脂肪族卤代烃课件化学完整版
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第八章卤代烃(卤烃)1定义氯——工业常用;溴——实验室常用;碘——不常用氟代烃的制法和性质比较特殊,不在本章中讨论2分类卤代烷烃①根据卤代烃分子中烃基的种类,分为卤代烯烃卤代芳烃②根据卤代烃分子中卤原子的数目,分为一元卤烃多元卤烃§1 卤代烷(卤烷)一、命名1 习惯命名法(卤素为母体)CH3Cl CH3CHCH2ClCH3(CH3)3CBr (CH3)3CCH2I甲基氯异丁基氯叔丁基溴新戊基碘2 衍生命名法(烷烃为母体)ClCH2CH2Cl CH3CHCl2CH3Cl对称二氯乙烷不对称二氯乙烷氯甲烷(偏二氯乙烷)3 系统命名法①选主链② 编号 ③ 次序规则CH 3CH 2CHCHCH 2CH 2CH 3Br CH 31234567CH 3CHCHCHCH 3BrCH 3CH 2CH 3123454—甲基—3—溴庚烷 2—甲基—3—乙基—4—溴戊烷(选支链较多者为主链)CH 3CHCH 2CCHCH 3ClClCl CH 3CH 3CHCHCH 2IF CH 32—甲基—3,3,5—三氯己烷 2—甲基—3—氟—1—碘丁烷 4 分类根据和卤原子直接相连的碳原子类型不同,分为:R-CH 2-X CH-XRRC-XRR R伯卤代烷 仲卤代烷 叔卤代烷二、卤烷的制法卤烷无天然来源 1 烷烃卤代 ① 工业制法CH 4 Cl 2CH 3ClCH 2Cl 2CHCl 3CCl 4hv 或加热② 实验室制法—H 卤代2 不饱和烃与卤化氢或卤素加成CH 3CH 2CH 2CHCH 2 + HBr33CH 2CH 2CHCH 3Br马氏加成3 从醇制备利用卤素取代羟基,这在实验室和工业上都适用,是最普遍的方法,因醇易制备① 醇与氢卤酸作用ROH + HXRX + H 2O (C)(B)(A )反应可逆增加反应物浓度 恒沸点HX 过量除去生成的水(B )HX 酸活性:HI>HBr>HCl (C )醇活性:叔>仲>伯 ② 醇与卤化磷作用3RX + P(OH)32P3X 23Br 2I 2,红磷 Cl 2有副反应,产率低 :3RCH 2OHPCl 3P(OCH 2R)33HCl③ 醇与亚硫酰氯作用ROH + SOCl RCl + SO 2 + HCl 加热④ 从氯代烷或溴代烷制备碘代烷RCH 2RCH 2I + NaCl S N 2Br\伯溶于丙酮丙酮均不溶于丙酮仲、叔反应较慢三、卤烷的物理性质四、卤烷的化学性质1特点①主要发生离子型反应δ+ δ-─C∣∶X电负性< (极性共价键)在试剂的作用下,异裂,键能较小②卤代烷活性(同HX)R-I > R-Br > R-Cl可极化度大小卤素电负性小大卤素电子层数多少卤素对电子的束缚力小大C-X键的键能小大2 取代反应由亲核试剂进攻而引起的取代反应称为亲核取代反应S N(nucleophilic substitution)δ+δ-Nu R-Nu + X底物(反应物)离去基团NuOH-,RO-,CN-,NO3-,NH3,H2O①水解RX + NaOH(水)ΔROH + NaX(A)反应可逆,速度慢,措施:OH-亲核性比H2O强,可中和HX(B)醇比卤代烷易得到,仅在卤烃易得到、复杂分子中引入羟基比引入卤素原子困难时使用(C)用于研究亲核取代反应历程②醇解威廉森(williamson)醚合成RCH2X + R'ONa 加热RCH2OR' + NaX伯叔易脱HX仲有两种产物制备混醚③氰解RX + NaCN加热RCN + NaX叔易脱HX,仲有两种产物增加一个碳原子,制备-COOH , —CONH2 , —CNH2④氨解RNH+ NH4X,而叔易此处为伯,脱HX ,仲有两种产物亲核性比水强利用其过量中和HX减少产生的胺与RX作用NH3制备伯胺[RNH2HX]⑤卤离子交换反应RCH2RCH2I + NaCl S N2Br\伯溶于丙酮丙酮均不溶于丙酮⑥与AgNO3作用RX + AgNO3乙醇RONO2 + AgX↓硝酸酯卤烷活性:叔> 仲> 伯出现沉淀:室温立即,稍慢,加热用于卤烷定性分析3 饱和碳原子上的亲核取代反应历程 ① 单分子亲核取代反应 (S N 1历程)CH 3C Br CH 3CH 3+ OH -CH 3C CH 3CH 3OH + Br-(A )反应速率 V 水解=k [(CH 3)3CBr] (B )历程CH 3C CH 3CH 3Br慢CH 3C CH 3CH 3BrCH 3C +CH 3CH 3+ Br -过渡态碳正离子中间体(活性中间体)CH 3C CH 3CH 3+ + OH -快CH 3C CH 3CH 3OHCH 3C CH 3CH 3OH过渡态(C )能量曲线见P 190 图8—3△E 1 > △E 2 第一步反应较慢,它决定了总反应速率S N 1 第一步反应速度与反应物卤烷的浓度成正比,与试剂OH -浓度无关第一步发生共价键变化的只有一种分子(D )产物构型Br 3慢—Br-CCH3CH3快OH-HOCH333CCH33OH构型反转构型保持CH3有旋光性SP2, P空外消旋体无旋光性S N1反应的佐证(E)S N1特点反应分两步进行;反应速率只与反应物浓度有关,与试剂浓度无关;反应过程中有活性中间体——碳正离子生成(常伴有重排反应发生);若碳正离子所连的三个基团不相同时,产物基本上是外消旋体②双分子亲核取代反应(S N2历程)CH3—Br + OH-CH3OH + Br-(A)反应速率V水解=k[CH3Br][OH-](B)历程HO- + H CHHBr HO Brd-HO C HHH+ Br SP3过渡态 SP2SP3(C)能量曲线见P189图8—2(D)瓦尔登(Walden)转化(反转)是S N2反应的标志之一(E)S N2特点反应速度与反应物浓度和试剂浓度都有关;反应中新键的建立和旧键的断裂是同步进行的,共价键的变化发生在两种分子中,故称为双分子亲核取代反应;经由S N2反应得到的产物通常发生构型反转4 影响亲核取代反应历程的因素①烷基的影响(A)烷基结构对S N1反应的影响决定反应速度的是生成碳正离子的第一步,因而碳正离子的稳定顺序就是卤烷的活性次序:(CH3)3C+ > (CH3)2C+H > CH3C+H2 > +CH3相对速率100 0.023 0.013 0.034叔卤烷> 仲卤烷> 伯卤烷> 卤甲烷(B)烷基结构对S N2反应的影响(a)亲核试剂从离去基团背面进攻碳原子( —C),因此碳原子所连接的烷基多,则空间位阻大,ΔE大,V小。