[自然科學(xué)]鹵化反應(yīng)(已修改)
2024-12-20 02:08 本頁(yè)面
【正文】 第一章 鹵化反應(yīng) Halogenation Reaction 主講：蔡崇林 Email: 電話： 13110433080 Comprehensive Organic Functional Group Transformations Comprehensive anic synthesis 鹵化反應(yīng)： 在有機(jī)化合物分子中建立 CX ，得到含鹵化合物的反應(yīng) 工業(yè)應(yīng)用： 20世紀(jì) 20年代以后 1923年：甲烷氣相氯化的工業(yè)裝置建成 1931年：工業(yè)生產(chǎn)氟氯甲烷 1958年：氧化氯化法合成鹵代烷 現(xiàn)在：廣泛用于有機(jī)合成，制備各種重要的原料、中間體和工業(yè)溶劑 。藥物中間體 糖皮質(zhì)激素醋酸可的松 、阻斷基，用于提高反應(yīng)的選擇性 鹵化反應(yīng)在有機(jī)合成中的用途： OC H 3C OO HOC H 2 IC OO HOC H 2 O C C H 3C OO HI 2 / C a OC H 3 O H / C a C l 2OC H 3 C O O KD M FH 2 N C C C H 2 O HHO H HN H C O C H C l 2氯 霉 素 諾 氟 沙 星C O O HFC 2 H 5N H NO 鹵 化 反 應(yīng) 的 類 型 (底物類型分 ) 不飽和烴的鹵加成 飽和烷烴 、 芳香環(huán)上的鹵取代 烯丙位 、 芐位上的鹵置換 醛酮羰基 α 位的鹵置換 羧酸羥基的鹵置換：形成酰鹵 、 鹵代烴 + C l 2C l+ H C lF eC C H C X 2 X C C H C X 2 = C l 2 , B r 2H +C H2C C C HH X 2+ X 2 = C l 2 , B r 2OC C C HXO反應(yīng)類型 ?親電加成 ?親電取代 ?親核取代 ?自由基反應(yīng) 常用的鹵化劑 鹵素（ X2）： Cl Br2 次鹵酸（ HOX）： HOCl、 HOBr N鹵代酰胺： 如 N溴（氯）代乙酰胺（ NBA， NCA） N溴（氯）代丁二酰亞胺（ NBS， NCS） 鹵化氫（ HX）： HCl、 HBr 第一節(jié) 不飽和烴的鹵加成反應(yīng) 學(xué)習(xí)內(nèi)容： 鹵素、次鹵酸（酯）、 N鹵代酰胺、鹵化氫 對(duì)不飽和鍵的加成反應(yīng) 基本要求： 掌握以上鹵化劑對(duì)不飽和鍵的加成反應(yīng)的機(jī)理、反應(yīng)條件與產(chǎn)物之間的關(guān)系以及應(yīng)用實(shí)例。 一、 鹵素 對(duì)烯烴的加成反應(yīng) 概 述 烯烴和鹵素加成，得到 1， 2二鹵代物。 X 2C C C CXX?氟 太活潑，與烯烴的加成在有機(jī)合成上無(wú)實(shí)用意義。 ?碘 與烯烴的反應(yīng)不容易發(fā)生，應(yīng)用亦很少。 ?氯、溴 與烯烴的加成是精細(xì)化工領(lǐng)域普遍應(yīng)用的單元反應(yīng)技術(shù)之一，我們將重點(diǎn)介紹。 F2是鹵素中最活潑的元素，與烯烴的反應(yīng)非常劇烈，放出大量的熱，易發(fā)生爆炸。常伴隨取代、聚合等副反應(yīng)，難以得到單純的加成產(chǎn)物。因此，在合成上，烯烴的氟加成應(yīng)用價(jià)值很小。 而且，由于 CF鍵比 CH鍵還穩(wěn)定，氟化物不宜作為有機(jī)合成的中間體。 含氟藥物： 引入氟原子的方法：鹵素 鹵素置換反應(yīng) F2 光引發(fā)下的自由基反應(yīng) 碘與烯烴的反應(yīng)不容易發(fā)生。（原因： CI鍵不穩(wěn)定，碘加成反應(yīng)是一個(gè)可逆過(guò)程。 C CC H 3HH 3 CHC CHC H 3HH 3 CIII 2 , h ν h νr . t .C CC H 3HH 3 CH( ~ 1 0 0 % ) ( 9 0 % )熱穩(wěn)定性、光穩(wěn)定性都很差 I2 氟代和碘代往往通過(guò)間接方法 ， 如： C lN O 2N O 2N a I / D M F,1 5 m i nIN O 2N O 270%N O 2B r 3 CS b F 35 5 o C m e l tN O 2F 3 C90%SbF3三氟化銻 C H 3 C H C H 3 C H 3 C H C H 3B r I+ N a I + N a B rC H 3 C H 2 C H 2 C H 2 C H 2 B r + K F乙 二 醇1 2 0 ℃1 2 9 ℃6 2 . 8 ℃沸 點(diǎn)沸 點(diǎn)C H 3 C H 2 C H 2 C H 2 C H2F丙 酮這是從氯烷制備碘烷的方法，產(chǎn)率高，但只限于制備伯碘烷。鹵代烷反應(yīng)速率： 一級(jí)＞二級(jí)＞三級(jí) 1. 鹵素與烯烴的 親電加成 反應(yīng) （ 1）反應(yīng)歷程： 第一步：鹵正離子向 π 鍵進(jìn)攻，形成 三員環(huán)鹵正離子 或 開(kāi)放式碳正離子 的過(guò)渡態(tài) 。 R1R 3R2R4X Xδ+δC CR1R3R4XR2C CR1R3R4R2X( 1 )( 2 )第二步： 對(duì)于過(guò)渡態(tài)（ 1）： 鹵負(fù)離子從環(huán)狀鹵正離子的背面向碳原子做親核進(jìn)攻， 得到一對(duì)外消旋體的 反式 加成產(chǎn)物。 Xδ C CR 4R 2XXR 3R 1C CR 4R 2R 3R 1XXC CR 1 R 3R 4XR 2( 1 )注： 鹵負(fù)離子究竟從三員環(huán)背面進(jìn)攻哪一個(gè)碳原子， 取決于形成碳正離子的穩(wěn)定性。 碳正離子的穩(wěn)定性：叔 仲 伯 連有烷基、烷氧基、苯基等給電子基團(tuán)的烯鍵 碳原子是鹵負(fù)離子優(yōu)先進(jìn)攻的位置。 例 1. C CC6H5HH C O O C2H5B r2 / C C l4C CC6H5HH C O O C2H5B rC CHHB rC6H5C O O C2H5B rC CHHB rC6H5C O O C2H5B r主要產(chǎn)物 對(duì)于過(guò)渡態(tài)（ 2）： 鹵負(fù)離子進(jìn)攻開(kāi)放式的碳正離子，由于 CC鍵的自由旋轉(zhuǎn)，常得到相當(dāng)量的 順式 加成產(chǎn)物。 Xδ C CR 4R 1XXR 3R 2C CR 1 R 3R 4R 2X( 2 )（ 2）影響反應(yīng)的因素： a. 烯鍵鄰近基團(tuán) 與烯鍵碳原子相連的取代基性質(zhì)不僅影響著烯鍵極化方向，而且直接影響著親電加成反應(yīng)的難易程度。 烯鍵碳原子上連有推電子基，有利于烯烴鹵加成反應(yīng)的進(jìn)行。反之，若烯鍵碳原子上連有吸電子基團(tuán)，則不利于反應(yīng)進(jìn)行。 推電子基： 如 HO— RO— CH3CONH— C6H5— R— 吸電子基： 如 — NO2 — CN — COOH — COOR — SO3H — X b. 鹵素活潑性 Cl正離子的親電性比 Br正離子強(qiáng)，所以，氯與烯烴的加成反應(yīng)的速度比溴快，但選擇性比溴差。 c. 溶劑 常用溶劑有 CCl CHCl CH2Cl CS Et2O、CH3COOC2H5等惰性溶劑。 d. 溫度 反應(yīng)溫度一般不宜太高，如烯烴與氯的反應(yīng)，需控制在較低的反應(yīng)溫度下進(jìn)行，以避免取代等副反應(yīng)發(fā)生。 立體化學(xué)問(wèn)題 C H3HC H3H+B r2B rC H3HC H3H+ B r( a )( b )( a )( b )C H3HC H3HB rB rC H3HC H3HB rB rC H3HB rB rHC H3C H3B rHHB rC H3順式 環(huán)鹵鎓離子也可以形成
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