卤化反应
第五章卤化
第一节概述
一、卤化反应及其重要性
向有机化合物分子中引入卤素（X）生成C－X键的反应称为卤化反应。按卤原子的不同，可以分成氟化、氯化、溴化和碘化。卤化有机物通常有卤代烃、卤代芳烃、酰卤等。在这些卤化物中，由于氯的衍生物制备最经济，氯化剂来源广泛，所以氯化在工业上大量应用；溴化、碘化的应用较少；氟的自然资源较广，许多氟化物具有较突出的性能，近年来人们对含氟化合物的合成十分重视。
卤化是精细化学品合成中重要反应之一。通过卤化反应，可实现如下主要目的：（1）增加有机物分子极性，从而可以通过卤素的转换制备含有其它取代基的衍生物，如卤素置换成羟基、氨基、烷氧基等。其中溴化物中的溴原子比较活泼，较易为其它基团置换，常被应用于精细有机合成中的官能团转换。
（2）通过卤化反应制备的许多有机卤化物本身就是重要的中间体，可以用来合成染料、农药、香料、医药等精细化学品。
（3）向某些精细化学品中引入一个或多个卤原子，还可以改进其性能。例如，含有三氟甲基的染料有很好的日晒牢度；铜酞菁分子中引入不同氯、溴原子，可制备不同黄光绿色调的颜料；向某些有机化合物分子中引入多个卤原子，可以增进有机物的阻燃性。
二、卤化类型及卤化剂
卤化反应主要包括三种类型：即卤原子与不饱和烃的卤加成反应、卤原子与有机物氢原子之间的卤取代反应和卤原子与氢以外的其他原子或基团的卤置换反应。
卤化时常用的卤化剂有：卤素单质、卤素的酸和氧化剂、次卤酸、金属和非金属的卤化物等，其中卤素应用最广，尤其是氯气。但对于F2，由于活性太高，一般不能直接用作氟化剂，只能采用间接的方法获得氟衍生物。
上述卤化剂中，用于取代和加成卤化的卤化剂有：卤素（Cl2、Br2、I2）、氢卤酸和氧化剂（HCl＋NaClO、HCl＋NaClO3、HBr＋NaBrO、HBr＋NaBrO3）及其他卤化剂（SO2Cl2、SOCl2、HOCl、COCl2、SCl2、ICl）等，用于置换卤化的卤化剂有HF、KF、NaF、SbF3、HCl、PCl3、HBr等。
第二节取代卤化
取代卤化是合成有机卤化物最重要的途径，主要包括芳环上的取代卤化、芳环侧链及脂肪烃的取代卤化。取代卤化以取代氯化和取代溴化最为常见。
一、芳环上的取代卤化
影响因素及反应条件的选择
芳环上取代基的电子效应和卤化的定位规律与一般芳环上的亲电取代反应相同，其主要因素有：被卤化芳烃的结构，反应温度，卤化剂和反应溶剂等。
（1）被卤化芳烃的结构芳环上取代基可通过电子效应使芳环上的电子云密度的增大或减小，从而影响芳烃的卤化取代反应。芳环上具有给电子基团时，有利于形成σ-络合物，卤化容易进行，主要形成邻对位异构体，但常出现多卤代现象；反之，芳环上有吸电子基团时，因其降低了芳环上电子云密度而使卤化反应较难进行，需要加入催化剂并在较高温度下反应。例如：苯酚与溴的反应，在无催化剂存在时便能迅速进行，并几乎定量地生成2,4,6-三溴苯，而硝基苯的溴化，需加铁粉并加热至135～140℃才发生反应。
含多个π电子的杂环化合物（如噻吩、吡咯和呋喃等）的卤化反应容易发生；而缺π电子、芳香性较强的杂环化合物如吡啶等，其卤化反应较难发生。
（2）卤化剂在芳烃的卤代反应中，必须注意选择合适的卤化剂，因为卤化剂往往会影响反应的速度、卤原子取代的位置、数目及异构体的比例等。
卤素是合成卤代芳烃最常用的卤化剂。其反应活性顺序为：Cl2＞BrCl＞Br2＞ICl＞
I2。
对于芳烃环上的氟化反应，直接用氟与芳烃作用制取氟代芳烃，因反应十分激烈，需在氦气或氮气稀释下于-78℃进行，故无实用意义。
取代氯化时，常用的氯化剂有：氯气、次氯酸钠、硫酰氯等。不同氯化剂在苯环上氯化时的活性顺序是：Cl2＞ClOH＞ClNH2＞ClNR2＞ClO－。
常用的溴化剂有溴、溴化物、溴酸盐和次溴酸的碱金属盐等。溴化剂按照其活泼性的递减可排列成以下次序：Br＋＞BrCl＞Br2＞BrOH。芳环上的溴化可用金属溴化物作催化剂，如溴化镁、溴化锌，也可用碘。
溴资源比氯少，价格也比较高。为回收副产物溴化氢，常在反应中加入氧化剂（如次氯酸钠、氯酸钠、氯气、双氧水等），使生成的溴化氢氧化成溴素而得到充分利用。
分子碘是芳烃取代反应中活泼性最低的反应试剂，而且碘化反应是可逆的。为使反应进行完全，必须移除并回收反应中生成的碘化氢。碘化氢具有较强的还原性，可在反
应中加入适当的氧化剂（如硝酸、过碘酸、过氧化氢等），使碘化氢氧化成碘继续反应；也可加入氨水、氢氧化钠和碳酸钠等碱性物质，以中和除去碘化氢；一些金属氧化物（如氧化汞、氧化镁等）能与碘化氢形成难溶于水的碘化物，也可以除去碘化氢。
氯化碘、羟酸的次碘酸酐（RCOOI）等碘化剂，可提高反应中碘正离子的浓度，增加碘的亲电性，有效地进行碘取代反应。例如：
（3）反应介质如果被卤化物在反应温度下呈液态，则不需要介质而直接进行卤化，如苯、甲苯、硝基苯的卤化。若被卤化物在反应温度下为固态，则可根据反应物的性质和反应的难易，选择适当的溶剂。常用的有水、醋酸、盐酸、硫酸、氯仿及其他卤代烃类。
对于性质活泼，容易卤化的芳烃及其衍生物，可以水为反应介质，将被卤化物分散悬浮在水中；在盐酸或硫酸存在下进行卤化，例如对硝基苯胺的氯化。
对于较难卤化的物料，可以浓硫酸、发烟硫酸等为反应溶剂，有时还需加入适量的催化剂碘。如蒽醌在浓硫酸中氯化制取1,4,5,8-四氯蒽醌。先将蒽醌溶于浓硫酸中，再加入0.5%～4%的碘催化剂，在100℃下通氯气，直到含氯量为36.5%～37.5%为止。
当要求反应在较缓和的条件下进行，或是为了定位的需要，有时可选用适当的有机溶剂。如萘的氯化采用氯苯为溶剂，水杨酸的氯化采用乙酸作溶剂等。
选用溶剂时，还应考虑溶剂对反应速度、产物组成与结构、产率等的影响。表5-1列出了不同溶剂对产物组成的影响。
（4）反应温度一般反应温度越高，反应速度越快。对于卤取代反应而言，反应温度还影响卤素取代的定位和数目。通常是反应温度高，卤取代数多，有时甚至会发生异构化。如萘在室温、无催化剂下溴化，产物是α-溴萘；而在150～160℃和铁催化下溴化，则得到β-溴萘。较高的温度有利于α-体向β-体异构化。在苯的取代氯化中，随着反应温度的升高，二氯化反应速度比一氯化增加得还快；在160℃时，二氯苯还将发生异构化。
卤化温度的确定，要考虑到被卤化物的性质和卤化反应的难易程度，工业生产上还需考虑主产物的产率及装置的生产能力。如氯苯的生产，由于温度的升高，使二氯化物产率增加,即一氯代选择性下降，故早期采用低温（35～40℃）生产。但由于氯化反应是强放热反应，每生成1mol 氯苯放出大约131.5kJ的热量，因此维持低温反应需较大的冷却系统，且反应速率低，限制了生产能力的提高。为此在近代，普遍采用在氯化液的沸腾温度下（78～80℃），用塔式反应器进行反应。其原因有：①采用填料塔式反应器，可有效消除物料的返混现象，使温度的提高对k2/k1（二氯化速率常数与一氯化速率常数之比）增加不显著；②过量苯的气化可带走大量反应热，便于反应温度的控制和有利于连续化生产。
（5）原料纯度与杂质原料纯度对芳环取代卤化反应有很大影响。例如，在苯的氯化反应中，原料苯中不能含有含硫杂质（如噻吩等）。因为它易与催化剂FeCl3作用生成不溶于苯的黑色沉淀并包在铁催化剂表面，使催化剂失效；另外，噻吩在反应中的
生成的氯化物在氯化液的精馏过程中分解出氯化氢，对设备造成腐蚀。其次，在有机原料中也不能含有水，因为水能吸收反应生成的HCl成为盐酸，对设备造成腐蚀，还能萃取苯中的催化剂FeCl3，导致催化剂离开反应区，使氯化速度变慢，当苯中含水量达0.02%（质量百分数）时，反应便停止。此外，还不希望Cl2中含H2，当H2＞4%（体积分数）时，会引起火灾甚至爆炸。
（6）反应深度以氯化为例，反应深度即为氯化深度，它表示原料烃被氯化程度的大小。通常用烃的实际氯化增重与理论单氯化增重之比来表示；也可以用氯化烃的含氯量或反应转化率来表示。由于芳烃环上氯化是一个连串反应，因此要想在一氯化阶段少生成多氯化物，就必须严格控制氯化深度。工业上采用苯过量，控制苯氯比为4:1（mol 比），低转化率反应。
对于苯氯化反应，由于二氯苯、一氯苯，苯的比重依次递减，因此，反应液相对密度越低，说明苯的含量越高，反应转化率越低,氯化深度就越低，生产上采用控制反应器出口液的相对密度来控制氯化深度。表5-2是采用沸腾法的苯氯化生产数据。
（7）混合作用在苯的氯化中，如果搅拌不好或反应器选择不当，会造成传质不匀和物料的严重返混，从而对反应不利，并会使一氯代选择性下降。在连续化生产中，减少返混现象是所有连串反应，特别是当连串反应的两个反应速度常数k1和k2相差不大，而又希望得到较多的一取代衍生物时常遇到的问题。为了减轻和消除返混现象，可以采用塔式连续氯化器，苯和氯气都以足够的流速由塔的底部进入，物料便可保持柱塞流通过反应塔，生成的氯苯，即使相对密度较大也不会下降到反应区下部，从而可以有效克服返混现象，保证在塔的下部氯气和纯苯接触。
二、脂肪烃及芳烃侧链的取代卤化
脂肪烃和芳烃侧链的取代卤化是在光照、加热或引发剂存在下卤原子取代烷基上氢原子的过程。它是合成有机卤化物的重要途径，也是精细有机合成中的重要反应之一。
1．脂肪烃及芳烃侧链取代卤化的反应特点
（1）反应是典型的自由基反应其历程包括链引发、链增长和链终止三个阶段。例如甲烷的氯化：
（2）反应具有连串反应特征与芳烃环上的取代卤化一样，脂肪烃及芳烃侧链取代卤化反应也是一个连串反应。如烷烃氯化时，在生成一氯代烷的同时，氯自由基可与一氯代烷继续反应，生成二氯代烷，进而生成在地三氯、四氯及至多氯代烷。
2. 影响因素及反应条件的选择
（1）被卤化物的性质若无立体因素的影响，各种被卤化物氢原子的活性次序为：ArCH2－H＞CH2=CH－CH2－H＞＞叔C－H＞仲CH＞伯C—H＞CH2=CH－H
这与反应中形成的碳游离基的稳定性规律相同。
苄位和烯丙位氢原子比较活泼，容易进行游离基取代卤化反应。如果在苄位或其邻、对位带有吸电子基团，苄位的卤化更容易进行；若带有给电子基团，则卤化相对困难。烯丙位卤化反应的难易与其结构有关，如果分子中存在不同的烯丙基C－H键，它们的反应活性取决于相对应的碳游离基的稳定性，其活性顺序为：叔C－H＞仲C－H＞伯C －H。
（2）卤化剂在烃类的取代卤化中，卤素是常用的卤化剂，它们在光照、加热或引发剂存在下产生卤游离基。其反应活性顺序为：F2＞Cl2＞Br2＞I2，但其选择性与此相
反。碘的活性差，通常很难直接与烷烃反应；而氟的反应性极强，用其直接进行氟化反应过于剧烈，常常使有机物裂解成为碳和氟化氢。所以，有实际意义的只是烃类的氯代和溴代反应。
由于卤素可以与脂肪烃中的双键发生加成反应，一般不宜采用卤素进行烯丙位取代卤化反应；而芳环上不易发生卤素的加成反应，则可采用卤素进行苄位取代卤化反应。NBS 用于烯丙位或苄位氢的卤代反应，具有反应条件温和、选择性高和副反应少的特点。例如分子中存在多种可被卤代的活泼氢时，用NBS 卤化的主产物为苄位溴化物或烯丙位溴化物： C H 2C H 2C H 2
C O
B r
C H 2C H 2C O C H 3
C H 2C (C H 3)3N B S /C C l 4回流过氧化二苯甲酰，C H 2C H 2C H 3C H B r C (C H 3)3C H 2=C
（3）引发条件及温度 烃类化合物的取代卤化反应发生的快慢主要取决于引发游离基的条件。光照引发和热引发是经常采用的两种方法。
光照引发以紫外光照射最为有利。以氯化为例，氯分子的光离解能是250kJ ／mol ，与此对应的引发光波长是478nm 。波长越短的光，其能量越强，有利于引发游离基，但波长小于300nm 的紫外光透不过普通玻璃。因而，实际生产中常将发射波长范围为400～700nm 的目光灯作为照射光源；光引发时，其反应温度一般控制在60～80℃。
热引发可分为中温液相氯化与高温气相氯化，氯分子的热离解能是239kJ ／mol ，一般液相氯化反应的热引发温度范围为100～150℃，而气相氯化反应温度则高达250℃以上。其余卤素分子的离解能量要略低些，反应温度可以相应降低。表5-3为卤素分子离解所需能量。
提高反应温度有利于取代反应，也有利于减少环上加成氯化副反应，还可促进卤化剂均裂成游离基，所以一般在高温下进行苄位和烯丙位的取代卤化反应。
（4）催化剂及杂质 芳烃在有催化剂时，环上取代氯化要比环上加成或侧链氯化快得多，即在催化剂存在时，通常只能得到环上取代产物。在光照、加热或引发剂下通Cl 2，侧链取代氯化又比环上加成氯化快得多。因此通过游离基反应进行芳环侧链的卤化
时,应当注意不要使反应物中混入能够发生环上取代氯的催化剂。
对于自由基反应，原料需有较高的纯度和严格控制其杂质，否则会阻止反应。
①杂质铁。若有铁存在，通氯时会转变成FeCl 3，则对自由基反应不利，并起抑制
作用，同时若原料为烯烃或芳烃时，还会加快加成氯化及环上取代氯化。因此，原料中不能有铁，反应设备不能用普通钢设备，需用衬玻璃、衬镍、搪瓷或石墨反应器。
②氧气。对反应有阻碍作用，需严格控制其浓度。对于光引发：烃中氧含量＜
1.25×10-4时，Cl 2中需＜5.0×10－5；或烃中氧含量=5.0×10－5时，Cl 2中需＜
2.0×10－4。
③水。原料中有少量水的存在，也不利于游离基取代反应的进行。因此，工业上常用干燥的氯气。
此外，固体杂质或具有粗糙反应器内壁，会使链终止。为了除去反应物中可能存在的痕量杂质，有时加入乌洛托品。
（5）反应介质 四氯化碳是经常采用的反应介质，因为它属于非极性惰性溶剂，可避免游离基反应的终止和一些副反应的发生。其它可用的溶剂还有苯、石油醚和氯仿
等。反应物若为液体，则可不用溶剂。
（6）氯化深度及原料配比由于芳烃侧链及烷烃的取代氯化都具有连串反应的特点，因此，氯化产物的组成是由氯化深度来决定的。氯化深度越，单氯化选择性越低，即多氯化物组成越高。选择适当的氯化深度及烃氯化，对提高单氯化选择性是有利的，烃氯比大，一氯代烷的选择性高，一般适宜的烃氯比为5～3:1。
三、应用实例
1．氯苯的生产
氯苯是制备农药医药、染料、助剂及其他有机合成产品的重要中间体，也可以直接作溶剂，生产吨位较大。氯苯的生产路线有两条，一条是氧化氯化法，由苯蒸汽、氯化氢和氧在200～250℃及催化剂存在下反应而得。其总方程式为：
该法主要用于由氯苯生产苯酚的工艺，当苯酚生产转向异丙苯法后，此法已被淘汰。另一条生产路线即是现在普遍采用的沸腾氯化法，工艺流程见图5-2。生产的操作过程如下：将经过固体食盐干燥的苯和氯气，按苯氯比约4:1（物质的量之比）的比例，送入充满铁环填料（作催化剂）的氯化器底部，部分氯气与铁环反应生成FeCl3并溶解于苯中，保持反应温度在75～80℃，使其在沸腾状态下进行反应。氯化液溢流入液封槽，经冷却后进入贮罐，控制氯化液的相对密度在0.935～0.950，此时温度控制在15℃，氯化产物的质量组成大致为氯苯25%～30%、苯66%～74%、多氯苯＜1%。经水洗、中和，送往蒸馏分离，蒸出的苯循环使用。除产品氯苯外，得到的混合二氯苯还可以进一步分离；反应器顶部逸出的苯蒸汽和氯化氢气体，经冷凝回收苯，再以水吸收得到副产盐酸。
沸腾氯化器是一种塔式设备（图5-3），内壁衬耐酸砖，塔底装有炉条以支承铁环，塔顶是扩大区，安装有二层导流板以促进气液分离，利用苯的气化带出热量。在设计氯化器时，必须防止出现滞留区，否则容易出现多氯苯，导致设备堵塞，甚至发生生成碳的副反应而引起燃烧。
用沸腾氯化法生产氯苯的主要优点是生产能力大，在相同的氯化深度下二氯苯的生成量较少，这是由于减少了返混的缘故。
第三节加成卤化
加成卤化是卤素、卤化氢及其他卤化物与不饱和烃进行的加成反应。含有双键、叁键和某些芳烃等有机物常采用卤加成的方法进行卤化。
一、卤素与不饱和烃的加成卤化
在加成卤化反应中，由于氟的活泼性太高，反应剧烈且易发生副反应，无实用意义。碘与烯烃的加成是一个可逆反应，生成的二碘化物不仅收率低，而且性质也不稳定，故很少应用。因此，在卤素与烯烃的加成反应中，只有氯和溴的加成，应用比较普遍。卤素与烯烃的加成，按反应历程的不同可分为亲电加成和自由基加成两类。
1．卤素的亲电加成卤化
（1）反应历程卤素对双键的加成反应，一般经过两步，首先卤素向双键作亲电进攻，形成过渡态π-络合物，然后在催化剂（FeCl3）作用下，生成卤代烃。
催化剂的作用是加速π-络合物转化成σ-络合物，并且促使Cl 2与FeCl 3形成Cl →Cl:FeCl 3络合物，有利于亲电进攻。
（2）主要影响因素
①烯烃的结构。当烯烃上带有给电子取代基（如—OH 、—OR 、—NHCOCH 3、—C 6H 5、—R 等）时，其反应性能提高，有利于反应的进行；而当烯烃上带有吸电子取代基（如—NO 2、—COOH 、—CN 、—COOR 、—SO 3H 、—X 等）时，则起相反作用。烯烃卤加成反应活泼次序如下：R 2C ＝CH 2＞RCH ＝CH 2＞CH 2＝CH 2＞CH 2＝CHCl 。
②溶剂。卤素与烯烃的亲电加成反应，一般采用CCl 4、CHCl 3、CS 2、CH 3COOH 和CH 3COOC 2H 5等作溶剂。而醇和水不宜用作溶剂，因为它们同时可作为亲核试剂，向过渡态π-络合物作亲核进攻，可能会有卤代醇或卤代醚副产物形成。例如：
③反应温度。卤加成反应温度不宜太高，否则易导致消除（脱卤化氢）和取代副反应。
2．卤素的自由基加成卤化
卤素在光、热或引发剂（如有机过氧化物、偶氮二异丁腈等）存在下，可与不饱和烃发生加成反应，其反应历程按自由基机理进行。
链引发： Cl 2 —→hv
2 Cl·
链传递： CH 2=CH 2 + Cl·—→ CH 2Cl —CH 2·
CH 2Cl —CH 2·+ Cl —Cl —→CH 2Cl —CH 2 Cl + Cl·
链终止： Cl·+ Cl· —→ Cl 2
2CH 2Cl —CH 2·—→CH 2Cl —CH 2—CH 2—CH 2 Cl
CH 2Cl —CH 2·+ Cl· —→CH 2Cl —CH 2 Cl
光卤化加成的反应特别适用于双键上具有吸电子基的烯烃。例如三氯乙烯中有三个氯原子，进一步加成氯化很困难；但在光催化下可氯化制取五氯乙烷。五氯乙烷经消除一分子的氯化氢后，可制得驱钩虫药物四氯乙烯。
卤素和炔烃的加成反应与烯烃相同，但比烯烃反应难。
二、卤化氢与不饱和烃的加成
卤化氢与不饱和烃发生加成作用，可得到饱和卤代烃。其反应历程可分为离子型亲电加成和自由基加成两类。
1．卤化氢的亲电加成卤化
（1）反应历程 卤化氢与双键的亲电加成也是分两步进行的：首先是质子对分子进行亲电进攻，形成一个碳正离子中间体，然后卤负离子与之结合，形成加成产物。
在反应中加入AlCl3或FeCl3等催化剂，可加快反应速度。反应时可采用卤化氢的饱和有机溶液或浓的卤化氢水溶液。卤化氢与烯烃加成反应的活泼性次序是：HI＞HBr ＞HCl。
（2）定位规律由于是亲电加成反应，因此，当烯烃上带有给电子取代基时，有利于反应的进行，且卤原子的定位符合马尔科夫尼柯夫规则，即氢原子加在含氢较多的碳原子上。
当烯烃上带有强吸电子取代基，如—COOH、—CN、—CF3、—N＋(CH3)3时，烯烃的π电子云向取代基方向转移，双键上电子云密度下降，反应速度减慢，同时不对称烯烃与卤化氢的加成与马尔科夫尼柯夫规则相反。例如：
卤化氢与不饱和烃亲电加成反应的实例有氯化氢和乙炔加成生产氯乙烯，乙烯和氯化氢或溴化氢加成生成氯乙烷或溴乙烷。
2. 卤化氢的游离基加成卤化
在光和引发剂作用下，溴化氢和烯烃的加成属于游离基加成反应。其定位主要受到双键极化方向、位阻效应和烯烃游离基的稳定性等因素的影响，一般为反马尔科夫尼柯夫规则。
三、其他卤化物与不饱和烃的加成
除卤素、卤化氢外，次卤酸、N-卤代酰胺和卤代烷等也是不饱和烃加成反应常用的卤化剂。它们与不饱和烃发生亲电加成反应，生成卤代化合物。
1．次卤酸与烯烃的加成
常用的次卤酸为次氯酸，次氯酸不稳定，难以保存，通常是将氯气通入水或氢氧化钠水溶液中，也可以通入碳酸钙悬浮水溶液中，制取次氯酸及其盐。制备后须立即使用。次卤酸与烯烃的加成属于亲电加成，定位规律符合马氏规则。
工业上典型的例子是次氯酸水溶液与乙烯或丙烯反应生成β-氯乙醇或氯丙醇。两者都是十分重要的有机化工原料。反应如下：
次氯酸与丙烯加成得到的氯丙醇可直接用来生产环氧丙烷，这是工业上生产环氧丙烷的重要方法。反应式如下：
反应在鼓泡塔反应器中进行，丙烯、氯气和水在塔的不同部位通入，控制塔内反应温度在35～50℃，反应产物由塔顶溢出，反应液中氯丙醇含量为4.5%～5.0%，氯丙醇物质的量收率约90%左右。氯丙醇混合物可不经分离，直接送往皂化塔，用过量10%～20%、浓度为10%的石灰乳皂化。皂化在常压和34℃下进行，控制pH=8～9，生成的环氧丙烷自反应液中溢出，经精馏后得到环氧丙烷产品。同时，副产少量1,2-二氯丙烷和二氯二异丙基醚。
2．N-卤代酰胺与烯烃的加成
在酸催化下，N-卤代酰胺与烯烃加成可制得α-卤醇。反应历程类似于卤素与烯烃的亲电加成反应，卤正离子由N-卤代酰胺提供，负离子来自溶剂。反应如下：
常用的N-卤代酰胺有N-溴（氯）代乙酰胺NBA （NCA ）和N-溴（氯）代丁二酰亚胺NBS （NCS ）等。其反应特点为：可避免二卤化物的生成，产品纯度高，收率高；此外，该卤化剂能溶于有机溶剂，故可与不溶于水的烯烃在有机介质中进行有效的均相反应，得到相应的α-卤醇及其衍生物。
3．卤代烷与烯烃的加成
在路易斯酸存在下，叔卤代烷可对烯烃双键进行亲电进攻，得到卤代烷与烯烃的加成产物。例如：氯代叔丁烷与乙烯加成可得到1-氯-3,3二甲基丁烷，收率为75%。
多卤代甲烷衍生物可与双键发生自由基加成反应，在双键上形成碳-卤键，使双键的碳原子上增加一个碳原子。例如，丙烯和四氯化碳在过氧化二苯甲酰作用下生成1,1,1-三氯-3-氯丁烷，收率为80%。
β-氯乙醇
氯丙醇
多卤代甲烷衍生物有氯仿、四氯化碳、一溴三氯甲烷、溴仿和一碘三氟甲烷等。这些多卤代甲烷衍生物中被取代的卤原子的活泼性次序为I＞Br＞Cl。
四、应用实例－－3-氯丙腈的生产
3-氯丙腈为无色液体，能与醇、醚、丙酮；苯和四氯化碳等混溶，具有辛辣气味。它可用于药物及高分子合成。它可由丙烯腈与氯化氢加成而得。其工艺过程如下：在冷却下，将干燥的氯化氢通入丙烯腈中，氯化氢很快被吸收反应。停止通气后，减压蒸馏收集68～71℃／2.1kPa的馏分，用10%碳酸钠溶液洗涤后，用无水硫酸钠干燥。再一次减压蒸馏，取70～71℃／2.1kPa的馏分即为产品。
第四节置换卤化
置换卤化是以卤基置换有机物分子中其他基团的反应。与直接取代卤化相比，置换卤化具有无异构产物、多卤化和产品纯度高的优点，在药物合成、染料及其他精细化学品的合成中应用较多。可被卤基置换的有羟基、硝基、磺酸基、重氮基。卤化物之间也可以互相置换，如氟可以置换其他卤基，这也是氟化的主要途径。
一、羟基的置换卤化
醇羟基、酚羟基以及羧羟基均可被卤基置换，常用的卤化剂有氢卤酸、含磷及含硫卤化物等。
1．置换醇羟基
（1）用氢卤酸置换醇羟基氢卤酸和醇的置换反应是一个可逆平衡反应。
增加反应物的浓度及不断移出产物和生成的水，有利于加快反应速度，提高收率。此反应属于亲核取代反应。醇的结构和酸的性质都能影响反应速度。醇羟基的活性大小，一般是：叔醇羟基＞仲醇羟基＞伯醇羟基。氢卤酸的活性是根据卤素负离子的亲核能力大小而定的，其顺序是：HI＞HBr＞HCl＞HF。因此，伯醇和仲醇与盐酸反应时常常需要在催化剂作用下完成，常用的催化剂为ZnCl2。例如：
（2）卤化磷和氯化亚砜置换醇羟基氯化亚砜和卤化磷也可以用于置换羟基，氯化亚砜是进行醇羟基置换的优良卤化剂，反应中生成的氯化氢和二氧化硫气体易于挥发而无残留物，所得产品可直接蒸馏提纯。因此在生产上被广泛采用。例如：
卤化磷对羟基的置换，多于对高碳醇、酚或杂环羟基的置换反应。如：
3CH3(CH2)3CH2OH＋PI3—→ 3CH3(CH2)3CH2I＋P(OH)3
3CH3(CH2)2CH2OH＋PBr3—→ 3CH3(CH2)2CH2Br＋P(OH)3 2．置换酚羟基
酚羟基的卤素置换相当困难，需要活性很强的卤化剂，如五氯化磷和三氯氧磷等。
五卤化磷置换酚羟基的反应温度不宜过高，否则五卤化磷受热会离解成三卤化磷和卤素。这不仅降低其置换能力，而且卤素还可能引起芳环上的取代或双键上的加成等副反应。
使用氧氯化磷作卤化剂时，其配比要大于理论配比。因为POCl3中的三个氯原子，只有第一个置换能力最大，以后逐渐递减。
酚羟基的置换使用三苯膦卤化剂在较高温度下反应，收率一般较好。
H32C
O
l
C
r
B
l
3. 置换羧羟基
用SOCl2或PCl3与羧酸反应是合成酰氯最常用的方法。即：
RCOOH＋SOCl2—→ RCOCl＋SO3＋HCl
五氯化磷可将脂肪族或芳香族羧酸转化成酰氯。由于五氯化磷的置换能力极强，所以羧酸分子中不应含有羟基、醛基、酮基等敏感基团，以免发生氯的置换反应。三氯化磷的活性较小，仅适用于脂肪羧酸中羟基的置换；氯化亚砜的活性并不大，但若加入少量催化剂（如DMF、路易斯酸等），则可增大反应活性。如：
二、芳环上硝基、磺酸基和重氮基的置换卤化
1．置换硝基
硝基被置换的反应为游离基反应，其反应历程如下：
Cl2—→2Cl·
ArNO2＋Cl·—→Ar Cl＋·NO2
·NO2＋Cl2—→NO2 Cl＋Cl·
工业上，间二氯苯是由间二硝基苯在222℃下与氯反应制得；1,5-二硝基蒽醌在邻苯二甲酸酐存在下，在170～260℃通氯气，硝基被氯基置换而制得1,5-二氯蒽醌。以适量的1-氯蒽醌为助熔剂，在230℃向熔融的1-硝基蒽醌中通入氯气，可制得1-氯蒽醌。
通氯的反应器应采用搪瓷或搪玻璃的设备，因为氯与金属可产生极性催化剂，使得在置换硝基的同时，发生离子型取代反应，生成芳环上取代的氯化副产物。
2. 置换磺酸基
在酸性介质中，氯基置换蒽醌环上磺酸基的反应也是一个自由基反应。采用氯酸盐与蒽醌磺酸的稀盐酸溶液作用，可将蒽醌环上的磺酸基置换成氯基。
工业上常常采用这一方法生产1-氯蒽醌以及由相应的蒽醌磺酸制备1,5-和1,8-二氯蒽醌。方法是在96～98℃下将氯酸钠溶液加到蒽醌磺酸的稀盐酸溶液中，并保温一段时间，反应即可完成，收率为97%～98%。
3. 置换重氮基
用卤原子置换重氮基是制取芳香卤化物的方法之一。先由芳胺制成重氮盐，再在催化剂（亚铜型）作用下得到卤化物。它被称作桑德迈尔（Sandmeyer）反应。即：
（X=Cl、Br）在反应过程中同时生成的副产物有偶氮化合物和联芳基化合物。芳香氯化物的生成速度与重氮盐及一价铜的浓度成正比。增加氯离子浓度可以减少副产物的生成。
重氮基被氯原子置换的反应速度，受对位取代基的影响。通常，当芳环上有其他吸电子基存在时有利于反应。取代基对反应速度的影响如下列顺序减小：NO2＞Cl＞H＞CH3＞OCH3。
置换重氮基的反应温度一般为40～80℃，催化剂的用量为重氮盐的1/10～1/5（化学计算量）。例如：
1-氯-8-萘磺酸是合成硫靛黑的中间体。
用铜粉代替亚铜盐催化剂加入重氮盐的盐酸或氢溴酸溶液中也可进行卤基置换重氮基的反应。此时称为盖特曼（Gatterman）反应。如：
生成的邻溴甲苯是合成医药的中间体。
三、置换氟化
目前工业上制备有机氟化物的方法主要采用置换氟化法。
1．伯胺基的置换
许多芳香族的氟衍生物是通过氟原子置换芳环上的重氮基而制得的。通常是将芳伯胺的重氮盐与氟硼酸盐反应，生成不溶于水的重氮氟硼酸盐；或芳胺在氟硼酸存在下重氮化，生成重氮氟硼酸盐，后者经加热分解，可制得产率较高的氟代芳烃。此类反应称希曼（Schieman）反应。
应当指出，重氮氟硼酸盐分解必须在无水条件下进行，否则易分解成酚类和树脂状物质。
2．卤素的亲核置换（卤素交换反应）
卤素交换反应是在有机卤化物与无机卤化物之间进行的。对于有机氟化物的制备，工业上常用HF、KF、NaF、AgF2、SbF5等无机氟化剂通过置换有机卤化物中的卤原子来实现。反应所用的溶剂有DMF、丙酮、四氯化碳等。如2,4,6-三氟-5-氯嘧啶的合成即是由四氯嘧啶与氟化钠在180～220℃、环丁砜中回流制得的，收率可达87.5%，它是合成活性染料的重要中间体；氟里昂系列产品几乎都是通过置换氟化而得。
四、应用实例－－2,4-二氟苯胺的合成
2,4-二氟苯胺是有机合成的中间体，用于氟苯水杨酸的合成。氟苯水杨酸是羧酸类非甾抗炎药，是水杨酸药物最具发展前途的品种。
2,4-二氟苯胺的合成有两条路线，一条是以1,2,4-三氯苯为原料，经硝化、氟代、还原脱氯而得到产品。
另一条合成路线是以间苯二胺为原料，经重氮化、置换、硝化、还原而得到2,4-二氟苯胺。其合成步骤如下：
（l）重氮化、置换将含有亚硝酸钠的水溶液和含有间苯二胺盐酸盐的水溶液在搅拌条件下，分别缓慢地滴入冷却的56%氟硼酸溶液中。反应结束后，过滤得到黄色固体，干燥后得间二氟硼重氮盐。将其加热分解，经蒸馏可得间二氟苯，收率60.3%。
（2）硝化将间二氟苯逐渐滴入冷却的发烟硝酸中，加毕，继续搅拌反应1h。然后将反应液倾入冰水中，用乙醚提取，提出液用碳酸氢钠溶液及水洗涤，干燥后减压蒸馏，收集58～59℃［533.3Pa（4mmHg）］馏分，得2,4-二氟硝基苯，收率为93.2%。
（3）还原将2,4-二氟硝基苯滴加入铁粉和氯化铵水溶液的混合液中，加毕，继续回流反应2h。反应结束后进行水蒸气蒸馏，馏出液用乙醚提取，干燥，回收乙醚后减压蒸馏，收集46～47℃[1200Pa（9mmHg）]馏分，得2,4-二氟苯胺，收率为84.6%。
2019精选医学第一章卤化反应.doc
第一章卤化反应 Halogenation Reaction 概述 ?不饱和烃的卤加成反应 ?烃类的卤取代反应 ?羰基化合物的卤取代 ?醇、酚和醚的卤置换反应 ?羧酸的卤置换反应 ?其它官能团化合物的卤置换反应 第一节不饱和烃的卤加成 ?不饱和烃和卤素的加成反应(X-X) ?不饱和羧酸的卤内酯化反应(X-OR) ?不饱和烃和次卤酸（酯）、N-卤代酰胺的反应(X-OH、X-OR、X-Nu) ?卤化氢对不饱和烃的加成反应(H-X) ?不饱和烃的硼氢化-卤解反应(BH3-H）
一、不饱和烃与卤素的加成反应(X-X) 卤素与烯烃加成 卤素与烯烃加成-机理 (1)有稳定碳正离子的基团（供电子基团）可增加离子对形式机理，增加 同向加成产物比例。 (2) Cl的极化性比溴小，不易形成桥氯正离子，同向加成更明显。 (3)立体空间结构受底物空间构型和位阻的影响。 (4)加成过程中可能有重排、消除反应发生，以正离子稳定性为动力。（邻基参与重排） (5)亲核性溶剂影响加成产物，提高卤负离子浓度有利影响加成主产物。 (6)添加氧化剂将卤负离子氧化为分子，可影响加成产物。 (7)过硫酸氢钾（oxone)与氯化钠或溴化钠可迅速释放出Cl和Br,原位反应。 (8)除离子型加成外，自由基加成适合含吸电子基团的双键。 卤素与炔烃加成 二、不饱和羧酸的卤内酯反应(X-OR)
三、不饱和烃和次卤酸（酯）、N-卤代酰胺的反应(X-OH、X-OR、 X-Nu) 次卤酸及其酯为卤化剂 N-卤代酰胺为卤化剂 包括：N-溴（氯）代乙酰胺（NBA、NCA) N-溴（氯）代丁二酰亚胺（NBS、NCS) 次卤酸及其酯为卤化剂 (1)卤化剂(X-OH) :烯烃→β-卤醇(马氏定位) (2)次卤酸具有氧化性，需要新鲜制备。 方法：将Cl2或Br2在中性或含汞盐的碱性水溶液反应而成。也可以采用次氯酸盐在中性或弱酸性条件下进行。 (3)次卤酸酯（ROX), 机理与次卤酸相同，可在非水溶液中进行，得到β-卤醇衍生物。 N-卤代酰胺为卤化剂
药物合成卤化反应习题讲课教案
药物合成卤化反应习 题
精品文档 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 题库 第一章 卤化反应 1 卤化反应在有机合成中的应用？为什么常用一些卤代物作为反应中间体？ 2 归纳下常用的氯化剂、溴化剂都有哪些？它们的主要理化性质及应用范围？ 3 根据反应历程的不同，讨论一下卤化反应的类型、机理及对反应的影响。 （1） 卤素对双键的离子型加成 （2） 芳香环上的取代 （3） 方向化合物侧链上的取代 （4） 卤化氢对醇羟基的置换 （5） NBS 的取代反应 4 比较X 2、HX 、HOX 对双键的离子型加成反应的机理又何异同点。怎样判断加成方向 5 在-OH 得置换反应中各种卤化剂各有何特点？他们的应用范围如何？ 6 预测Br 2/CCl 4于下列各种烯烃进行溴化反应的相对速度的次序。 CH 2=CH 2 (CH 3)2C=CH 2 HOOC-CH=CH-COOH (CH 3)2C=C(CH 3)2 CH 3CH 2=CH 2 CH 2=CH-CN 7 根据反应机理，指出下列反应的产物应属何种构型？（如苏式、赤式、R 、S 等） 8 解释下列反应机理 9 对比下列反应的条件有何不同？结合反应机理加以说明： H 3C CH CH 2 H 3C CH 2CH 2Br H 3C CHBr CH 3 CH 3CH 3 CH 2Cl Cl RH 2C CH CH 2RH 2C CH CH 2 RH 2C C CH 2OH (1)(2)(3) 10 在对氯氯苄ClC6H4CH2C1的植被中有如下两种路线，如按1进行需要什么条件？2发有何特点？讨论他们的优缺点。 11 下列反应选用何种氯化剂为好？说明原因。 H 3C C CH CH 3CH 3H 3C HC CH COOH H 3C C CH CH 2Br CH 3 H 3C HC CH COCl (1)(2)(3) (4) (5)(6)(7) HO (CH 2)6OH IH 2C (CH 2)4CH 2OH H 2C HC (CH 2)6COOH H 2C C (CH 2)6 COOH Br H 2C (CH 2)6COOH Cl CH 2CH 2COOH H 3CCO CH 2CHCOBr H 3CCO CH 2OH H 3CO CH 2Cl H 3CO N COCl Cl Cl N COOH HO OH N COOH Cl Cl N COCl HO OH 12 完成下列反应，写出主要的试剂及反应条件：
大学有机化学第五章卤代烷
第五章卤代烷 烷烃中的氢被卤素取代的产物称卤代烷(Haloalkane)。 根据碳的种类，一级、二级、三级卤代烷。 RCH2X R2CHX R3CX 伯、仲、叔卤代烷 卤素数，一卤、二卤、多卤代烷。 一．命名 1．普通(习惯)命名 简单卤代烷 一卤代烷，烷基卤化物。 F CH3CH2CH2Cl (CH3)2CHBr (CH3)3CI 正丙基氯异丙基溴叔丁基碘环己基氟 n-propyl chloride isopropyl bromide tert-butyl iodide cyclohexyl fluoride 多卤代烷，特殊名称： CHCl3CHI3 CCl4 氯仿碘仿四氯化碳 chloroform iodoform carbon tetrachloride 2．IUPAC命名
卤素作取代基, I > Br > Cl > F > R 3-甲基-2-氯戊烷 (3R, 5R)-3，5-二甲基-5-溴辛烷 2-chloro-3-methylpentane (3R, 5R)-5-bromo-3，5-dimethyloctane (1R, 2R)-1-溴-2-碘环己烷 (1R, 2R)-1-bromo-2-iodocyclohexane 二．一卤代烷的制法 1．烃的卤化 C H 2 CH 3CH 2CH C CH 2CH 3 CH 3CH 3CH 3CHCHCH 2CH 3 3 2Cl
少数烃 2．烯烃加成 3．醇的卤代 三．一卤代烷的化学性质 C -X ：极性大，键能小。 易进行反应。 1． 取代反应 亲核试剂进攻带正电的碳，原有的基团被取代离去， 称亲核取代反应(Nucleophilic Substituition Reaction )，S N 。 Nucleophile Substrate Product Leaving group RCH=CH 2 HX C CH 3 R H ROH HX RX Nu -+R-X R-Nu +X - Nu -C
高中化学第二章卤代烃知识点
第二章 卤代烃 一．卤代烃的结构特点：卤素原子是卤代烃的官能团。C —X 之间的共用电子对偏向X ， 形成一个极性较强的共价键,分子中C —X 键易断裂。 二．卤代烃的物理性质 （1）溶解性：不溶于水，易溶于大多数有机溶剂。 （2）状态、密度：CH 3Cl 常温下呈气态，C 2H 5Br 、CH 2Cl 2、CHCl 3、CCl 4常温下呈液态且密度> 1 g/cm 3 。（一氯代烃的密度都小于水） 三．卤代烃的化学性质（以CH 3CH 2Br 为例） 1.取代反应 ①条件：强碱的水溶液，加热 ②化学方程式为： 2.消去反应 (1)实质：从分子中相邻的两个碳原子上脱去一个卤化氢分子，从而形成不饱和化合物。 例如： CH 3CH 2Cl ： ＋NaOH ――→醇△ NaCl ＋CH 2===CH↑＋H 2O (2)卤代烃的消去反应规律 ①没有邻位碳原子的卤代烃不能发生消去反应，如CH 3Br 。 ②有邻位碳原子，但邻位碳原子上不存在氢原子的卤代烃也不能发生消去反应。例如： 。
③有两个相邻碳原子，且碳原子上均带有氢原子时，发生消去反应可能生成不同的产物。例： CH 3—CH===CH —CH 3＋NaCl ＋H 2O (3)二元卤代烃发生消去反应时要比一元卤代烃困难些。有些二元卤代烃发生消去反应后可在 有机物中引入三键。例如：CH 3—CH 2—CHCl 2＋2NaOH ――→醇△ CH 3—C≡CH＋2NaCl ＋2H 2O 四．消去反应与水解反应的比较 反应类型 反应条件 键的变化 卤代烃的结构特点 主要生成物 水解反应 NaOH 水溶液 C —X 与H —O 键断裂C —O 与H —X 键生成 含C —X 即可 醇 消去反应 NaOH 醇溶液 C —X 与C —H 键断裂 (或—C≡C—) 与H —X 键生成 与X 相连的C 的邻位C 上有H 烯烃或炔烃 特别提醒 (1)通过卤代烃的水解反应可在碳链上引入羟基；通过卤代烃的消去反应可在碳链上引入碳碳双键或碳碳三键。 五．检验卤代烃分子中卤素的方法（X 表示卤素原子） 1．实验原理 R —X ＋H 2O ――→NaOH △ R —OH ＋HX HX ＋NaOH===NaX ＋H 2O HNO 3＋NaOH===NaNO 3＋H 2O AgNO 3＋NaX===AgX↓＋NaNO 3 根据沉淀(AgX)的颜色可确定卤素：AgCl(白色)、AgBr(浅黄色)、AgI(黄色)。 2．实验步骤 (1)取少量卤代烃；(2)加入NaOH 水溶液；(3)加热；(4)冷却；(5)加入稀HNO 3酸化； (6)加入AgNO 3溶液，观察沉淀的颜色。 即RX ――→加NaOH 水溶液△R —OH NaX ――→加稀HNO 3酸化R —OH HX
卤化反应
6.2ml 10ml H 2O 10ml H 299－102度2 学习情境二十一 1-溴丁烷的制备及卤代烃的鉴定 学习要点 1、掌握卤代烃的分类、同分异构和命名法。 2、掌握卤代烃的化学性质、格林那试剂的制法和性质、 3、掌握卤代烃的消除反应的札依采夫（Satyzeff ）规则。 4．了解重要的亲核取代反应及其应用 5．掌握1-溴丁烷的制备及卤代烃的鉴定 链接 一氟代烷在常温时很不稳定，容易自行失去HF 而变成烯烃。
当同一碳原子上有两个氟原子时，性质就很稳定，不易起化学反应。如：CH 3CHF 2，CH 3CF 2CH 3，全氟化烃的性质极其稳定。它们有很高的耐热性和耐腐蚀性。 氟代烃的用途引人注目。1．ClBrCHCF 3 可作麻醉药，不易燃烧，比环丙烷，乙醚安全。2．某些氟化物是氧的良好运输体，可作为血液代用品。3．CCl 2F 2，CCl 3F ，F 2ClC-ClF 2是很多喷雾剂（杀虫剂，清洁剂）的推进剂。4．CCl 2F 2(Freon-12)，HCClF 2(Freon-22)是电冰箱和空调的制冷剂。5．聚四氟乙烯(Teflon)是一种非常稳定的塑料，能耐高温、强酸、强碱、无毒性、有自润作用，是有用的工程和医用材料，也可作炊事用具的“不粘”内衬。 作喷雾剂推进剂或制冷剂的氯氟烃对地球周围的臭氧有破坏作用，臭氧层能虑除致皮肤癌的太阳紫外线，对人体健康有重要作用。有些国家也开始禁止使用含氯氟烃作为推进剂的喷雾剂。(F XXX 代号表示，F 表示它是一个氟代烃。F 右下角的数字，个位氟原子，十位氢原子数加一，百位数碳原子数减一。如：F —12（CCl 2F 2） 必备知识点一 卤代烃 一、卤代烃的分类 卤代烃可以看作是烃分子中一个或多个氢被卤原子取代后所生成的化合物。其中卤原子就是卤代烃的官能团。一卤代烃可表示为R-X, X=Cl.、Br 、I 、F 。 卤代烃的性质比烃活泼得多，能发生多种化学反应，转化成各种其它类型的化合物。所以，烃分子中引入卤原子，在有机合成中是非常有用的。自然界极少含有卤素的化合物，绝大多数是人工合成的。 1．按分子中所含卤原子的数目，分为一卤代烃和多卤代烃。 2．按分子中卤原子所连烃基类型，分为： 卤代烷烃 R-CH 2-X 卤代烯烃 R-CH=CH-X 乙烯式 R-CH=CH-CH 2-X 烯丙式 R-CH=CH （CH 2）n-X ≥2 孤立式 卤代芳烃 3．按卤素所连的碳原子的类型，分为： X CH 2X
第二章 卤化反应 练习题
第二章 卤化反应 练习题 一、完成下列反应 1、 OH POCl 3 2、 HN OH OH SOCl 2CHCl 3 ? 3、 N N H 3CS OH OH +POCl 3+PCl 3 KF ? ? 4、 N O OH PCl 3 Cl 2 HPO3 HCl ? 5 N N N N OH O PCl 5 PCl 3 HCl ? 6、 N N N N OH O Br 2 ? 7、 O N N N O O O Cl Cl Cl ? ? 8、 O O Cl 2 H 2O ? ? 9、
Cl O (HCOH)3 ZnCl 2 ? 10、 NH 2 NH Br 2 CH 3ONa NaBr CH 3OH ? 11、 N OH OH POCl 3 ? 12、 POCl 3 OH OH ? 13、 N N POCl 3 O O ? 14、 O O O N O O Br ? ? 15、 N N OH POCl 3 ? 16、 POCl 3 N N OH HO NH 2 ? 17、 N O O H Br 2 NaOH NaBr H 2O ?
18、 N O O H NaOCl CH 3COONa H 2O CH 3OOH ? 19、 O OH O Cl S O Cl HCl SO 2 ? 20、 N H O NaClO NaOH ? 21、 O O O N O O Br ? ? 22、 S N O O Br ? ? 23、 POCl 3 N N OH NH 2? 24、 O Cl 2 NaCN ? ? 25、 OH O SOCl 2 HCl SO 2 ? 26、
卤化反应
3 卤化 反应 在有机化合物中建立碳-卤键的反应称为卤化反应。意义：在药物分子中引入卤素可改善其药理活性；卤化物是药物合成重要的中间体，可从卤素进行多种官能团转化；卤素可作为烯烃等官能团的保护基，可提高合成的选择性。 3.1不饱和烃与含卤物种的加成卤化 含卤物种主要包括卤素和卤化氢。 3.1.1卤素对不饱和烃的加成反应 (1)对烯烃的加成 氟与烯烃的加成过于剧烈，产物复杂，实用意义不大；二碘化物对光极为敏感，稳定性差，在药物合成中也不常用。而氯和溴对烯烃的加成在药物合成上较为重要。 氯和溴对烯烃的加成反应为亲电加成机理，是脂肪族碳碳p键的典型反应之一。这种加成主要包括两步反应：亲电试剂加成到亲核性的p键上得到一个碳正离子(或环鎓离子)；得到的碳正离子(或环鎓离子)与亲核试剂反应。参与第二步反应的亲核试剂一般是与亲电试剂相关的负离子，比如溴离子、氯离子等，也可以是亲核性的溶剂，如水或乙酸等。 ①反应机理 碳碳双键上的亲电加成。
②立体化学 氯和溴对烯烃的加成反应的立体化学较为复杂, 与底物结构、反应条件和加成物有关。 反式加成：一般情况下，溴对烯烃的亲电加成反应会经过三员环过渡态(中间体)，当这种中间体在反应条件下比较稳定时，可发生反式亲电加成。 cis-和trans-2-丁烯的立体专一性反式加成： 由于两个溴原子分别从双键的相反方向加成，所以得到立体专一产物。 顺式加成：氯加到双键上有时也可得到顺式加成产物，这类反应一般在非极性溶剂中发生，如茚氯化生成cis-1,2-二氯茚。 有几项因素决定了这个氯化加成的立体化学，其一，反应物是氯而不是溴；其二，底物分子的双键处在芳环的共轭位置；其三，反应在非极性溶剂薪 小?lt;/p>
第一章 卤化反应练习题
第一章 卤化反应练习题 一、举例说明或解释以下人名反应。 1. Dalton 反应 2. Hunsdriecke 反应 3. Kochi 改良法 4. Barton 改良法 5. Finkelstein 反应 6. Sandmeyer 反应 7. Gattermann 反应 8. Schiemann 反应 二、请选出下列反应的主产物。 OH POCl 3 1. ( ) Cl A. Cl Cl Cl B. C. D. OH Cl Cl HN OH OH SOCl 23 2.( ) N Cl OH OH A.HN Cl Cl B.HN Cl OH C.N Cl Cl Cl D. N H 3CS OH OH +POCl 3+PCl 3 KF ( )( ) 3. N N H 3CS OH OH N N H 3CS OH OH A. B.C. D.N N H 3CS Cl Cl N N H 3CS Cl Cl N N H 3CS Cl Cl N N H 3CS OH F N N H 3CS Cl Cl N N H 3CS F F Cl F F N O OH PCl 3 Cl 2 4.( )
A. B. C. D.N O Cl N O OH N O Cl Cl Cl N O OH Cl N N OH O PCl 5 5. ( ) A. B. C. D.N N N N Cl O N N N N Cl O N N N N OH O N N N N OH O Cl Cl Cl N N N OH O Br 2 6. ( ) N N N N OH O Br A. B. C. D.N N N N OH O Br N N N N Br O Br N N N N OH O Br Br O N N N O O O Cl Cl Cl 7. ( ) ( ) O N N N O O O H Cl Cl Cl A. B.C. D.O N N H N O O O H Cl Cl O N N H N O O O H Cl Cl HN N H N O O O H Cl O Cl Cl O O Cl 2 H 2O 8. ( ) ( ) A. B. C. D. HO Cl O O Cl Cl Cl O O Cl O Cl Cl Cl O Cl HO Cl O O Cl Cl Cl O (HCOH)3 ZnCl 2 9. ( ) O O Cl A. B. C. D. O O O O Cl O O OH Cl
第一章-卤化反应作业和答案
第一章 卤化反应 1、归纳本章所用的氯化剂、溴化剂都有哪些？它们的主要理化性质及应用范围？ 2、下列反应是以1-丙烯为原料分别合成化合物（1）和（2），指出这两条合成路线的反应 条件，并对比这两条路线有何不同？结合反应机理加以解释： H 3C C H CH 2 H 3C C CH 2Br H 3C H CH 3 Br H H (1) (2) 3、下列反应是以甲基苯为原料分别合成化合物（1）和（2），指出这两条合成路线的反应 条件，并对比这两条路线有何不同？结合反应机理加以解释： CH 3 CH 3 Cl CH 2Cl (1) (2) 4、完成下列反应，写出主要的试剂及反应条件： OH COOH OH COCl (1) (2) (3) (4) CH 3 CBr 3 CH 3COOH FCH 2COOH O COOH O I 5、完成下列反应，写出其主要生成物：
H3C C CH CH3 H3Ca(OCl)2/HOAc/H2O (1) (2) (3) HC CH2 NBS/H2O (CH3)2C=CHCH2CH=CH CH2=CH-COO-CH=CH 6、比较下列不同结构的烯烃进行卤化反应的难易，并陈述原因。CH3CH=CH2、HOOCCH=CHCOOH、(CH3)2CH=CH2、CH2=CH2、(CH3)2CH=CH(CH3)2 7、写出△5-甾体烯与溴加成的主要产物，并简述原因。 8、为了得到α-卤代醛，最经典的方法是将醛转化成烯醇，然后再和卤素反应。写出下列制 备α-溴代醛的反应机理。 CH3(CH2)5CHO Ac2O/AcOK CH3(CH2)4 Br2/H2O (95%) CH3(CH2)4CHCHO Br
第5章 卤代烷
第五章 卤代烷烃§5.1 卤代烷烃的分类和命名§5.2 一卤代烷烃的结构和物理性质§5.3 一卤代烷烃的化学性质§5.4 亲核取代反应的机理 §5.5 一卤代烷的制法 Chapter 5 Haloalkanes
卤代烃是烃分子中一个或多个氢原子被子卤素（F、Cl、Br、I）取代的衍生物，它在自然界中存在极少，绝大多数是人工合成的。 比比皆是的聚氯乙烯制品，千家万户使用的冰箱中的致冷剂、防火必备的四氯化碳灭火剂等到处都是卤代烃。 卤代烃也是实验室中最常用的有机化合物，它经常起着从一种化合物变成另一种化合物的桥梁作用，是有机合成中经常用到的化合物。 人们在使用卤代烃的同时，也带来了严重的污染问题，六六六被禁用，DDT被取缔。近年来，科学家证明臭氧层空洞的形成与使 用氟氯烃有关。 可见，只有掌握卤代烃的性质及其反应规律，才能驾驭其上，造福于人类。
§5.1卤代烷的分类和命名 一元卤代烃二元卤代烃多元卤代烃 （1）按卤代烷分子中所含卤原子数目的多少 C 2H 5I CH 2CH 2Br Br CH 2CH 2Cl Cl 2（2）按卤原子所连接碳原子的种类：伯卤代烃 仲卤代烃叔卤代烃 R -C H 2-X R R C H-X R R C -X R 1、卤代烷的分类
2、卤代烷的命名 （1）习惯命名法 烷基名称+卤原子名称 CH 3CH CH 2Cl CH 3C CH 3CH 3CH 3 Br 异丁基氯叔丁基溴
（2）系统命名法 选母体：看成是烷烃的卤素衍生物，根据主链的碳原子 数称为“某”烷。 定编号：遵循最低系列原则；当连有两个取代基且其 一为卤原子时，应给卤原子较大的编号。 写取代基：按立体化学中的次序规则顺序列出CH 3-CH-CH-CH 3 Cl CH 3CH 3C CH CH 3CH 2CH 3 Cl Cl 1 2 3 4 5戊烷 3-甲基-2，2-二氯丁烷4 3 2 12-甲基-3-氯
卤化反应
第五章卤化 第一节概述 一、卤化反应及其重要性 向有机化合物分子中引入卤素（X）生成C－X键的反应称为卤化反应。按卤原子的不同，可以分成氟化、氯化、溴化和碘化。卤化有机物通常有卤代烃、卤代芳烃、酰卤等。在这些卤化物中，由于氯的衍生物制备最经济，氯化剂来源广泛，所以氯化在工业上大量应用；溴化、碘化的应用较少；氟的自然资源较广，许多氟化物具有较突出的性能，近年来人们对含氟化合物的合成十分重视。 卤化是精细化学品合成中重要反应之一。通过卤化反应，可实现如下主要目的：（1）增加有机物分子极性，从而可以通过卤素的转换制备含有其它取代基的衍生物，如卤素置换成羟基、氨基、烷氧基等。其中溴化物中的溴原子比较活泼，较易为其它基团置换，常被应用于精细有机合成中的官能团转换。 （2）通过卤化反应制备的许多有机卤化物本身就是重要的中间体，可以用来合成染料、农药、香料、医药等精细化学品。 （3）向某些精细化学品中引入一个或多个卤原子，还可以改进其性能。例如，含有三氟甲基的染料有很好的日晒牢度；铜酞菁分子中引入不同氯、溴原子，可制备不同黄光绿色调的颜料；向某些有机化合物分子中引入多个卤原子，可以增进有机物的阻燃性。 二、卤化类型及卤化剂 卤化反应主要包括三种类型：即卤原子与不饱和烃的卤加成反应、卤原子与有机物氢原子之间的卤取代反应和卤原子与氢以外的其他原子或基团的卤置换反应。 卤化时常用的卤化剂有：卤素单质、卤素的酸和氧化剂、次卤酸、金属和非金属的卤化物等，其中卤素应用最广，尤其是氯气。但对于F2，由于活性太高，一般不能直接用作氟化剂，只能采用间接的方法获得氟衍生物。 上述卤化剂中，用于取代和加成卤化的卤化剂有：卤素（Cl2、Br2、I2）、氢卤酸和氧化剂（HCl＋NaClO、HCl＋NaClO3、HBr＋NaBrO、HBr＋NaBrO3）及其他卤化剂（SO2Cl2、SOCl2、HOCl、COCl2、SCl2、ICl）等，用于置换卤化的卤化剂有HF、KF、NaF、SbF3、HCl、PCl3、HBr等。 第二节取代卤化 取代卤化是合成有机卤化物最重要的途径，主要包括芳环上的取代卤化、芳环侧链及脂肪烃的取代卤化。取代卤化以取代氯化和取代溴化最为常见。 一、芳环上的取代卤化 影响因素及反应条件的选择
一、卤化反应
第一章 卤化反应 1 卤化反应在有机合成中的应用？为什么常用一些卤代物作为反应中间体？ 2 归纳下常用的氯化剂、溴化剂都有哪些？它们的主要理化性质及应用范围？ 3 根据反应历程的不同，讨论一下卤化反应的类型、机理及对反应的影响。 （1） 卤素对双键的离子型加成 （2） 芳香环上的取代 （3） 方向化合物侧链上的取代 （4） 卤化氢对醇羟基的置换 （5） NBS 的取代反应 4 比较X 2、HX 、HOX 对双键的离子型加成反应的机理又何异同点。怎样判断加成方向 5 在-OH 得置换反应中各种卤化剂各有何特点？他们的应用范围如何？ 6 预测Br 2/CCl 4于下列各种烯烃进行溴化反应的相对速度的次序。 CH 2=CH 2 (CH 3)2C=CH 2 HOOC-CH=CH-COOH (CH 3)2C=C(CH 3)2 CH 3CH 2=CH 2 CH 2=CH-CN 7对比下列反应的条件有何不同？结合反应机理加以说明： H 3C CH CH 2 H 3C CH 2CH 2Br H 3C CHBr CH 3 CH 3CH 3 CH 2Cl Cl RH 2C CH CH 2RH 2C CH CH 2 RH 2C C CH 2 OH (1)(2)(3) 8 下列反应选用何种氯化剂为好？说明原因。
H3C C CH CH3 3 H3C HC CH COOH H3C C CH CH 2Br 3 H3C HC CH COCl (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)HO(CH2)6OH IH2C(CH2)4CH2OH H2C HC(CH2)6COOH H2C C(CH2)6COOH Br H2C(CH2 )6 COOH CH2CH2COOH H3CCO CH2CHCOBr H3CCO CH2OH H3CO CH2Cl H3CO Br N COCl Cl Cl N COOH HO OH N COOH Cl Cl N COCl HO OH 9 完成下列反应，写出主要的试剂及反应条件： OH COOH OH COCl (1) (2) (3) (4) CH3CF3 CH3COOH FXH2COOH O COOH O I 10完成下列反应，写出其主要生成物 H3C C CH CH3 H322 (1) (2) (3) (4) (5) HC CH2 NBS/H2O CH3C CH 22 OH48%HBr CH2CH=CHCH2CH=CHBr CH2=CH-COO-CH-CH2 (CH3)2C=CHCH2CH=CH2 24
卤化反应
安徽新华学院 备课 20 13-20 14 学年第一学期 课程名称：药物合成反应 授课班级： 主讲教师：尹伟 院系（部）：药学院
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第一章卤化反应(Halogenation Reaction) 卤化反应：在有机化合物分子中建立C-X ，得到含卤化合物的反应 工业应用：20世纪20年代以后 1923年：甲烷气相氯化的工业装置建成 1931年：工业生产氟氯甲烷 1958年：氧化氯化法合成卤代烷 现在：广泛用于有机合成，制备各种重要的原料、中间体和工业溶剂 卤化反应在有机合成中的用途： 1. 制备含卤素的有机药物 2. 卤化物是官能团转化中一类重要的中间体。药物中间体糖皮质激素醋酸可的松 3. 将卤素原子作为保护基、阻断基，用于提高反应的选择性 卤化反应：是指有机物分子中引入卤原子(氟、氯、溴、碘)的反应。 1. 药物分子中引入卤原子的目的： (1) 制备不同生理活性的药物，提高药物活性、降低毒性； (2) 在官能团的转化中，卤化物是重要的有机合成中间体； (3) 卤原子可作为保护基、阻断基等使反应的选择性得到提高。
卤 化 反 应 的 类 型 1、不饱和烃的卤加成 2、饱和烷烃、芳香环上的卤取代 3、烯丙位、苄位上的卤置换 4、醛酮羰基α-位的卤置换 5、羧酸羟基的卤置换：形成酰卤、卤代烃 常用的卤化剂 1、卤素(X2)：Cl 2、Br2 2、次卤酸(HOX)：HOCl 、HOBr 3、N-卤代酰胺：如 N-溴(氯)代乙酰胺(NBA ，NCA) N-溴(氯)代丁二酰亚胺(NBS ，NCS) 4、卤化氢(HX)：HCl 、HBr 第一节 不饱和卤烃加成反应 一、卤素对烯烃的加成 直接作为卤化剂的卤素有氯和溴。由于氟太活泼，直接反应放出大量反应热使反应难以控制。碘活性太弱，高温时又会引起反应物以及产物的聚合和分解。 氯和溴与烯烃发生亲电加成反应，生成邻二卤化物。 C C C H H X +X 2=Cl 2 , Br 2 O C C H X O
第一章-卤化反应习题
题库 第一章 卤化反应 1 卤化反应在有机合成中的应用？为什么常用一些卤代物作为反应中间体？ 2 归纳下常用的氯化剂、溴化剂都有哪些？它们的主要理化性质及应用范围？ 3 根据反应历程的不同，讨论一下卤化反应的类型、机理及对反应的影响。 （1） 卤素对双键的离子型加成 （2） 芳香环上的取代 （3） 芳香化合物侧链上的取代 （4） 卤化氢对醇羟基的置换 （5） NBS 的取代反应 4 比较X 2、HX 、HOX 对双键的离子型加成反应的机理又何异同点。怎样判断加成方向 5 在-OH 得置换反应中各种卤化剂各有何特点？他们的应用范围如何？ 6 预测Br 2/CCl 4于下列各种烯烃进行溴化反应的相对速度的次序。 CH 2=CH 2 (CH 3)2C=CH 2 HOOC-CH=CH-COOH (CH 3)2C=C(CH 3)2 CH 3CH 2=CH 2 CH 2=CH-CN 7 根据反应机理，指出下列反应的产物应属何种构型？（如苏式、赤式、R 、S 等） 8 解释下列反应机理 9 对比下列反应的条件有何不同？结合反应机理加以说明： H 3C CH CH 2 H 3C CH 2CH 2Br H 3C CHBr CH 3 CH 3CH 3 CH 2Cl Cl RH 2C CH CH 2RH 2C CH CH 2 RH 2C C CH 2 OH (1)(2)(3) 10 在对氯氯苄ClC6H4CH2C1的植被中有如下两种路线，如按1进行需要什么条件？2发有何特点？讨论他们的优缺点。 11 下列反应选用何种氯化剂为好？说明原因。 H 3C C CH CH 3CH 3H 3C HC CH COOH H 3C C CH CH 2Br CH 3H 3C HC CH COCl (1)(2)(3) (4) (5)(6)(7) HO (CH 2)6OH IH 2C (CH 2)4CH 2OH H 2C HC (CH 2)6COOH H 2C C (CH 2)6 COOH Br H 2C (CH 2)6COOH Cl CH 2CH 2COOH H 3CCO CH 2CHCOBr H 3CCO CH 2OH H 3CO CH 2Cl H 3CO N COCl Cl Cl N COOH HO OH N COOH Cl Cl N COCl HO OH
《卤化反应》习题及参考答案
第二章《卤化反应》习题 1、写出芳环上取代氯化和侧链氯化的反应历程，进行分析比较并指出它们分别有哪些重要的影响因素。 参考答案: 影响因素：卤化深度、催化剂、卤化剂、介质的pH 值、溶剂 影响因素：光源、引发剂、杂质、温度 2、在芳烃的环上取代氯化反应中，有时为了提高催化效果，采用组合催化剂进行催化，请分析以下催化剂的组合可行否？ 1）FeCl 3+ I 2，2）I 2 + 100%H 2SO 4，3）FeCl 3 +100%H 2SO 4 参考答案： 1） 可用，有互补作用 2） 可用，I2催化，硫酸做溶剂 3） 不可用，会反应生成HCl 和硫酸铁。 3、苯一氯化生产一氯苯时，现代工业上主要采用什么氯化法？简述其生产工艺流程。苯的二氯化制二氯苯和甲苯的氯化制一氯苄可以用上述方法吗？ 参考答案：苯在沸腾情况下进行氯化，利用苯的汽化来移除反应热-沸腾氯化法（现代合成氯苯工业方法）。 Cl 2均裂2Cl
工艺流程： 可以，但如果制备对二氯苯不可以，因为温度高，定位不准。 可以，并流操作，甲苯沸腾。 4、简述由甲苯制备以下卤化物的合成路线和主要反应条件。 CF 3 Cl CF 3Cl 参考答案： CCl 3CF 3CF 3Cl 主要反应条件：PCl 3，日光获沸腾温度侧链三氯化；HF 在高压釜，催化剂存在下加热得到三氟甲苯；在路易斯酸存在进行环上亲电取代氯化得到产品。 CCl 3CF 3 Cl Cl Cl 主要反应条件：甲苯在三氯化铁存在下沸腾氯化并精馏分离得对氯甲苯，PCl 3，日光获沸腾温度侧链三氯化；HF 在高压釜，催化剂存在下加热得到对氯三氟甲苯。 5、简述由对二氯苯制备2,4-二氯氟苯的合成路线和主要反应条件。
第一章 卤化反应作业和答案
第一章卤化反应 1、归纳本章所用的氯化剂、溴化剂都有哪些？它们的主要理化性质及应用范围？ 2、下列反应是以1-丙烯为原料分别合成化合物（1）和（2），指出这两条合成路线的反应 条件，并对比这两条路线有何不同？结合反应机理加以解释： 3、下列反应是以甲基苯为原料分别合成化合物（1）和（2），指出这两条合成路线的反应 条件，并对比这两条路线有何不同？结合反应机理加以解释： 4、完成下列反应，写出主要的试剂及反应条件： 5、完成下列反应，写出其主要生成物： 6、比较下列不同结构的烯烃进行卤化反应的难易，并陈述原 因。CH3CH=CH2、HOOCCH=CHCOOH、(CH3)2CH=CH2、CH2=CH2、(CH3)2CH=CH(CH3)2 7、写出△5-甾体烯与溴加成的主要产物，并简述原因。 8、为了得到α-卤代醛，最经典的方法是将醛转化成烯醇，然后再和卤素 反应。写出下列制备α-溴代醛的反应机理。
答案: 1、略。 2、答：两者都是HBr对不饱和烃的加成反应，但两者的反应条件不同。 反应（1）是在过氧化物存在或者光照的条件下的加成。按照自由基加成的机理进行： 反应（2）是HBr在酸性条件下对烯烃的加成。按照亲电加成的机理进行： 3、答：两者都是Cl2对芳香烃的取代反应，但两者的反应条件不同。反应（1）是Cl2在催化剂（如路易斯酸）作用下对芳香烃的亲电取代。按照亲电取代的机理进行： 反应（2）是在过氧化物存在或者光照的条件下的加成。按照自由基取代的机理进行： 4、答：（1） （2） （3） （4） 5、答：（1） （2） （3）
6、答：烯烃的反应难易程度主要取决于中间体碳正离子的稳定性。 烯键碳原子上连有供电子基团，有利于烯烃卤加成反应的进行。若烯键碳原子上连有吸电子基团，则不利于反应进行。诱导效应或超共轭效应的存在使碳正离子稳定性不一样：HOOCCH=CHCOOH < CH2=CH2 < CH3CH=CH2 < (CH3)2CH=CH2 < (CH3)2CH=CH(CH3)2 7、答：△5-甾体烯与溴反应时，由于10β-甲基位阻的缘故，过渡态溴正 离子三元环处于α，然后环系的刚性性质（所谓反式加成，是试剂 带负电荷部分从环正离子背后进攻碳，使试剂的两部分在烯烃平面的两边发生反应，得到反式加成的产物。如果Br-进攻C-5位，在5、6位形成的C-Br键是平伏键上，但反式加成要求试剂的两部分在烯 烃平面的两边发生反应，即Br-C-C-Br四个原子排列是反式共平面，那么形成的C-Br键在平伏键上，就需要△5-甾体烯发生构象翻转， 转变成另一椅型构象，试想四个环状化合物发生翻转，需要的能量太大。）促使溴负离子进攻C-6，生成反-5，6-双直立键的二溴化合物。 8、答：
第五章含卤有机化合物_有机化学及实验
第五章 含卤有机化合物 一 基本要求 掌握：掌握亲核取代反应中的S N 1和S N 2历程及两种历程的反应动力和立体化学，掌握消除反应中的单分子消除(E1)和双分子消除(E2)历程，两种历程的动力学特征、反应活性和消除反应的立体化学。掌握含卤化合物的制备方法。 熟悉：卤代烃的物理性质和光谱特征,卤代烃的结构，结构和性质之间的关系以及影响反应活性的一系列因素。 了解：了解影响亲核取代反应的几种主要因素。了解消除反应与亲核取代反应的竞争及其影响因素。学习α-消除反应的几种反应类型和有关卡宾的反应。了解卤代烃对环境的影响。 二 基本概念 卤代烯烃，查依采夫规则， 格氏试剂，Ziegler-Natta 型催化剂，亲核取代反应， 单分子亲核取代反应历程S N 1，双分子亲核取代反应历程S N 2，外消旋化，消除反应，β-消除反应，α-消除，γ-消除反应，单分子消除反应历程(E 1)，双分子消除反应历程 (E 2)，卡宾(carbene)，苯炔(benzyne)中间体。 三 重点与难点提示 1、卤代烃的化学反应 A ）脂肪族卤代烃亲核取代反应 脂肪族卤代烃亲核取代反应的基本形式为： 反应物 亲核试剂 产物 离去基团RX + Nu -RNu + X - 亲核取代反应是卤代烃的一个特征反应。在这个反应中, 反应物中的离去基团离开, 亲核试剂代替离去基团, 形成产物。 B ）消除反应 具有β-H 原子的卤代烃，在碱的醇溶液中加热，能从卤代烃分子中脱出一分子卤化氢而形成烯烃。这种由一个分子中脱出一些小分子，例H 2O 、HX 等，同时产生C ＝C 双键化合物的反应叫消除反应，又称消去反应(Elimination ，简写为E)。 CH H 2C CH R R + KCl + H 2O KOH/EtOH 卤代烃的脱卤代氢反应是在分子中引入C ＝C 双键的方法之一。对于卤代烃 的消除反应要注意如下几点： （1）仲或叔卤代烃脱卤化氢反应时，主要是脱去X 及含氢较少的β-C 原子上的H 。主要产物是双键碳上含支链最多的烯烃，这叫做查依采夫(Saytzeff)规则。例： CH 3CH 2CH CH 3 Br KOH/C H OH CH 3CH CHCH 3CH 3CH 2CH CH 2+ 81% 19% （2）不同结构的卤代烃, 脱卤化氢的难易程度为： 三级卤代烃 ＞ 二级卤代烃 ＞ 一级卤代烃 （3）消除反应与亲核取代反应为竞争反应, 前者得到碱进攻β-H 原子后的产物, 后者得到亲核试剂进攻α-C 原子，取代卤原子的产物。 RCH CH 2（取代反应）（消除反应） RCH 2CH 2X RCH 2CH 2OH
卤代反应 教案
有机化学教案 第二章 ? ? 1 第二章 烷 烃 2 卤代反应 一． 学习目的和要求： 1．掌握烷烃光卤代反应历程。 2．掌握甲烷氯代反应过程中的能量变化，包括过渡态理论、反应热、活化能。 3．掌握一般烷烃的卤代反应历程。 二． 本章节重点、难点 烃光卤代反应历程、甲浣氯代反应过程中的能量变化。 三． 教学内容 2.1烷烃的氢原子被卤素取代生成卤代烃的反应称为卤代反应。通常是指氯代或溴代。 1）甲烷的氯代反应 在紫外光漫射或高温下，甲烷易与氯、溴发生反应。 甲烷的卤代反应较难停留在一取代阶段，氯甲烷还会继续发生氯化反应，生成二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳。 若控制一定的反应条件和原料的用量比，可得其中一种氯代烷为主要的产物。 比如 甲烷 ：氯气 = 10 ：1 （400~450℃时），CH 3Cl 占98% 甲烷 ：氯气 = 1 ：4 （400℃时），主要为CCl 4 2）其他烷烃的氯代反应 CH 4Cl 2 不发生反应猛烈反应 4HCl + C CH 4 Cl 2 CH 3HCl Cl 漫射光
? ? 2 反应条件与甲烷的氯代相同，但产物更为复杂，因氯可取代不同碳原子上的氢，得到各种一氯代或多氯代产物。例如： 2） 伯、仲、叔氢的相对反应活性 分子中，有六个等价伯氢，两个等价仲氢，若氢的活性一样，则两种一氯代烃的产率，理论上为6 ：2 = 3 ：1，但实际上为 43 ：57 = 1 ：1.33，这说明在时温氯代时，各类氢的反应活性是不一样的。 如果定义：氢的相对活性 = 产物的数量÷被取代的等价氢的个数。这样可知： 即仲氢与伯氢的相对活性为4 ：1。 异丁烷一氯代时的情况时的产物比例如下： CH 3CH 2CH 3 2 ，光 CH 3CH 2CH 2 CH 3CHCH 3 二氯代物三氯代物 Cl Cl CH 3CHCH 2CH 3 22CH 3 CH 3 CH 3-C-CH 2CH 3 CH 3 Cl CH 3CH CHCH 3 CH 3Cl Cl CH 3CHCH 2CH 2 3 33.5%22%28%16.5% CH 3 CH 3-CH 2-CH 3 Cl 2 CH 3-CH 2-CH 2 CH 3-CH-CH 3 Cl Cl 43% 57% 25℃ 光，伯氢的相对活性仲氢的相对活性 =57 / 243 / 6≈ 41CH 3-CH-CH 3 CH 3 Cl 2 CH 3 C CH 3 CH 3 Cl CH 3 CH CH 3 CH 2Cl 光℃ 25叔丁基氯异丁基氯36%64%
α—氢的卤化反应
烯烃α氢的卤化 烯烃与卤素在室温可发生双键的亲电加成反应，但在高温（500～600℃）则在双键的α位发生自由基取代反应： 自由基取代反应机制如下： 链引发： 链转移： 链终止：略 为什么不进行自由基加成反应？如果进行自由基加成，则按下式进行： 这时CH3CHCH2X很难碰到卤素进一步反应成CH3CHXCH2X，那末就要可逆回去，失去卤原子，又成为烯烃。而·CH2CH=CH2比较稳定，它本身也很难失去其它原子，只有等待卤素进一步发生反应：
因此烯烃的α氢卤化必需控制在高温、卤素低浓度。这是工业上合成3-氯丙烯的方法。 如果希望在较低温度适于在实验室条件进行烯烃的α氢卤化反应，常用的方法是用溴化试剂N-溴代丁二酰亚胺（N-bromosuccinimide），简称NBS，在光或引发剂如过氧化苯甲酰作用下，在惰性溶剂如CCl4中与烯烃作用生成α-溴代烯烃： 这个反应首先是NBS与反应体系中存在极少量的酸或水气作用，产生少量的溴： 再按如下过程发生反应： 链引发： 链转移： 链终止：略 NBS在CCl4中不溶，真正的反应是在NBS固体表面上发生，反应中生成的溴化氢不断地与NBS反应产生溴，使反应能继续进行，直至NBS用完，反应完成。实际上，NBS犹如一个溴的储存库，只要反应中生成一点溴化氢，它即可与NBS反应产生一点溴，所以在反应体系中始终使溴保持在低浓度，这和上述在高温下丙烯的卤化一样，有利于α氢的取代。 有些不对称烯烃，经常得到混合物，如：
其原因是与反应过程中首先形成CH3CH2CHCH=CH2，再p-π共轭，成CH3CH2CHCHCH2有关，自由基的孤电子分散在p-π共轭体系中的两头碳上，使两头碳上均具部分自由基，因此具有两位反应的性质。 苯甲型化合物也可发生类似的α卤代反应： 如用过量的卤化试剂，可得二卤代物，如： 习题5-25 完成下列反应，写出主要产物（反应物摩尔比1∶1）。 习题5-26 1-辛烯用NBS在过氧化苯甲酰引发下于CCl4中反应得17％3-溴-1-辛烯，44％反-1-溴-2-辛烯和39％顺-1-溴-2-辛烯，解释得到这三种产物的原因，写出反应过程。