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卤代烃的化学性质

03/15

卤代烃的化学性质

主要化性示意图:

消除反应

β

一、亲核取代反应(SN)

H

亲核取代反应与金属反应还原反应

α

碳卤键中正电性的碳比负电性的卤更具活泼性,因此反应由体系中的Nu进攻碳而引

发,结果是亲核试剂取代了卤原子,故称亲核取代反应;X-称离去基团:

-

_

R:X+:Nu

常见亲核试剂一(此表全要掌握):

_

:R Nu+X:

常见亲核试剂二(掌握氨、X,了解SH)

--

(一)水解(羟基取代) RX+HOH

ROH

+

HX 注:“氢氧化钠水溶液”体系

(二)氰基取代

RX+

RCN

+

NaX

H2O/H+ or OH-(合成多一个碳的酸)

(三)氨基取代

RX+:NH3

RNH2+HX

(四)烷氧基取代(醇解) RX+R'ONaRO

ONa+RX

R'+NaX

合成不对称醚

(Williamson合成法)

OR+NaX

1、制备叔烃基型的醚时,由于叔卤代烃在碱中易发生消去反应,故选用叔醇钠与伯卤代烃反应是较为理想的路径。

2、PhX型卤代烃活性差,但有致活基团存在则可反应:

NO2

CH3ONa +

NO2OCH3

注:NO2对苯环的亲核取代——活化,邻对位;(NO2对苯环的亲电取代——钝化,间位)

(五)与硝酸银反应

RX+AgONO

R

ONO2+AgX用于鉴别、推测反应活性

二、-消除反应(E)

HC

X

存在几个-H时,产物遵循查氏规则。

查氏规则:①脱去H少的-H;②若能生成共轭烯烃,则共轭烯烃是主产物。

查氏规则的解释:

①-H数目↓,说明其碳上连有的烃基数↑,故产物双键碳上连有烃基数↑,数↑,烯稳定性↑,因此脱去H少的-H;

②共轭烯烃的稳定性好于其他类型的多烯烃,因此共轭烯烃是主产物。

示例:



2

+CH

(1)

CH2+NaX+H2

O

(注:氢氧化钠的醇溶液)

CH3CH

CHCH3(主)

CH3CH2CHCH3

(2)

CH3CH2CH2

_

CH2CHCHCHCHCH3

(3)

CH3

_CH2CHCH2CHCH3

CHCH3

CH2CHCH2

(4)

三、与金属反应

卤代烃可以和许多金属作用,生成金属有机化合物。金属有机化合物的结构特点是在分子中存在碳-金属键。碳-金属键中的碳原子带有负电荷,故金属有机化合物中的烃基具有很强的亲核性和碱性。

金属有机化合物在有机合成领域中有极重要的地位。“有机镁、有机锂、有机铝”显得最为重要;锌、镉、锡、铜、汞的金属有机化合物也有较多的应用。多数金属有机化合物都不很稳定,有的可以在空气中自燃,有的极易被氧化或分解;一些重金属的金属有机化合物还有很大的毒性。

(一)格式试剂(RMgX)

1、制备:

注:①I贵Cl慢,一般选用Br

②CH2=CHX、PhX来制备→升温,用THF

③CH2=CHCH2X、PhCH2X来制备→降温

④制备过程无水、隔绝空气(格式试剂与水、二氧化碳易反应)

2、结构:组成较复杂,一般写成RMgX

δ-C

δ2

2

注:①醚可以稳定格氏试剂,格氏试剂在醚中溶解度高,合成后不需分离即可继续反应

②格氏试剂中的烃基具有强碱性和亲核性,易发生亲核取代和亲核加成反应

3、格式试剂的主要应用:

(1)格氏试剂的亲核取代反应

①与活泼氢反应→烃(此法可以还原卤代烃)

RMgX

RH + Mg(OH)XRH + ROMgXRH + R'COOMgX RH + MgX2RH + R'CRH + Mg(NH2)X

②与活泼卤代烃(烯丙基型、苄基型)→ 高级烃 CH2=CHCH2

Cl +

2CH=CH2(可引入烯基,还原得高级烷烃)CH2R

CH2Cl

(2)格氏试剂的亲核加成反应 ①与CO2反应→多一个碳的酸

(格氏试剂可以与水、二氧化碳反应,因此制备和使用格氏试剂需要隔水隔空气)

问题:RX→??→ 多一个碳的酸 答:方法一:RX→RCN→RCOOH 方法二:RX→RMgX→→RCOOH

②与极性重键的亲核加成(主要掌握羰基)

2OMgBrRCH2OH伯醇

CH3

+CH3仲醇CH3

+CH3

叔醇CH3

3+

(用于制备不同类型的醇)

③与其他缺电子中心碳的亲核加成(掌握环氧乙烷)

RMgBr +

RCH

CHOMgBr

2CH2OH

(用于制备多两个碳的醇)

格式试剂的应用小结:1、制备烃和高级烃(通过格式试剂的亲核取代反应)

2、制备增加碳原子的酸和各类醇(通过亲核加成反应)

(二)有机锂化合物(RLi,碱性、亲核性>格氏试剂) 1、制备:

C4H9X + Li

C4H9Li + LiX

(惰性溶剂、低温)

2、有机锂化合物主要应用(合成铜锂化合物):

R2CuLi + Li I

二烷基铜锂

3、铜锂化合物的应用(合成不对称烃):

(CH3)2CuLi + CH3(CH2)3CH2I

3(CH2)4CH3+ CH3Cu + LiI

98%(科瑞-郝思合成)

问题:合成烃的方法?

①武慈反应(有机钠化合物):2RX(乙醚)+ Na  R-R ②科瑞-郝思反应

③卤代烃与炔钠反应:RC≡CNa + R’X→RC≡C-R’ ④格式试剂

„„

四、还原反应(使用金属氢化物)

氢化铝锂硼氢化钠

注:①LiAlH4还原性强,但易水解

②NaBH4稳定、温和,可保留羧基/氰基/酯基 ③LiAlH4、NaBH4均可保留分子中的重键 例如:

LiAlH4

CH2=CH(CH2)2CH2Cl

CH2=CH(CH2)2CH3

CHCH=CH2Br

CH2CH=CH2


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