医学有机化学-第六章卤代烃

1、国家卫生和计划生育委员会“十二五”规划教材全 国 高 等 医 药 教 材 建 设 研 究 会 规 划 教 材全国中医药高职高专院校教材有机化学有机化学供中药等专业用第六章 卤代烃湖南中医药高等专科学校 喻祖文学习要点1.卤代烃的定义、分类、命名和理化性质2.扎伊采夫（Saytzeff）规则；卤代烃中双键位置对卤素活泼性的影响第六章 卤代烃制作：喻祖文制作：喻祖文 审校：王志江审校：王志江 卤代烃是指烃分子中的氢原子被卤原子取代得到的化合物。卤原子X是卤代烃的官能团，常见的卤代烃是氯代烃、溴代烃和碘代烃 第一节 卤代烃的分类和命名 第二节 卤代烃的性质 第三节 重要的卤代烃制作：喻祖文制作：喻祖

2、文 审校：王志江审校：王志江 制作：喻祖文制作：喻祖文第一节 卤代烃的分类和命名一、卤代烃的分类按卤原子连接的烃基种类饱和卤代烃不饱和卤代烃芳香族卤代烃按卤原子连接的碳原子的类型 伯卤代烃: 仲卤代烃: 叔卤代烃: 按所含卤原子的数目一卤代烃二卤代烃多卤代烃按卤代烃分子中卤 原子的不同 氟代烃 氯代烃溴卤烃 碘代烃制作：喻祖文制作：喻祖文（一）普通命名法对于简单的卤代烃，可用普通命名法命名。即按卤原子相连的烃基来命名，称为卤某烃，或某基卤二、卤代烃的命名CH3BrCH3CH2CH2CH2 ClCH3CHCH3CH2 Cl溴溴甲甲烷烷 氯氯代代正正丁丁烷烷 氯氯代代异异丁丁烷烷 （甲甲基基溴溴）

3、 （正正丁丁基基氯氯） （异异丁丁基基氯氯） BrCH2 CH CH2 Br C6H5 CH2 Br CH3 CH CH3 烯烯丙丙基基溴溴 苄苄基基溴溴（溴溴苄苄） 异异丙丙基基溴溴 制作：喻祖文制作：喻祖文（二）系统命名法对于较复杂的卤代烃，应采用系统命名法，以相应的烃为母体，将卤原子当作取代基，命名的基本原则与烃类似。选择连有卤原子的碳在内的最长碳链作为主链，编号则采用位次和最小原则。取代基的位次和名称按“次序规则”优先基团在后的原则排列在烃名称前面CH2CH3ClCH3BrClClC Cl lCH3 CH CH CH3 CH3 CH CH CH3 CH3CH2C CH2 CHCH34

4、4- -乙乙基基- -2 2, ,4 4- -二二氯氯己己烷烷2 2- -甲甲基基- -3 3- -氯氯丁丁烷烷2 2- -氯氯- -3 3- -溴溴丁丁烷烷制作：喻祖文制作：喻祖文不饱和卤代烃应选含有不饱和键和连有卤原子的碳在内的最长碳链作为主链，编号时，使不饱和键的位次最小CH2 CH CH2 Cl CH2 CH CH2 CH2Br4- -溴 - -1- -丁烯3- -氯- -1- -丙烯（烯丙基氯） 芳香族氯代烃一般以芳烃为母体，卤原子作为取代基BrClBrCH3CH2 CH CH3 溴苯 2-溴甲苯 -氯丙苯 有些卤代烃常用俗名：如：氯仿、碘仿、氟利昂制作：喻祖文制作：喻祖文第二节 卤

5、代烃的性质常温下，除氯甲烷、氯乙烷、溴甲烷等低级卤代烃为气体外，一般为液体，而C15以上的高级卤代烃为固体。由于碳卤键有一定的极性，故卤代烃的沸点比相应的烷烃高。许多卤代烃有强烈气味。 卤代烃蒸气有毒溶解性：难溶于水，可溶于醇、醚、烃等有机溶剂。氯仿、四氯化碳常用的有机溶剂密度：RCl RBr RI。多氯代烃、溴代烃和碘代烃密度大于1制作：喻祖文制作：喻祖文一、亲核取代反应Nu:- RXRNu X:-（一）亲核取代反应1.被羟基取代 卤代烃与氢氧化钠或氢氧化钾的水溶液共热，则卤原子被羟基取代生成醇KOH , H2OCH3CH2ClCH3CH2OH + KCl2.与醇钠作用 卤代烷与醇钠在加热条

6、件下反应生成醚制作：喻祖文制作：喻祖文甲甲醇醇钠钠甲甲乙乙醚醚CH3CH2Cl + CH3ONaCH3CH2OCH3 + NaCl3.被氰基取代 卤代烷与氰化钾(钠)在乙醇溶液中回流，则生成腈乙乙醇醇(CH3)2CH I + NaCN (CH3)2CH CN + NaI4.被氨基取代 卤代烷和氨在乙醇溶液中加热加压，卤原子被氨基取代生成胺CH3CH2CH2Cl + NH3乙乙醇醇加加热热加加压压CH3CH2CH2NH2 + HCl丙丙胺胺制作：喻祖文制作：喻祖文5.被硝酸根取代 卤代烷和硝酸银的醇溶液反应，生成硝酸酯和卤化银沉淀(CH3)3C Ag NO3(CH3)3C O NO2 + Ag

7、Br醇醇硝硝酸酸酯酯 溴溴化化银银Br各种卤代烃与硝酸银的反应活性不同：RI RBr RCl叔卤代烷（3）仲卤代烷（2）伯卤代烷（1）因此根据生成卤化银沉淀的速率与颜色可鉴别不同类型的卤代烃制作：喻祖文制作：喻祖文RCH2X + NuRCH2Nu + X 卤卤代代烃烃 亲亲核核试试剂剂 产产物物 离离去去基基由亲核试剂进攻带部分正电荷的碳原子而引起的取代反应称为亲核取代反应，用SN表示制作：喻祖文制作：喻祖文 1.单分子亲核取代反应（SN1）（反应分两步进行）第一步：叔丁基溴的碳溴键发生异裂，生成叔丁基碳正离子和溴负离子，这一步的反应速率较慢(CH3)3C+ + Br- -慢慢叔叔丁丁基基碳碳

8、正正离离子子( (活活性性中中间间体体) )(CH3)3 Br第二步：生成的叔丁基碳正离子很快地与亲核试剂结合生成叔丁醇(CH3 )3C+ + OH- -(CH3)3C- -OH快快叔叔丁丁醇醇（二）亲核取代反应历程制作：喻祖文制作：喻祖文SN1反应历程的特点为：单分子反应，反应速率仅与卤代烃的浓度有关，而与亲核试剂的浓度无关；反应是分步进行的；决定反应速率的第一步中有碳正离子活性中间体生成2.双分子亲核取代反应（SN2）（反应一步完成）CH3Br + OH- -CH3OH + Br - -HO C BrH H 过渡态C BrHHHHHHHCHO Br HO制作：喻祖文制作：喻祖文SN2反应历

9、程的特点是：双分子反应，反应速率与卤代烃烷及亲核试剂的浓度均有关；旧键的断裂与新键的形成同时进行，反应一步完成（三）影响亲核取代反应的因素卤代烃的亲核取代反应是按SN1历程还是按SN2历程进行，与卤代烃分子中烃基的结构、亲核试剂的性质和浓度、卤原子的种类以及溶剂的极性等因素有关制作：喻祖文制作：喻祖文1.烃基结构的影响 卤代烃SN1反应活性的顺序是：R3C-X R2CH-X RCH2X CH3-X 即：叔卤代烃仲卤代烃伯卤代烃卤甲烷卤代烃SN2反应活性与卤代烃SN1反应活性的顺序正好相反： 即：卤甲烷伯卤代烃仲卤代烃叔卤代烃2.卤素的影响：R-I R-Br R-Cl，即：碘代烃溴代烃氯代烃3.

10、亲核试剂的影响4.溶剂极性的影响制作：喻祖文制作：喻祖文卤代烃和氢氧化钠醇溶液共热，分子内脱去一分子的卤化氢，生成烯烃这种分子内消去一个简单分子（如HX、H2O）形成不饱和烃的反应称为消除反应，常用E表示。由于此种反应消除的是卤素原子和-C上的氢，也称为-消除反应。有机合成中可利用此反应引入碳碳不饱和键 + HBrKOH/醇 Br H CH2 CH2CH2 CH2二、消除反应制作：喻祖文制作：喻祖文（一）消除反应的取向仲卤代烃和叔卤代烃发生消除反应时，可能生成两种以上的烯烃 KOH/乙醇 81% 19%Br 1 1- -丁丁烯烯2 2- -丁丁烯烯CH3 CH2 CH CH3 CH3 CH C

11、H CH3CH3 CH2 CH CH2从上述反应可看出，卤代烃消去一分子的卤化氢后，生成的主要产物是双键上连有烃基较多的烯烃，或者说被消去的氢原子主要由含氢较少的碳原子提供。这一规则称为扎伊采夫规则制作：喻祖文制作：喻祖文试写出2，3-二甲基-3-溴戊烷发生消除反应时主要产物的结构式课堂互动制作：喻祖文制作：喻祖文（二）消除反应的历程 消除反应历程也有两种，即单分子消除反应（E1）和双分子消除反应历程（E2） 1.单分子消除反应（E1）（反应分两步完成）2.双分子消除反应（E2）（反应是一步完成） CH3C CH3C + H2O CH3 CH2H CH2 CH3OH 快（CH3)3C慢XX C

12、H2CCH2 X CH3C CH2 XH OHHO H CH3CH=CH2 + H2O + X过渡态HH制作：喻祖文制作：喻祖文消除反应和亲核取代反应历程很相似，它们的区别在于：在亲核取代反应中，试剂进攻的是-C原子而在消除反应中，试剂进攻的是-C原子上的H原子在多数情况下，卤代烷的消除反应和亲核取代反应同时发生，且相互竞争，两种反应产物的比例受卤代烷结构、试剂的碱性、溶剂的极性、反应温度等多种因素的影响制作：喻祖文制作：喻祖文 2.试剂的影响 试剂的亲核性弱，有利于消除反应。试剂的碱性越强，碱性强，有利于消除反应3.溶剂和温度的影响 低极性溶剂有利于消除，升高温度有利于消除 1.卤代烃结构的

13、影响 R-X = CH3-X ，1 ， 2 ， 3 消 除 增 加（三）影响反应历程的因素制作：喻祖文制作：喻祖文三、卤代烃与金属的反应卤代烃能与Li、Na、K、Mg、Al等金属反应生成有机金属化合物。其中，卤代烃在无水乙醚中与金属镁反应生成的烃基卤化镁，称为格利雅（Grignard）试剂，简称格氏试剂格氏试剂性质非常活泼，能与许多含活泼氢的化合物（如水、醇、酸、氨）等作用，生成相应的烃RX + Mg RMgX (烃基卤化镁)无水乙醚 制作：喻祖文制作：喻祖文RMgXHOHROHHC CR RH + Mg ( NH2 )XRH + RCCMgXRH + MgX2RH + Mg ( OR )XR

14、H + Mg ( OH )XHXHNH2 利用格氏试剂与 反应可以制备多1个碳原子的羧酸RMgX + O=C=O低温RCO2MgXRCO2H + Mg(OH)XH3O+制备格氏试剂必须使用无水溶剂，操作时也要采取隔绝空气等措施制作：喻祖文制作：喻祖文四、双键位置对卤素活泼性的影响（一）卤代乙烯型卤素直接与双键碳原子或苯环相连，称为卤代乙烯型，如氯乙烯或氯苯。由于 p-共轭作用, 键较牢固p-共轭使C-X键的电子云密度增加，极性减弱这类卤代烃极不活泼，不易发生取代反应，与硝酸银的醇溶液共热，也无卤化银沉淀产生制作：喻祖文制作：喻祖文（二）卤代烯丙型当卤素与双键（H）R-CH=CH-CH2-X或苯

15、环C6H5-CH2-X相隔一个碳原子时，称为卤代烯丙型CH2CHCH2Cl3- -氯丙烯（烯丙基氯）- -氯甲苯（苄氯）CH2Cl这类卤代烃非常活泼，容易发生取代反应，能在室温下与硝酸银的醇溶液立即反应，生成卤化银沉淀。因为在反应过程中容易形成较稳定的正碳离子中间体或过渡态制作：喻祖文制作：喻祖文（三）孤立型卤代烯烃卤素与双键RCH=CH（CH2）n-X或苯环C6H5-（CH2）n-X（n2）相隔2个及2个以上饱和碳原子，称为孤立型卤代烯烃CH2CHCH2CH2Cl4- -氯丁烯CH2CH2Cl2- -苯苯基基氯乙烷孤立型卤代烯烃中的卤原子，其活泼性与卤代烃相似，与硝酸银的醇溶液室温下一般不反

16、应，在加热条件下才能缓慢反应，生成卤化银沉淀制作：喻祖文制作：喻祖文不同结构的卤代烃中卤原子的活性不同，与硝酸银醇溶液的反应条件不同，所以根据产生卤化银沉淀的速度可以区分不同类型的卤代烃。可见，3种类型卤代烃的活性是：卤代烯丙型 孤立型卤代烯烃 卤代乙烯型制作：喻祖文制作：喻祖文BrBrBr CH3CHCH=CH2 CH2CH2CH=CH2 CH3CH2C=CH2 用化学方法鉴别下列化合物课堂互动制作：喻祖文制作：喻祖文第三节 重要的卤代烃（一）氯乙烷 在室温常压下是带有甜味的气体，沸点12.2，在低温时可液化。微溶于水，能和乙醚、乙醇等有机溶剂任意混溶（二）三氯甲烷 俗名氯仿，是无色有香甜气味的液体，不易燃，不溶于水，比水重，是优良的有机溶剂。氯仿有麻醉性，因其对心脏和肝的毒性较大，临床上很少使用制作：喻祖文制作：喻祖文（三）氟烷 又名三氟氯溴乙烷（F3C-CHClBr），为无色透明液体，无刺激性，气味类似于氯仿，可与醇、氯仿、乙醚任意混合，不燃不爆。氟烷是吸入性全身麻醉药之一，其麻醉强度比乙醚、氯仿强。临床常用的氟化物麻醉药为恩氟烷及其同分异构体异氟烷，它们的镇痛作用都优于氟烷制作：喻祖文制作：喻祖文（五）氯乙烯及聚氯乙烯氯乙烯（CH2=CHCl）在常温下是气体，氯乙烯是制备聚氯乙烯的单体，能聚合生成白色粉状固体高