卤代反应课件

S
reflux
CH2Br
71-79% S
CH2CH2CH2CO
NBS/CCl4/hv reflux
CHCH2CH2CO Br
66%
烃类的卤取代03
过氧化物引发剂用量
5-10%
反应溶剂
非极性惰性溶剂----四氯化碳NBS可溶，丁二酰亚胺不溶。
苯、石油醚，不溶于四氯化碳的改用氯仿。反应物为液体的 可不用。
不饱和脂肪烃的卤取代反应（了解）
烯丙位和苄位碳原子上卤取代反应
烃类的卤取代02
烯丙位和苄位氢原子活泼，在较高温度下或存在自由基引 发剂（光照、过氧化物、偶氮二异丁腈）条件下，与卤素、 N-卤代酰胺、次氯酸酯、硫酰卤在非极性惰性溶剂中进行卤 取代。（自由基反应）
CH3
NBS/(PhCOO)2/PhH
σ络合物
烃类的卤取代06
• 亲电试剂一般是自身活化或被催化剂活化的的含卤素化 合物，如卤素/催化剂、BrCl、ICl、t-BuOCl、HOCl、 HOBr、Cl2O、SO2Cl2、CH3CO2Cl、CH3COOBr、 CF3COOBr、NBS和次卤酸酐等。 • 催化剂一般是AlCl3、FeCl3、FeBr3、SnCl4和ZnCl2等 Lewis酸。
卤代内酯化反应是一种重要的化学转变,在有机合成领域,曾 被广泛地应用于从不饱和羧酸、羧酸酯或酰胺出发构建具特 殊结构的内酯。
不对称卤内酯化反应
• 底物控制（ Substrate-controlled)
不饱和烃加成06
• 试剂控制（Reagent-controlled)
不饱和烃加成07
三、不饱和烃和次卤酸（酯）、N-卤代酰胺的 反应
环鎓离子机理 ：溴 碳正离子机理、离子对机理：氯

又如，工业上利用固体石蜡（C10～C30，平均链长C25）在熔融状态下通入氯气生产氯化石蜡：
烷正烃丙与 基某氯些试异再剂丙可进基以氯发一生步反应进，结行果氯是烷代烃中则的氢可原得子可到被其下他列原子四或基种团二所取氯代，丙这烷种反异应叫构做体取代。反应。
烷烃氯代反应时，烷烃中氢原子的反应活泼性次序是：
烷烃氯代反应时，烷烃中氢原子的反应活泼性次序是：
溴与烷烃反应其反应活性比氯小，但溴更具有选择性，溴总是尽量取代烷烃分子中的叔氢原子或仲氢原子，因此溴代反应在有机合成
中更有用。
其他烷烃的氯代反应，其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。
第二章 烷烃、环烷烃
卤代反应 烷烃与某些试剂可以发生反应，结果是烷烃中的氢原子可被其他原子或基团所取代，这种反应叫做取代反应。
烷烃氯代反应时，烷烃中氢原子的反应活泼性次序是：
例氯如化， 石氯蜡代是十含二氯烷量就不是等生的产混烷洗合涤物烃剂，的十可二用氯烷作代基聚苯氯反磺乙应酸烯钠的在的助工原增料塑业之剂上、—润，有滑就重油是的利要增用的稠主剂要价、含值石十油二。制个例品碳的原如抗子，凝的剂直氯和链代塑烷料烃十、经二化氯学代烷纤反就维应的而是阻得燃。生剂。
感谢观看
起猛烈的反应，甚至发生爆炸，生成氯化氢和碳。
在紫外光漫射或高温下，甲烷与氯发生反应，甲烷分子中的 氢原子可依次被氯原子取代，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲 烷（氯仿）和四氯化碳。
第二章 烷烃
2.5 烷烃的化学性质
卤代反应
一、甲烷的氯代反应
第二章 烷烃
2.5 烷烃的化学性质
卤代反应
二、其他烷烃的氯代反应 其他烷烃的氯代反应，其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。

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化学史话
P61页 DDT的分子结 构模型
DDT分子的结构简式
Cl— 交流与讨论 P62页
—CH— CCl3
第11页/共45页
—Cl
① DDT ( 1,1-二〔对氯苯基〕-2,2,2-三氯乙烷 )
CCl3
Cl
C
Cl
H
杀虫性能强，有触杀和胃毒杀虫作用，对温血动物毒
性低，过去一直作为重要的杀虫剂得到广泛使用。
重点: 溴乙烷的结构特点和主要化学性质。 难点:卤代烃发生消去反应的条件。
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复习提问：
1.什么叫取代反应？写出乙烷与氯气发生 取代反应的化学方程式。
CH3CH3 + Cl2 光照 CH3CH2Cl + HCl
2、什么叫加成反应？写出乙烯与氯化氢发 生加成反应的化学方程式。
CH2=CH2 + HCl 催化剂 CH3CH2Cl
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交流与讨论：
气
实验装置 P62 体
检 验
1.生成的气体通入高锰酸钾溶液前要先通入 盛水的试管?
为了除去杂质卤化氢气体，因为卤化氢气体会与高 锰酸钾反应，使之褪色。
2.除KMnO4酸性溶液外还可以用什么方法检 验乙烯？此时还有必要先通通入水中吗？
也可以用溴水，现象是溴水褪色，不用先通入水中。
A、CH3Cl CH3
C、CH3－C－CH2－I CH3
√ E、CH3－CH2－CH－CH3 Br
√ B、CH3－CH－CH3
D、
√Br
Cl
F、
–Cl
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练习2、能否通过消去反应制备乙炔？用 什么卤代烃？
CH2=CHX

第一章 卤化反应
第一章 卤化反应
Halogenation Reaction
2013/09
反应
卤化反应的应用
1、人造血
2、杀虫剂-米勒1939年发现并合成了高效有机杀虫剂DDT, 于1948年获得诺贝尔生理与医学奖
3、冷冻剂：氟里昂CF2Cl2
4、发泡剂
5.、药物
DDT
如：氟尿嘧啶注射液
【适应症】：本品的抗瘤谱较广，主要用于治疗 消化道肿瘤，或较大剂量氟尿嘧啶治疗绒毛膜上 皮癌。亦常用于治疗乳腺癌、卵巢癌、肺癌、宫 颈癌、膀胱癌及皮肤癌等。
(2)亲电取代
① 芳烃的卤取代反应： ➢ 芳烃氢原子被卤素原子取代的反应，
属于最常见的芳烃亲电取代。
σ-络合物
然后很快失去一个质子或L-，恢复到稳定 的芳环结构，完成亲电卤取代反应。
2. 亲核反应：亲核取代
醇羟基的卤置换反应、 羧羟基的卤置换反应、 卤化物的卤素交换反应 磺酸酯的卤置换反应 反应历程： ➢ 单分子亲核取代反应(SN1) ➢ 双分子亲核取代反应(SN2)
OCH2CH2N
C2H5 C2H5
·HCl
I
胺碘酮盐酸盐
定义：
有机化合物分子中引入卤素原子(X)， 建立碳—卤键的反应称卤化反应。
用途：
➢ 制备具有特定活性的含卤有机药物 ➢ 制备官能团转化的中间体 ➢ 提高反应选择性，引入卤素原子作为保
护基、阻断基等，提高合成反应中的化 学或区域选择性
第一节 卤化反应机理
卤化反应的机理类型:
亲电加成 不饱和烃的卤加成反应 亲电取代 芳烃和羰基α位的卤取代反应 亲核取代 卤置换反应 自由基反应 饱和烃、苄位和烯丙位的卤取
代反应、某些不饱和烃的卤加 成反应等

卤化03
亲电加成（大多数不饱和烃的卤加成反应） 亲电取代（芳烃和羰基α位的卤取代反应）
卤化反应机理
亲核取代（醇羟基、羧羟基和其他官能团 的卤置换反应） 自由基反应（饱和烃、苄位和烯丙位的卤 取代反应、某些不饱和烃的卤加成反应、 羧基和重氮基的卤置换反应）
卤化04
卤化反应的类型
不饱和烃的卤加成反应
CH2(COOC2H5)2 Br2/CCl4 1h BrCH(COOC2H5)2 75%
Halogenation of 1,3-dicarbonyl compounds
羰基的卤取代17
醇酚醚卤置换01
第四节 醇、酚、醚的卤置换反应
醇的卤置换反应 酚的卤置换反应 醚的卤置换反应
一、 醇的卤置换反应
醇酚醚卤置换03
卤化氢（氢卤酸）置换
可逆平衡反应 羟基的活性顺序：叔>仲>伯，苄位和烯丙位也很活泼 活性大的叔、苄位反应倾向于SN1机理，其他为SN2 卤化氢的活性顺序：HI>HBr>HCl>HF
卤化亚砜置换
醇酚醚卤置换04
亚硫酰卤（氯化亚砜、溴化亚砜）与醇反应生成卤代烷和 二氧化硫与卤化氢，易分离，在醇的卤化中应用较广 。 醇与氯化亚砜作用先是生成氯代亚硫酸酯和氯化氢，接 着氯代亚硫酸酯发生分解。
烃类的卤取代08
NO2 Cl2O/(CF3SO2)2O 0 /POCl3 Cl
CH3 Br N
+
NO2
CH3 NO2 Br
O Br conc.H2SO4 rt 3.5h O N H O N
O NO2
+
H N N N H
Br
98% COOH
O
O
COOH

芳核上选择性卤取代的方法之二
——改变卤素的浓度
CO2Me
Me
OH
CO2Me
Me
OH
CO2Me
Me
OH
+
OBz
(62)
1molCl2/NaOAc/AcOH/r. t.
2molCl2/NaOAc/AcOH/r. t.
4molCl2/NaOAc/AcOH/r. t. SO2Cl2/Et2O/0℃
Cl OBz
Br CH3
NBS
CH3CN OCH3
CH3 OCH3
C O N (C H 3)2
H B r/t-B uO O H
OCH3
H O A c/H 2O
精品课件
C O N (C H 3)2 Br
OCH3
芳核的碘取代
• 单独的碘取代效果不好，因碘化氢具有还原性； • 除去碘化氢的方法：
– 加入氧化剂（硝酸、过氧化氢、过碘酸或醋酸汞） – 加入碱（氨水、碳酸钠或碳酸氢钠）中和 – 加入氧化汞或氧化镁与HI形成难溶于水的碘化物
• I2：带有金属光泽的紫黑色鳞晶或片晶。性 脆，蒸气呈紫色。具有特殊刺激臭。微溶于 水，溶解度随温度升高而增加；难溶于硫酸； 易溶于有机溶剂；碘也易溶于氯化物、溴化 物；更易溶于碘化物溶液；可溶解硫、硒、 铵和碱金属碘化物、铝、锡、钛等金属碘化 物。
精品课件
芳烃的卤取代反应
• 反应机理 • 主要的影响因素 • 氯取代 • 溴取代 • 碘取代 • 两大问题：选择性和卤取代的强化
精品课件
芳烃的卤取代反应-反应机理
XX
or X-L
H
X
_H X
Àý£º X X
MXn
X

Lewis酸催化
Org. Syn. Coll. Vol 1973, 5, 478.
J. Chem. Soc. Perkin. Trans 1, 1976, 416.
第二十六页，课件共60页。
与卤素活性次序相反的例子
Syn. Commun. 1996, 20, 4563
常用氟代试剂：氟化钾、氟化锌、氟化锑、TBAF等
1.5 氨基转化为卤素
Sandmeyer反应
• 制备芳氯或芳溴时，可用氯化亚铜或溴化亚铜在相应的 氢卤酸存在下分解重氮盐。
•制备芳基氟时，使用氟硼酸重氮盐，然后加热分解
• 制备芳碘时，不需加入铜盐，仅需将KI加入重氮盐即可
重氮盐受热易发生爆炸！！
第三十五页，课件共60页。
近期文献
Synthesis, 2007, 2534-2538
• 需先制备羧酸银盐，干燥条件反应。
• 某些羧酸银盐对热不稳定，不易获得纯净干燥的银盐，
限制了其应用。
第三十一页，课件共60页。
改良方法
（1）Suarez改良法和Kochi改良法
Suarez改良法是将羧酸与二醋酸碘苯（PIDA)和单质碘 作用，在紫外光照下反应生成相应的碘代物；
Kochi改良法是用四醋酸铅为氧化剂，与单质碘或卤化锂在紫外 下反应，生成相应卤代烷。
第十一页，课件共60页。
1.1.4 醇与有机磷卤化物的反应
常用试剂：1) 三苯膦卤化物，如Ph3PX2, Ph3P+CX4 ; 2) 亚磷酸三苯酯卤化物, 如(PhO)3PX2、(PhO)3P+RX； 3）PPh3/NXS(NCS、NBS、NIS)
具有活性大，条件温和，副反应少等特点 光学活性的仲醇转化成构型翻转的卤代烃 适用于某些对酸不稳定的醇卤代反应

如 HO— RO— RNH— C6H5— R—
吸电子基：
如 —NO2 —CN —COOH —COOR —SO3H —X
b. 卤素的活泼性 溴加成反应中，以反式加成产物为主 氯加成反应中，顺式加成产物增加 Cl正离子的亲电性比Br正离子强，所以，氯与烯烃
的加成反应的速度比溴快，但选择性比溴差。
c. 溶剂
点及其使用条件
定义：在有机化合物分子中建立C-X键的反应称为卤化反应。 应用：
❖制备具有不同生理活性的的含卤素的药物 ❖卤化物自身是一种非常重要的合成中间体 ❖在合成中作为保护基，阻断基等，提高合成效率
分类 ： ❖饱和烷烃和不饱和烷烃 ❖芳香环上的卤取代 ❖烯丙位、苄位上的卤置换 ❖醛、酮羰基α-位的卤置换 ❖羧酸中羟基的卤置换
1. 取代基 供电子基有利于反应进行 吸电子基不利于反应进行，此时可以提高反应温度、提 高卤素浓度、使用活性更高的卤化剂、增加反应时间
2. 有多个烯丙位或苄位时
3. 卤化剂
常用的卤化试剂有卤素、次氯酸叔丁酯、N-溴（氯）代丁 二酰亚胺等。其中， NBS、NCS有选择性高、副反应少等优点
4. 温度 烯丙位卤代一般在高温下进行，低温有利于烯键与卤
应用：
次卤酸很不稳定，极易分解，需现制现用。 次氯酸或次溴酸可用氯气或溴素与中性或含汞盐的碱性 水溶液反应而得到。
2. 次卤酸酯与烯烃加成
机理:与次卤酸与烯烃的反应相同。 最常用的次卤酸酯为次氯酸叔丁酯，可在中性或弱酸性条 件下与烯烃反应。根据溶剂亲核基团的不同，可生成相应 的b-卤醇的衍生物。
❖反应物的结构(活性)
醇： 苄醇、烯丙醇 > 叔醇 > 仲醇 > 伯醇 HX：HI > HBr > HCl > HF

CH3-CH3 EtOH+KOH （取代反应）
H2O/OHEtONa NaOAc
EtOH+HCl EtOEt+NaCl AcOEt+NaCl
NaCN or KCN EtCN + EtNC
（主）
AgCN
EtCN + EtNC
（主）
NaNO2 Ag2O
EtONO+EtNO2 EtOEt
Et-Cl
EtMgCl EtZnCl NaSH AgNO3 NH3 NaC CH
(1)取代反应：Cl2和Br2可用于烷烃卤代、烯烃—烷基中氢原子 的高温卤代、芳核及芳侧链卤代、羰基化合物与羧酸中—H的卤代 等。例如：
CH4 Cl2 ,hv CH3Cl + CH2Cl2 +CHCl3 + CCl4
CH2=CHCH3
Cl2 5000C
Cl2 ,Fe
CH2=CHCH2Cl
Cl + Cl
卤化反应以氯化在工业上应用最为广泛，溴化次之，碘化 在特定条件下应用，氟化近来发展颇为迅速，具有广阔的发展 前景。拟依此顺序分别予以论述。
思考题
1.用C2以下的有机物合成
Cl + Li
Li CuI
CuLi +
Cl
2
2.由苯和C2以下的有机物为原料合成
CuLi
2
CH2CH=CH2
+ HCHO + HCl ZnCl2
RCHBrCO2H
（2）芳香族取代反应
CH3
X2 Fe C l3
OH
X2
C C l4
CH3X +Biblioteka CH3XOH
NH2

3
Reactions of the Walden Inversion
4
Significance of the Walden Inversion
The reactions alter the array at the chirality center The reactions involve substitution at that center Therefore, nucleophilic substitution can invert the
Alkyl halides are polarized at the carbon-halide bond,
making the carbon electrophilic Nucleophiles will replace the halide in C-X bonds of many alkyl halides(reaction as Lewis acid) Nucleophiles that are Brønsted bases produce elimination
8
Substitution Mechanisms
SN1

Two steps with carbocation intermediate Occurs 3° , allyl, benzyl Two steps combine - without intermediate Occurs in primary, secondary
SN2

9
Reactant and Transition-state Energy Levels
Higher reactant energy level (red curve) = faster reaction (smaller G‡). Higher transitionstate energy level (red curve) = slower reaction (larger G‡).