸等如硫酸

31、等C 有机溶剂有机溶剂 如氯苯，乙酸等如氯苯，乙酸等 在反应温度下为液态的芳烃，可以在催化剂存在在反应温度下为液态的芳烃，可以在催化剂存在条件下，直接进行卤化反应，一般不需用其他反应介条件下，直接进行卤化反应，一般不需用其他反应介质，或可以认为是以反应物本身为介质而直接卤化。质，或可以认为是以反应物本身为介质而直接卤化。 若有机原料为固体则将根据物料的性质、反应的若有机原料为固体则将根据物料的性质、反应的难易，选择合适的介质。难易，选择合适的介质。石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院(3)操作方式操作方式 苯的氯化有间歇法和连续法。苯的氯化有间歇法和连续法。n 间歇法是往反应器中加入苯

32、，然后通入氯气，间歇法是往反应器中加入苯，然后通入氯气，直到反应物中苯、氯苯和多氯苯的比率达到规定数直到反应物中苯、氯苯和多氯苯的比率达到规定数值为止；值为止；n 连续法生产时，氯气和苯连续地进入反应器，连续法生产时，氯气和苯连续地进入反应器，并自反应器连续地流出达到规定成分的反应产物，并自反应器连续地流出达到规定成分的反应产物，连续法又有单级塔式、多级槽式之分。多级槽式连连续法又有单级塔式、多级槽式之分。多级槽式连续是在每一级氯化器中都通入新鲜的氯气。在同样续是在每一级氯化器中都通入新鲜的氯气。在同样条件下，三种操作方式所得氯化液组成见表中。条件下，三种操作方式所得氯化液组成见表中。石河子大

33、学化学化工学院石河子大学化学化工学院氯化方式氯化方式未反应的未反应的苯，苯，%氯苯，氯苯，%二氯苯，二氯苯，%氯苯氯苯/二氯苯二氯苯间歇间歇63.235.2-35.41.4-1.622-25多级槽式多级槽式63.234.42.414.3单级塔式单级塔式63-6632.9-35.61.1-1.425-30 不同氯化方式对产物组成的影响不同氯化方式对产物组成的影响石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院（4） 原料纯度原料纯度 在苯的氯化反应中，一般不希望原料中含有其他杂在苯的氯化反应中，一般不希望原料中含有其他杂质，特别是质，特别是噻吩噻吩。因为它容易与催化剂作用，生成黑色。因为它容易与催化

34、剂作用，生成黑色沉淀，使催化剂失效。而且，生成的产物在精制中，又沉淀，使催化剂失效。而且，生成的产物在精制中，又会放出氯化氢气体，腐蚀精馏塔。会放出氯化氢气体，腐蚀精馏塔。SCl2SClClClClClClHClSClClClCl石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院 此外，在有机原料中还不希望含有水分。因为水此外，在有机原料中还不希望含有水分。因为水与反应生成的氯化物作用生成盐酸，它对催化剂三氯化与反应生成的氯化物作用生成盐酸，它对催化剂三氯化铁的溶解度大大超过有机物对三氯化铁的溶解度。铁的溶解度大大超过有机物对三氯化铁的溶解度。 水的存在会大大降低有机物中催化剂三氯化铁的浓水的存在会

35、大大降低有机物中催化剂三氯化铁的浓度，使反应速度减慢。实验证明，苯中的含水量大于千度，使反应速度减慢。实验证明，苯中的含水量大于千分之三时，氯化反应将不能进行。分之三时，氯化反应将不能进行。 石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院 芳环上带有较强的供电子基团，一般不用催化剂。芳环上带有较强的供电子基团，一般不用催化剂。 对活泼性较低的芳烃的卤化，一般金属卤化物作催对活泼性较低的芳烃的卤化，一般金属卤化物作催化剂。化剂。 对不活泼的芳烃的直接卤化，则要求有强烈的卤化对不活泼的芳烃的直接卤化，则要求有强烈的卤化条件和催化剂，一般采用浓硫酸、碘或氯化碘作为催化剂。条件和催化剂，一般采用浓硫酸、

36、碘或氯化碘作为催化剂。 石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院Cl2Sb2S3苯磺酸2050度ClCl2HCl 有一些催化剂，还能起到改变异构物组成的作用。有一些催化剂，还能起到改变异构物组成的作用。 如在苯氯化制取二氯苯时，加入适当的定向催化剂如在苯氯化制取二氯苯时，加入适当的定向催化剂苯磺酸或三硫化二锑，可以使对苯磺酸或三硫化二锑，可以使对-二氯苯得到较高的收二氯苯得到较高的收率。率。石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院 （三）芳烃的侧链氯化（三）芳烃的侧链氯化C6H5CH3Cl2光C6H5CH2ClCl2光C6H5CHCl2Cl2光C6H5CCl3引入苄基的引入苄基的试剂试

37、剂苄醇苄醇苯甲醛苯甲醛苯甲酰氯苯甲酰氯三氟甲基苯三氟甲基苯石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院1 反应理论反应理论（1）反应历程）反应历程自由基反应：自由基反应：A 链引发链引发光照、高温、引发剂光照、高温、引发剂BPO、AIBNnmCl22Cl100 以上60100COOCOOCOOCO2NNCCCNCH3CH3CNCH3H3C60100CCNCH3H3C2N2石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院B 链增长链增长RHXRHXHCXXHCCHXRX2RXXCX2XCX石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院C 链终止链终止XRRXX2器壁或填料X2RCH2CH22RCH2C

38、H2CH2CH2RRCH2CH22RHCCH2RCH2CH2RXO2XO2XX2O2石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院CH3CH2ClCHCl2CHCl2Cl2HClCl2HClCl2CCl3HClCH2Cl一氯苄二 氯苄三氯苄100 以上光照100 以上光照，加引发剂1102 甲苯的侧链氯化甲苯的侧链氯化反应避免金属存在，否则将会导致环上取代氯化。反应避免金属存在，否则将会导致环上取代氯化。 乙苯、异丙苯或者高级烷基苯类在高温下都可发乙苯、异丙苯或者高级烷基苯类在高温下都可发生生a a氢的取代氯化。氢的取代氯化。石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院 通过控制氯化液相对密度来

39、控制氯化深度：要得到通过控制氯化液相对密度来控制氯化深度：要得到一氯代物，可控制相对密度低于一氯代物，可控制相对密度低于1.06；二氯代物，则低；二氯代物，则低于于1.281.29，三氯代物，相对密度控制高达，三氯代物，相对密度控制高达1.381.39。 在氯化反应中，产品的组成随着氯化反应深度的在氯化反应中，产品的组成随着氯化反应深度的变化而变化。氯化深度越高，多氯化物组成越高。变化而变化。氯化深度越高，多氯化物组成越高。 石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院3 氯甲基化氯甲基化+CH2O + HClCH2Cl+H2OZnCl2无水CH2O + HClH2C=O+HCl-H2C+-O

40、HCl- 常用的氯甲基化剂有甲醛或多聚甲醛及氯化氢。常用的氯甲基化剂有甲醛或多聚甲醛及氯化氢。质子酸（如盐酸、硫酸、磷酸等）及路易斯酸（如氯质子酸（如盐酸、硫酸、磷酸等）及路易斯酸（如氯化锌），反应常常使芳烃过量以防止多氯甲基化，当化锌），反应常常使芳烃过量以防止多氯甲基化，当催化剂用量过大和温度过高时，可导致副产物二芳基催化剂用量过大和温度过高时，可导致副产物二芳基甲烷的生成。甲烷的生成。 当芳环上有给电子基时，有利于氯甲基化；当环当芳环上有给电子基时，有利于氯甲基化；当环上有吸电子取代基时，则不利于氯甲基化反应。上有吸电子取代基时，则不利于氯甲基化反应。石河子大学化学化工学院石河子大学化学

41、化工学院+CH2O + HCl+CH2ClH2OHOAc, 85% H3PO4+ 2CH2O + 2HCl+ 2H2OCH3H3CCH3H3CCH2ClClH2C石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院2.3 卤素置换已有取代基卤素置换已有取代基2.3.1 卤素置换羟基卤素置换羟基（1）卤素置换醇羟基）卤素置换醇羟基ROH +HXRX + H2O醇羟基活性大小：叔羟基醇羟基活性大小：叔羟基 仲羟基仲羟基 伯羟基伯羟基氢卤酸活性大小：氢卤酸活性大小：HI HBr HCl HFA 氢卤酸氢卤酸B 氯化亚砜氯化亚砜COHSOCl2C OSOCl + HClC Cl + SO2石河子大学化学化工学

42、院石河子大学化学化工学院（2）卤素置换酚羟基）卤素置换酚羟基OH+PCl5Cl+ POCl3+ HCl（3）卤素置换羧羟基）卤素置换羧羟基COOHPCl5 / CS2N(CH3)2r.t. 2hCOClN(CH3)2三氯化磷的活性较小，仅适用于脂肪羧酸仲羟基的置换三氯化磷的活性较小，仅适用于脂肪羧酸仲羟基的置换石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院COOHO2NSOCl2 , (DMF)90oC - 95oCCOClO2N 氯化亚砜也是制备酰氯的优良反应剂，反应生成氯化亚砜也是制备酰氯的优良反应剂，反应生成的的HCl、SO2易于产物分离。氯化亚砜的活性液不大，易于产物分离。氯化亚砜的活性

43、液不大，但若加入少量的催化剂（路易斯酸或但若加入少量的催化剂（路易斯酸或DMF等）则活性等）则活性增大。增大。石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院2.3.2 卤素置换芳环上硝基、磺基、重氮基卤素置换芳环上硝基、磺基、重氮基（1）氯置换硝基）氯置换硝基该反应是自由基反应该反应是自由基反应Cl22ClArNO2+ClArCl+NO2Cl2NO2+NO2Cl+ Cl（2）氯置换磺基）氯置换磺基OOSO3K3+ NaClO3+ 3HClOOCl396oC-98oC石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院（3）卤素置换重氮基）卤素置换重氮基ArN2+X-CuX/HXArX + N2( X =

44、 Br, Cl )桑德迈尔反应桑德迈尔反应当芳环上有其它吸电子基存在时，有利于反应当芳环上有其它吸电子基存在时，有利于反应NO2CHO(1) Zn/HCl(2) NaNO2 / HClN2+Cl-CHOCuCl / HClClCHOSO3H NH2 NaNO2 / HClSO3H N2+Cl-CuCl / HClSO3H Cl石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院2.3.3 氟化、溴化、碘化氟化、溴化、碘化1 氟化氟化（1）直接）直接 氟化氟化 氟常以自由基形式直接氟化，例如，用氮和氦氟常以自由基形式直接氟化，例如，用氮和氦稀释的气体氟与苯的稀释的气体氟与苯的6乙腈溶液在乙腈溶液在-35

45、oC反应，得反应，得到氟苯和间位、邻位和对位二氟苯的混合物，其组到氟苯和间位、邻位和对位二氟苯的混合物，其组成大致为成大致为60：1：4：5补充补充石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院（2）卤素的亲核置换（卤素交换反应）卤素的亲核置换（卤素交换反应）ClNO2NO2KF200oCFNO2NO2+ KClClClNO2KF/DMF100oC, 14hClFClNO2Cl石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院CCl3SbF3190oCCF3CCl3HF75oCCF3CCl3HF100oC-110oCCF3ClCl2.5MPa催化剂：催化剂：SbCl5CF3ClCF3CF3石河子大学化学化工学院石河子大学化学化工学院上述含氟化合物经硝化，还原等反应得到偶氮染料的重要中间体上述含氟化合物经硝化，还原等反应得到偶氮染料的重要中间体CF3NH2ClCF3NH2ClCF