第六章 卤代烃 亲核取代反应(4学时) [目的要求]: 1. 掌握卤代烃的命名, 了解卤代烃的分类。 2. 掌握卤代烃的性质和制备; 第六章 卤代烃 亲核取代反应(4学时) [目的要求]: 1. 掌握卤代烃的命名, 了解卤代烃的分类。 2. 掌握卤代烃的性质和制备; 3. 理解亲核取代反应历程; 4. 了解一些重要的卤代烃的用途。 李德良 制作
§6-1卤代烃的分类、同分异构和命名 §6-2卤代烃的性质 §6-3饱和碳原子上的亲核取代反应 一、 分类 二、 命名 三、 同分异构 一、 物理性质 二、 化学性质 §6-3饱和碳原子上的亲核取代反应 一、亲核取代反应的两种历程 二、 SN1和SN2的立体化学 三、 亲核取代与消除反应的关系 李德良 制作
§6-5 多卤代烃的性质:比较稳定,不易水解。 §6-4卤代烃的制法 一、 由烃制备 二、由醇制备 §6-5 多卤代烃的性质:比较稳定,不易水解。 §6-6 卤代烃的生理活性(自习) §6-7 重要卤代烃(自习) 李德良 制作
一、 分类 一卤代烃:CH3X C6H5X 1.根据原子数目可分 多卤代烃:CHX3 C6H6X6 饱和卤代烃 不饱和卤代烃 芳香卤代烃 2.根据卤代烃中烃基的结构不同可分 伯卤代烃 RCH2X 仲卤代烃 R2CHX 叔卤代烃 R3CX 3.根据和卤原子相连的C原子可分为 李德良 制作
二、 命名 三、同分异构 1.系统命名法 2.普通命名法 用于结构简单的命名 3.俗名 有些卤代烃采用俗名如: ① 母体 选主链的情况有几种 ① 母体 选主链的情况有几种 a.含卤素的最长碳链 b.脂肪烃为母体 c.芳烃为母体 d.不饱和卤代烃含有重键多的最长碳链 1.系统命名法 ② 两种以上卤素,以氟、氯、、溴、碘为序标明 2.普通命名法 用于结构简单的命名 3.俗名 有些卤代烃采用俗名如: CF2Cl2 氟里昂(二氟二氯甲烷) 三、同分异构 丙烷 一氯丙烷 丁烷 一氯丁烷 异构体数目 1 2 2 4 李德良 制作
一、 物理性质 二、 化学性质 1. 一般为无色液体。 2. 卤代烷的蒸气有毒。 3. 沸点:① 较相应的烷烃高。 2. 卤代烷的蒸气有毒。 3. 沸点:① 较相应的烷烃高。 ② 随着C原子数的增加而升高。 ③ RI>RBr>RCl>RF ④ 直链异构体沸点最高,支链越多沸点降低。 相同C原子数1°RX > 2°RX > 3°RX 4. 比重:大于相同C的烷烃。 RCl、RF<1; RI、RBr>1 5. 溶解性:不溶于水,可溶于有机溶剂 二、 化学性质 1.亲核取代 李德良 制作
① 被羟基取代 ② 与醇钠作用生成醚进制 称为Williamson反应,是制备混合醚的一种方法。 ③ 与NaCN作用生成腈 这是有机合成中增长碳链的一个方法。 ④ 氨解 ⑤ 与AgNO3反应 李德良 制作
⑥ 小结 a.亲核取代反应可生成许多类型的有机物。 b.可形成C—C键,增长碳链,是良好的烷基化试剂。 c.烃基的结构,对RX的活性有很大的影响。 ·为什么乙烯式 结构不活泼? 烯丙式卤代烃 为什么活泼? 李德良 制作
2.消除反应——脱卤化氢 3.与金属反应 ① 消除反应的速度 ② 消除反应的方向 2°和3°级卤代烃消除时存在方向问题。 实验证明: ① 消除反应的速度 ② 消除反应的方向 2°和3°级卤代烃消除时存在方向问题。 实验证明: 主要产物是双键碳 原子上连接烃基最多的烯烃。 ——Saytzeff规则 3.与金属反应 ① 与Mg反应 李德良 制作
有机镁试剂称为Grignard 试剂, 简称格氏试剂。 ② 与Li反应 可合成任意烷烃:有机铜锂是一个很好的烷基化试剂,它和卤代烃结合, 可合成一些结构复杂的烷烃。 李德良 制作
③ Wurtz反应 卤代烷与金属钠作用生成对称烷烃。 李德良 制作
一、亲核取代反应的两种历程 1.SN2——亲核取代双分子历程 亲核试剂:OH-,RO-,CN-,NH3 ① 历程 ① 历程 ② 反应的动力学 ν= k[CH3Br][OH-]是二级反应。属于双分子反应。 反应级数是从实验中测定的数值,一个反应总的级数是在速率方程式中出现的各项浓度幂之和。 反应分子数通常指在决定速率的一步反应中涉及的粒子数(分子、离子等)。 反应进程 能量 ΔE ③ 反应过程的能量变化 ④ 中心C原子的变化 李德良 制作
2.SN1——亲核取代单分子历程 ⑤ 烃基结构 对SN2的影响 电子效应 ⑤ 烃基结构 对SN2的影响 电子效应 α-C原子上的H原子逐一被烷基取代后,α-C原子的电子云密度增大,这样不利于亲核试剂对反应中心的进攻。 空间效应 当β-C原子上有取代基时,SN2也影响的反应速度。中心C原子上连有体积较大的叔丁基,严重阻碍了亲核试剂从背面进攻,因此,反应速度显著降低。 2.SN1——亲核取代单分子历程 ① 历程 李德良 制作
② 反应的动力学 溴代叔丁烷碱性水解反应是一级反应,属单分子反应。 ② 反应的动力学 溴代叔丁烷碱性水解反应是一级反应,属单分子反应。 ν= k[(CH3)3CBr] 这表明反应速度对[(CH3)3CBr]是一级反应,对碱则是零级反应,因而整个水解反应是一级反应。 反应进程 能量 ΔE1 ΔE2 ③ 反应过程的能量变化 ④ 中心C原子的变化 李德良 制作
⑤ 烃基结构对SN1的影响 电子效应 由于烷基的供电子性,α-C原子上随着烷基的增加有利于C-X键的断裂,所以SN1反应速度受电子效应的影响是很大的。 空间效应 三级卤代烷中心C原子上连有三个烷基,比较拥挤,形成碳正离子的,呈平面三角形结构,烷基之间距离增大,故有利于离解。 小结: 伯卤代烃主要按SN2历程进行。叔卤代烃主要按SN1历程进行。 仲卤代烃的亲核取代反应,则据反应条件,可按SN2历程,也可按SN1历程,或同时按SN2和SN1历程。 桥环化合物的桥头碳原子上,进行亲核取代反应时,不论是SN2或SN1历程都显得十分困难。 SN2,由于环的影响,亲核试剂不得从背面进攻中心C原子; SN1,由于环的限制,要离解成碳正离子的平面结构,比较困难。 李德良 制作
二、SN1和SN2的立体化学 1.SN2的立体化学(Walden转化) 2.SN1的立体化学(外消旋化) 在反应中手性C原子的构型发生了翻转,即产物的构型与原来化合物的相反,这种反应过程称为构型的翻转或称为Walden转化。 2.SN1的立体化学(外消旋化) 李德良 制作
三、亲核取代与消除反应的关系 单分子E1历程消除反应: 双分子E2历程消除反应: 李德良 制作 结论:强碱,高温,弱极性溶剂有利于消除反应。
二、由醇制备 因为醇较易得到,故卤代烷大多是从醇制备的。 一、 由烃制备 1.烃的卤代 ① 烷烃光照或加热直接卤代 ② α-H的取代 2.不饱和烃的加成 二、由醇制备 因为醇较易得到,故卤代烷大多是从醇制备的。 李德良 制作