有机化学第7章药学

第7章卤代烃(p111)

(Halohydrocarbon)

Monohalohydrocarbon:R－X第一节卤代烃的分类和命名第二节卤代烷的结构第三节

卤代烷的物理性质第四节

卤代烷的化学性质第五节

卤代烷的制备第六节

有机金属化合物提纲烃基结构卤素数目CH3CH2BrClCH2CH2ClCH2Br2CHCl3氯仿(chloroform)CHI3碘仿(Iodoform)卤素连接的碳(CH3)2CHCH2ClCH3CH2CHCH3Br(CH3)3C-I第一节卤代烃的分类和命名(p111)卤代烷烃卤代烯烃卤代芳烃伯卤代烃:CH3—X

仲卤代烃:(CH3)2CH—X

叔卤代烃:(CH3)3C—X

一卤代烃二卤代烃多卤代烃氟代烃氯代烃溴卤烃碘代烃

R—X分类

IUPAC命名3.将卤素作为取代基放在母体之前

1.含卤素的最长碳链为主链2.靠近取代基的一端编号(4R)-2-甲基-4-氯辛烷(2S,3S)-2-氯-3-溴丁烷(4S)-4-甲基-5-乙基-1-溴庚烷(1R,3R)-1,3-二溴环己烷普通命名法氟化物(fluoride)氯化物(chloride)碘化物(iodide)溴化物(bromide)CH3CH2CH2CH2Cl正丁基氯异丁基氟二级丁基溴三级丁基碘n-butylchloride(CH3)2CHCH2FCH3CH2CHCH3(CH3)3CIBrisobutylfluorideSec-butylbromideTert--butyliodideCspXsp33

C—HC—F

C—C

C—ClC—BrC—I

110139

154

176194214（pm）第二节卤代烷的结构(p113)极性共价键键长1.沸点2.溶解度

不溶于水

3.密度

一氟代烃、一氯代烃的密度小于1其它卤代烃的密度大于1第三节物理性质

4.可极化性*原子核对电子控制弱，可极化性大。同一族由上至下可极化性增大。同一周期由左至右可极化性减小。*孤电子对比成键电子对可极化性大。*弱键比强键可极化性大。*处于离域状态时比处于定域状态时可极化性增大。

RI>RBr>RCl>RF第四节卤代烷的化学性质一基本概念二亲核取代反应三消除反应四卤代烷的还原五卤仿的分解a.亲核取代反应b.b-消除反应c.C-X间插入金属原子—生成金属化合物1.电子效应诱导效应(p113)因分子中原子或基团的电负性不同而引起成键电子云沿着原子链向某一方向移动的效应+++-一.基本概念吸电子基团（-I）NO2>CN>F>Cl>Br>I>CC>OCH3>OH>C6H5>C=C>H给电子基团（+I）(CH3)3C>(CH3)2C>CH3CH2>CH3>HC=C–C=C–C=CC=C–CC=C–C-共轭p-共轭在共轭体系中，由于原子间的一种相互影响而使体系内的电子（或p电子）分布发生变化的电子效应+C-C共轭效应(p215)+当C-H键与键（或p电子轨道）处于共轭位置时，产生电子的离域现象

-超共轭-p超共轭超共轭效应CH3C+HH亲电性稳定性：烯丙基C+>3oC+>2oC+

>1oC+>+CH3CH3HCH3

+CH3

-H

-e-键解离能电离能2.碳正离子(p127)1.电子效应2.空间效应3.几何形状（CH3)3CBr相对速度110-310-610-11影响碳正离子稳定性的因素R–XRX[]‡+-R++X-4.溶剂效应气相中，836.8kJ/mol

水相中，83.7kJ/mol二.亲核取代反应(SN)(p116)1.定义2.反应的机制3.影响反应的因素4.成环的SN2反应1.定义：RCH2–A+Nu：

RCH2–Nu+A：中心碳原子底物亲核剂产物离去基团受进攻的对象负离子或带未分电子对的中性分子

制备醇制备醚鉴别卤代烃合成：增一个碳合成：增多个碳原子鏻2.反应机制(p123)（1）一级反应和二级反应（2）构型保持和构型翻转（3）双分子亲核取代反应（SN2）（4）单分子亲核取代反应（SN1）（5）溶剂解反应（1）一级反应和二级反应V=k[A]V=k[A][B]（2）构型保持和构型翻转(Walden转换)（R）-2-溴辛烷[]D=-34.6o（S）-2-辛醇[]D=+9.9o构型保持构型翻转HO-（R）-2-辛醇[]D=-9.9o双分子亲核取代反应（SubstitutionNucleophilicBimolecular,SN2)

(p124)SN2机制溴甲烷在碱性溶液中的水解速率不仅与卤烷的浓度[CH3Br]成正比，也与碱的浓度[OH-]成正比，动力学上为二级反应。过渡态过渡态构型翻转Walden转化SN2历程:SN2反应机理：LNuLNuLNuLNuLNuLNuLNuLNuLNuLNuC—O键部分形成HO-过渡态C—X键部分断裂(2)反应速率

ν

=k[CH3X][OH-],

为二级反应；(3)伴随构型转化(Valdeninversion).SN2历程的特点：(1)

一步反应，一个过渡态活化能

SN2反应的能量变化曲线SN2反应机制的实例：两步进行，一级反应（4）单分子亲核取代反应（SN1）(p126)HO-2023/5/8反应活性:SN2反应的能量变化曲线乙烯式1°RX,2°RX,3°RX,烯丙式,RI>RBr>RCl>RF鉴别[]CH3CCH2….….CH3CH3断裂形成重排机理‡重排内返离子对外返离子外返紧密离子对溶剂分隔离子对游离离子95%外消旋化40%水-丙酮(5)温斯坦(S.Winstein)离子对机理(p130)（CH3)3C-Br+C2H5OH（CH3)3C-OC2H5+HBr机理+-++++**（6）溶剂解反应(7)邻基参与反应(p358)

位于邻近反应中心（通常为位）的具有亲核性的基团参与分子的亲核反应

作用：1）加速化学反应；2）往往有环状中间产物生成

能参与的邻基：－CO2－、－O－、－OH、－OR、NR2、－X、etc.(S)-2-溴丙酸与浓NaOH反应，得构型转化产物(SN2)

（R）-2-溴丙酸与稀NaOH、Ag2O反应生成（R）-2-羟基丙酸钠----构型保持(p358)

3.影响亲核取代反应的因素(p131)（1）烷基结构（2）离去基团（3）溶剂（4）试剂亲核性（5）碘负离子和两位负离子（1）烷基结构的影响(p131)SN2V>V>V>VCH3X1oRX2oRX3oRXR-Br+I-RI+Br-R:CH3CH3CH2(CH3)2CH(CH3)3CV相对

15010.010.001R-Cl(Br)+NaIRI+NaCl(Br)丙酮V>V>V>V3oRX2oRX1oRXCH3X

CH3XRCH2X

R2CHXR3CX

SN2SN2

SN1，SN2

SN1R:CH3CH3CH2(CH3)2CH(CH3)3CV相对

11.745108R-Br+H2OR-OH+HBr甲酸SN1*1.溴代新戊烷的亲核取代E1Nu强，SN2。Nu弱，溶剂极性强，SN1。几种特殊结构相对V

140120SN2SN1：C+稳定

SN2：过渡态稳定*3.苯型、乙烯型卤代烃难发生SN反应。SN1:C-X键不易断裂

SN2：不能发生Walden转化*2.烯丙型、苯甲型卤代烷,其SN1和SN2易进行。RXCH3CH2XCH2=CHCH2X邓健制作陆阳审校55eg烯丙型/苄型卤烃

孤立型卤烃

乙烯型/苯型卤烃>>不饱和卤烃进行取代反应的活性次序为:？烯丙基卤代烃(H)RCH＝CHCH2－XC6H5-CH2－X乙烯基卤代烃（H）R-CH＝CHX

*4.桥头卤素，不利于SN反应（比苯型、乙烯型卤代烃更难）（CH3)3CBr

V110-310-610-11

SN1不好的离去基团:F-，HO-，RO-，-NH2，-NHR，-CN好的离去基团:Cl-<Br-H2O

<I-<<<150501501803002800（2）离去基团的影响(p133)R-OHR-OH2R++H2O

H++（μ≠0）偶极溶剂质子型：EtOH,H2O,CH3COOH非质子型：THF,Et2O,DMF,DMSO,HMPT（3）溶剂对亲核取代的影响(p135)溶剂：偶极、非极性N,N-二甲基甲酰胺DMF(Dimethylformamide)二甲亚砜DMSO(Dimethylsulfoxide)六甲基磷酰胺HMPT

(Hexamethylphosphorictriamide)溶剂对反应影响1.质子溶剂对SN1反应有利。2.非质子偶极溶剂对SN2反应有利（相对于SN1、质子溶剂而言）3.非极性溶剂对SN1、SN2反应都不利(RX不溶于非极性溶剂）。SN1

RX—[R·······X]R++X--‡+SN2Nu-+RX—[Nu·······R·······X]NuR+X-

--‡

k2DMF3×103CH3OH3×10-2亲核性越强，对SN2反应越有利亲核性试剂的给电子能力试剂的可极化性（4）试剂亲核性对亲核取代的影响(p134)H3C-H2N-HO-F-Cl-Br-I-2.53.13.5

4.12.82.72.2碱性逐渐减弱亲核性逐渐减弱质子溶剂中H3C-H2N-HO-F-Cl-Br-I-碱性逐渐减弱可极化性减弱亲核性逐渐减弱非质子偶极溶剂中质子溶剂中RS-ArS->CN->I->NH3

(RNH2)>RO-HO->Br->PhO->Cl->>H2O>F-不易形成氢键易形成氢键情况分析

在质子溶剂中，其亲核性顺序与碱性大小顺序一致RO->HO->PhO->RCOO->ROH>H2O碱性逐渐减弱

亲核性逐渐减弱

例外CH3O-CH3CH2O-(CH3)2CHO-(CH3)3CO-碱性逐渐增大

亲核性逐渐减弱C-I键键能低，I-的碱性弱碘的可极化性大碘溶剂化作用小

双重反应性使它成为SN的中转站R-ClR-NuR-INu-I-Nu-（5）碘负离子和两位负离子(p135)碘负离子eg.1HON=OH++-ON=OO=N=O-ON=O3.03.5-

RCH2Br+NaNO2RCH2NO2

R2CHBr+AgNO2R2CHONO+AgBrSN2乙醚乙醚SN1HCNH++-CN2.6

3.0:

CN::C=N:--

RCH2X+NaCN(orKCN)RCH2CN+NaXSN2RCH2X+*AgCNRCH2NC(异腈)+AgX似SN1SN2eg.2..eg.3HSCNH++-SCN2.63.0:S-CN:......S=C=N:--硫代氰酸....V五元环>V六元环>V中环，大环>V三元环>V四元环4.成环的SN2反应5.SN2Ar(p421)-X-NO2应用机理慢6、苯炔机制(p456)1.实验事实NH3(l)NH3(l)NH3(l)NaNH2-NH2Na,NH3(l)KNH2NH3(l)++苯炔机制(p456)苯炔的结构1973年报道IR证明sp2三.消除反应(p136)1,1-消除(-消除)1,2-消除(-消除)1,3-消除1,4-消除（EliminationReactions）卤代烷的消除反应R-CH2CH2-OH+X-R-CH=CH2+HXβ-消除反应

消除反应的活性顺序:

叔卤代烷>仲卤代烷>伯卤代烷消除反应的取向仲或叔卤代烃脱HX

时,主要产物是双键上烃基最多的烯烃,即从含H较少的β-C上脱氢------Saytzeff规则。消除反应机制1.单分子消除反应（E1）

OR-快正碳离子烯烃

ν=k[R-X]

E1反应活性：3°RX＞2°RX＞1°RX2.双分子消除反应（E2）

OR-OR-过渡态E2机制中,H

和X

处于反式共平面位置离去,称为反式消除E2反应活性：3°RX＞

2°RX

＞1°RX-消除的三种反应机制：

E1

E2

E1cbE1cb(单分子共轭碱消除反应)-BH+A-

消除反应与取代反应的竞争性

E1SN1慢慢快快碱性强,升温于E1极性溶剂利于SN1离去能力影响反应速度亲核性强弱影响产物比例E1和SN1的比较E2SN2==试剂亲核性强，碱性弱，体积小，利于SN2试剂碱性强，体积大,升温,利于E2E2和SN2的比较消除增加

R-X=CH3-X，1°，2°，3°

1.卤代烃的结构将影响两类反应的因素归纳：取代增加制烯烃一般用叔卤代烃;制备醇时一般用伯卤代烃

2.试剂的碱性碱性越强,浓度越大,越有利于消除

3.溶剂的极性低极性溶剂有利于消除

4.温度的影响升高温度有利于消除5.E1orE2，RX的反应活性均为：

RIRBrRCl

3oRX2oRX1oRX

产物符合Saytzeff规则

E型产物为主

E1

一级动力学主产物是稳定的重排产物

E2

*二级动力学*

碱性条件下进行*两个消除基团------反式共面*不重排+ROH+X-CH3CH2CH2CHBrCH3KOH-C2H5OH(E)-CH3CH=CHCH3+

(Z)-CH3CH=CHCH341%14%

CH3CH2CH2CH=CH2+CH3CH2CH2CHOCH2CH3

CH325%20%优势构象：能量最低的稳定构象反应构象：参与反应的构象消除构象：参与消除反应的构象C2H5OK-C2H5OH消除构象

优势构象快C2H5OK-C2H5OH消除构象优势构象slow优势构象消除构象

E2与SN2的竞争*1oRX在SN2、E2竞争中，多数以SN2占优势，在特强碱的作用下，以E2占优势。CH3CH2CH2CH2Br+C2H5ONaC2H5OH25oCCH3CH2CH2CH2OC2H5+CH3CH2CH=CH290%10%CH3(CH2)6CH2Br+(CH3)3CONaCH3(CH2)5CH=CH2DMSO180oC99%*2oRX在有碱时，多数以E2占优势。*碱使3oRX发生以E2为主的反应。(CH3)3CBr+C2H5ONa(CH3)2C=CH2+(CH3)3CONaC2H5OH7%93%CH3CHBrCH3+C2H5ONaC2H5OH25oCCH3CH=CH2+CH3CH2OCH(CH3)2

80%20%四.邻二卤代烷失卤素KOH-2HClI-+BrI+Br--2HClKOHI-*E1cb的机制*反式共面*反应条件：Zn(Mg)orI-催化应用:保护双键;提纯烯烃Br2<O>Zn五.烯烃与卡宾的反应(p454)电中性的含二价碳的化合物------卡宾H2C:>ROOCCH:>PhCH:>BrCH:>ClCH:>Cl2C:>Br2C:母体卡宾不活泼的卡宾能量逐渐降低2.卡宾的制备-消除HCCl3Cl2C:+HClt-BuOK(orKOH),t-BuOK机理HCCl3t-BuOKt-BuOHCl2C-:Cl低酸性溶剂Cl2C:+Cl-Cl2C:+Cl-+CO2（1）对双键的加成(p455)+CHBr3(CH3)3COH(CH3)3COKCH2=CH-CH=CH2+:CH2:CH2CH2=C=CH2+:CH2:CH23.卡宾的反应(p454)（2）对C-H键的插入反应(p455)+:CH2CH2N2h加成反应产物+++插入反应产物26%11%26%37%例（3）重排R-CH=C=OR-H还原剂R-XRI(易)>RBr>RCl(难)1.酸性还原剂：HI;Zn+HClCH3(CH2)14CH2ICH3(CH2)14CH3Zn+HClRXRIRH+I2HIHIHX-HX四.卤代烷的还原(p119)RX(orArX)H2/Pd*RH(orArH)*PdC,Ni,PtH2/PdC适用范围：芳香卤代烃、苯甲型、烯丙型卤代烃、三级卤代烃、RI2.中性还原剂:

催化氢化H2/PdC*OH，NH290%（1）NaBH4---温和还原剂(CH3)3CX(CH3)3CHNaBH4特点：还原能力差，选择性好。范围：2oRX;3oRX;醛、酮、酰卤、酸酐。注意：必须在碱性水溶液中进行。3.碱性还原剂（2）LiAlH4---强还原剂LiAlH4CH3(CH2)6CH2BrCH3(CH2)6CH372%特点：还原能力强，选择性差范围：孤立C=C不被还原。

3oRX消除为主

CH3X>1oRX>2oRX注意：必须在无水介质中进行。LiAlH4+H2OLiOH+Al(OH)3+H2机理LiAlH4Li++-AlH4（3）Na的液氨溶液Na+NH3(液)双键构型不变CHCl3+O2ClCOOHClCl-HOClClCClO光气ClCCl+2C2H5OHC2H5OCOC2H5+2HClO碳酸二乙酯五.卤仿（氯仿）的分解O三.不饱和烃的加成四.烃的卤化五.由羰基化合物制备（参见醛、酮）六.卤仿反应（参见醛、酮）第六节卤代烷的制备RCl(Br)+NaIRI+NaCl(Br)一.由醇制备二.用卤代烷与卤素交换丙酮溶液金属与碳直接相连的化合物

命名第七节有机金属化合物(p120)

(CH3)4Si

四甲基硅烷

tetramethylsilaneCH3Li

甲基锂methyllithium

CH3CH2HgCl

氯化乙基汞ethylmercuricchloride

(CH3CH2)2Hg二乙基汞diethylmercury结构三中心两电子键O(C2H5)2