有機(jī)化學(xué)第7章藥學(xué)

第7章鹵代烴(p111)

(Halohydrocarbon)

Monohalohydrocarbon:R－X第一節(jié)鹵代烴的分類和命名第二節(jié)鹵代烷的結(jié)構(gòu)第三節(jié)

鹵代烷的物理性質(zhì)第四節(jié)

鹵代烷的化學(xué)性質(zhì)第五節(jié)

鹵代烷的制備第六節(jié)

有機(jī)金屬化合物提綱烴基結(jié)構(gòu)鹵素數(shù)目CH3CH2BrClCH2CH2ClCH2Br2CHCl3氯仿(chloroform)CHI3碘仿(Iodoform)鹵素連接的碳(CH3)2CHCH2ClCH3CH2CHCH3Br(CH3)3C-I第一節(jié)鹵代烴的分類和命名(p111)鹵代烷烴鹵代烯烴鹵代芳烴伯鹵代烴:CH3—X

仲鹵代烴:(CH3)2CH—X

叔鹵代烴:(CH3)3C—X

一鹵代烴二鹵代烴多鹵代烴氟代烴氯代烴溴鹵烴碘代烴

R—X分類

IUPAC命名3.將鹵素作為取代基放在母體之前

1.含鹵素的最長碳鏈為主鏈2.靠近取代基的一端編號(4R)-2-甲基-4-氯辛烷(2S,3S)-2-氯-3-溴丁烷(4S)-4-甲基-5-乙基-1-溴庚烷(1R,3R)-1,3-二溴環(huán)己烷普通命名法氟化物(fluoride)氯化物(chloride)碘化物(iodide)溴化物(bromide)CH3CH2CH2CH2Cl正丁基氯異丁基氟二級丁基溴三級丁基碘n-butylchloride(CH3)2CHCH2FCH3CH2CHCH3(CH3)3CIBrisobutylfluorideSec-butylbromideTert--butyliodideCspXsp33

C—HC—F

C—C

C—ClC—BrC—I

110139

154

176194214（pm）第二節(jié)鹵代烷的結(jié)構(gòu)(p113)極性共價鍵鍵長1.沸點(diǎn)2.溶解度

不溶于水

3.密度

一氟代烴、一氯代烴的密度小于1其它鹵代烴的密度大于1第三節(jié)物理性質(zhì)

4.可極化性*原子核對電子控制弱，可極化性大。同一族由上至下可極化性增大。同一周期由左至右可極化性減小。*孤電子對比成鍵電子對可極化性大。*弱鍵比強(qiáng)鍵可極化性大。*處于離域狀態(tài)時比處于定域狀態(tài)時可極化性增大。

RI>RBr>RCl>RF第四節(jié)鹵代烷的化學(xué)性質(zhì)一基本概念二親核取代反應(yīng)三消除反應(yīng)四鹵代烷的還原五鹵仿的分解a.親核取代反應(yīng)b.b-消除反應(yīng)c.C-X間插入金屬原子—生成金屬化合物1.電子效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng)(p113)因分子中原子或基團(tuán)的電負(fù)性不同而引起成鍵電子云沿著原子鏈向某一方向移動的效應(yīng)+++-一.基本概念吸電子基團(tuán)（-I）NO2>CN>F>Cl>Br>I>CC>OCH3>OH>C6H5>C=C>H給電子基團(tuán)（+I）(CH3)3C>(CH3)2C>CH3CH2>CH3>HC=C–C=C–C=CC=C–CC=C–C-共軛p-共軛在共軛體系中，由于原子間的一種相互影響而使體系內(nèi)的電子（或p電子）分布發(fā)生變化的電子效應(yīng)+C-C共軛效應(yīng)(p215)+當(dāng)C-H鍵與鍵（或p電子軌道）處于共軛位置時，產(chǎn)生電子的離域現(xiàn)象

-超共軛-p超共軛超共軛效應(yīng)CH3C+HH親電性穩(wěn)定性：烯丙基C+>3oC+>2oC+

>1oC+>+CH3CH3HCH3

+CH3

-H

-e-鍵解離能電離能2.碳正離子(p127)1.電子效應(yīng)2.空間效應(yīng)3.幾何形狀（CH3)3CBr相對速度110-310-610-11影響碳正離子穩(wěn)定性的因素R–XRX[]?+-R++X-4.溶劑效應(yīng)氣相中，836.8kJ/mol

水相中，83.7kJ/mol二.親核取代反應(yīng)(SN)(p116)1.定義2.反應(yīng)的機(jī)制3.影響反應(yīng)的因素4.成環(huán)的SN2反應(yīng)1.定義：RCH2–A+Nu：

RCH2–Nu+A：中心碳原子底物親核劑產(chǎn)物離去基團(tuán)受進(jìn)攻的對象負(fù)離子或帶未分電子對的中性分子

制備醇制備醚鑒別鹵代烴合成：增一個碳合成：增多個碳原子鏻2.反應(yīng)機(jī)制(p123)（1）一級反應(yīng)和二級反應(yīng)（2）構(gòu)型保持和構(gòu)型翻轉(zhuǎn)（3）雙分子親核取代反應(yīng)（SN2）（4）單分子親核取代反應(yīng)（SN1）（5）溶劑解反應(yīng)（1）一級反應(yīng)和二級反應(yīng)V=k[A]V=k[A][B]（2）構(gòu)型保持和構(gòu)型翻轉(zhuǎn)(Walden轉(zhuǎn)換)（R）-2-溴辛烷[]D=-34.6o（S）-2-辛醇[]D=+9.9o構(gòu)型保持構(gòu)型翻轉(zhuǎn)HO-（R）-2-辛醇[]D=-9.9o雙分子親核取代反應(yīng)（SubstitutionNucleophilicBimolecular,SN2)

(p124)SN2機(jī)制溴甲烷在堿性溶液中的水解速率不僅與鹵烷的濃度[CH3Br]成正比，也與堿的濃度[OH-]成正比，動力學(xué)上為二級反應(yīng)。過渡態(tài)過渡態(tài)構(gòu)型翻轉(zhuǎn)Walden轉(zhuǎn)化SN2歷程:SN2反應(yīng)機(jī)理：LNuLNuLNuLNuLNuLNuLNuLNuLNuLNuC—O鍵部分形成HO-過渡態(tài)C—X鍵部分?jǐn)嗔?2)反應(yīng)速率

ν

=k[CH3X][OH-],

為二級反應(yīng)；(3)伴隨構(gòu)型轉(zhuǎn)化(Valdeninversion).SN2歷程的特點(diǎn)：(1)

一步反應(yīng)，一個過渡態(tài)活化能

SN2反應(yīng)的能量變化曲線SN2反應(yīng)機(jī)制的實(shí)例：兩步進(jìn)行，一級反應(yīng)（4）單分子親核取代反應(yīng)（SN1）(p126)HO-2023/5/8反應(yīng)活性:SN2反應(yīng)的能量變化曲線乙烯式1°RX,2°RX,3°RX,烯丙式,RI>RBr>RCl>RF鑒別[]CH3CCH2….….CH3CH3斷裂形成重排機(jī)理?重排內(nèi)返離子對外返離子外返緊密離子對溶劑分隔離子對游離離子95%外消旋化40%水-丙酮(5)溫斯坦(S.Winstein)離子對機(jī)理(p130)（CH3)3C-Br+C2H5OH（CH3)3C-OC2H5+HBr機(jī)理+-++++**（6）溶劑解反應(yīng)(7)鄰基參與反應(yīng)(p358)

位于鄰近反應(yīng)中心（通常為位）的具有親核性的基團(tuán)參與分子的親核反應(yīng)

作用：1）加速化學(xué)反應(yīng)；2）往往有環(huán)狀中間產(chǎn)物生成

能參與的鄰基：－CO2－、－O－、－OH、－OR、NR2、－X、etc.(S)-2-溴丙酸與濃NaOH反應(yīng)，得構(gòu)型轉(zhuǎn)化產(chǎn)物(SN2)

（R）-2-溴丙酸與稀NaOH、Ag2O反應(yīng)生成（R）-2-羥基丙酸鈉----構(gòu)型保持(p358)

3.影響親核取代反應(yīng)的因素(p131)（1）烷基結(jié)構(gòu)（2）離去基團(tuán)（3）溶劑（4）試劑親核性（5）碘負(fù)離子和兩位負(fù)離子（1）烷基結(jié)構(gòu)的影響(p131)SN2V>V>V>VCH3X1oRX2oRX3oRXR-Br+I-RI+Br-R:CH3CH3CH2(CH3)2CH(CH3)3CV相對

15010.010.001R-Cl(Br)+NaIRI+NaCl(Br)丙酮V>V>V>V3oRX2oRX1oRXCH3X

CH3XRCH2X

R2CHXR3CX

SN2SN2

SN1，SN2

SN1R:CH3CH3CH2(CH3)2CH(CH3)3CV相對

11.745108R-Br+H2OR-OH+HBr甲酸SN1*1.溴代新戊烷的親核取代E1Nu強(qiáng)，SN2。Nu弱，溶劑極性強(qiáng)，SN1。幾種特殊結(jié)構(gòu)相對V

140120SN2SN1：C+穩(wěn)定

SN2：過渡態(tài)穩(wěn)定*3.苯型、乙烯型鹵代烴難發(fā)生SN反應(yīng)。SN1:C-X鍵不易斷裂

SN2：不能發(fā)生Walden轉(zhuǎn)化*2.烯丙型、苯甲型鹵代烷,其SN1和SN2易進(jìn)行。RXCH3CH2XCH2=CHCH2X鄧健制作陸陽審校55eg烯丙型/芐型鹵烴

孤立型鹵烴

乙烯型/苯型鹵烴>>不飽和鹵烴進(jìn)行取代反應(yīng)的活性次序?yàn)?？烯丙基鹵代烴(H)RCH＝CHCH2－XC6H5-CH2－X乙烯基鹵代烴（H）R-CH＝CHX

*4.橋頭鹵素，不利于SN反應(yīng)（比苯型、乙烯型鹵代烴更難）（CH3)3CBr

V110-310-610-11

SN1不好的離去基團(tuán):F-，HO-，RO-，-NH2，-NHR，-CN好的離去基團(tuán):Cl-<Br-H2O

<I-<<<150501501803002800（2）離去基團(tuán)的影響(p133)R-OHR-OH2R++H2O

H++（μ≠0）偶極溶劑質(zhì)子型：EtOH,H2O,CH3COOH非質(zhì)子型：THF,Et2O,DMF,DMSO,HMPT（3）溶劑對親核取代的影響(p135)溶劑：偶極、非極性N,N-二甲基甲酰胺DMF(Dimethylformamide)二甲亞砜DMSO(Dimethylsulfoxide)六甲基磷酰胺HMPT

(Hexamethylphosphorictriamide)溶劑對反應(yīng)影響1.質(zhì)子溶劑對SN1反應(yīng)有利。2.非質(zhì)子偶極溶劑對SN2反應(yīng)有利（相對于SN1、質(zhì)子溶劑而言）3.非極性溶劑對SN1、SN2反應(yīng)都不利(RX不溶于非極性溶劑）。SN1

RX—[R·······X]R++X--?+SN2Nu-+RX—[Nu·······R·······X]NuR+X-

--?

k2DMF3×103CH3OH3×10-2親核性越強(qiáng)，對SN2反應(yīng)越有利親核性試劑的給電子能力試劑的可極化性（4）試劑親核性對親核取代的影響(p134)H3C-H2N-HO-F-Cl-Br-I-2.53.13.5

4.12.82.72.2堿性逐漸減弱親核性逐漸減弱質(zhì)子溶劑中H3C-H2N-HO-F-Cl-Br-I-堿性逐漸減弱可極化性減弱親核性逐漸減弱非質(zhì)子偶極溶劑中質(zhì)子溶劑中RS-ArS->CN->I->NH3

(RNH2)>RO-HO->Br->PhO->Cl->>H2O>F-不易形成氫鍵易形成氫鍵情況分析

在質(zhì)子溶劑中，其親核性順序與堿性大小順序一致RO->HO->PhO->RCOO->ROH>H2O堿性逐漸減弱

親核性逐漸減弱

例外CH3O-CH3CH2O-(CH3)2CHO-(CH3)3CO-堿性逐漸增大

親核性逐漸減弱C-I鍵鍵能低，I-的堿性弱碘的可極化性大碘溶劑化作用小

雙重反應(yīng)性使它成為SN的中轉(zhuǎn)站R-ClR-NuR-INu-I-Nu-（5）碘負(fù)離子和兩位負(fù)離子(p135)碘負(fù)離子eg.1HON=OH++-ON=OO=N=O-ON=O3.03.5-

RCH2Br+NaNO2RCH2NO2

R2CHBr+AgNO2R2CHONO+AgBrSN2乙醚乙醚SN1HCNH++-CN2.6

3.0:

CN::C=N:--

RCH2X+NaCN(orKCN)RCH2CN+NaXSN2RCH2X+*AgCNRCH2NC(異腈)+AgX似SN1SN2eg.2..eg.3HSCNH++-SCN2.63.0:S-CN:......S=C=N:--硫代氰酸....V五元環(huán)>V六元環(huán)>V中環(huán)，大環(huán)>V三元環(huán)>V四元環(huán)4.成環(huán)的SN2反應(yīng)5.SN2Ar(p421)-X-NO2應(yīng)用機(jī)理慢6、苯炔機(jī)制(p456)1.實(shí)驗(yàn)事實(shí)NH3(l)NH3(l)NH3(l)NaNH2-NH2Na,NH3(l)KNH2NH3(l)++苯炔機(jī)制(p456)苯炔的結(jié)構(gòu)1973年報道IR證明sp2三.消除反應(yīng)(p136)1,1-消除(-消除)1,2-消除(-消除)1,3-消除1,4-消除（EliminationReactions）鹵代烷的消除反應(yīng)R-CH2CH2-OH+X-R-CH=CH2+HXβ-消除反應(yīng)

消除反應(yīng)的活性順序:

叔鹵代烷>仲鹵代烷>伯鹵代烷消除反應(yīng)的取向仲或叔鹵代烴脫HX

時,主要產(chǎn)物是雙鍵上烴基最多的烯烴,即從含H較少的β-C上脫氫------Saytzeff規(guī)則。消除反應(yīng)機(jī)制1.單分子消除反應(yīng)（E1）

OR-快正碳離子烯烴

ν=k[R-X]

E1反應(yīng)活性：3°RX＞2°RX＞1°RX2.雙分子消除反應(yīng)（E2）

OR-OR-過渡態(tài)E2機(jī)制中,H

和X

處于反式共平面位置離去,稱為反式消除E2反應(yīng)活性：3°RX＞

2°RX

＞1°RX-消除的三種反應(yīng)機(jī)制：

E1

E2

E1cbE1cb(單分子共軛堿消除反應(yīng))-BH+A-

消除反應(yīng)與取代反應(yīng)的競爭性

E1SN1慢慢快快堿性強(qiáng),升溫于E1極性溶劑利于SN1離去能力影響反應(yīng)速度親核性強(qiáng)弱影響產(chǎn)物比例E1和SN1的比較E2SN2==試劑親核性強(qiáng)，堿性弱，體積小，利于SN2試劑堿性強(qiáng)，體積大,升溫,利于E2E2和SN2的比較消除增加

R-X=CH3-X，1°，2°，3°

1.鹵代烴的結(jié)構(gòu)將影響兩類反應(yīng)的因素歸納：取代增加制烯烴一般用叔鹵代烴;制備醇時一般用伯鹵代烴

2.試劑的堿性堿性越強(qiáng),濃度越大,越有利于消除

3.溶劑的極性低極性溶劑有利于消除

4.溫度的影響升高溫度有利于消除5.E1orE2，RX的反應(yīng)活性均為：

RIRBrRCl

3oRX2oRX1oRX

產(chǎn)物符合Saytzeff規(guī)則

E型產(chǎn)物為主

E1

一級動力學(xué)主產(chǎn)物是穩(wěn)定的重排產(chǎn)物

E2

*二級動力學(xué)*

堿性條件下進(jìn)行*兩個消除基團(tuán)------反式共面*不重排+ROH+X-CH3CH2CH2CHBrCH3KOH-C2H5OH(E)-CH3CH=CHCH3+

(Z)-CH3CH=CHCH341%14%

CH3CH2CH2CH=CH2+CH3CH2CH2CHOCH2CH3

CH325%20%優(yōu)勢構(gòu)象：能量最低的穩(wěn)定構(gòu)象反應(yīng)構(gòu)象：參與反應(yīng)的構(gòu)象消除構(gòu)象：參與消除反應(yīng)的構(gòu)象C2H5OK-C2H5OH消除構(gòu)象

優(yōu)勢構(gòu)象快C2H5OK-C2H5OH消除構(gòu)象優(yōu)勢構(gòu)象slow優(yōu)勢構(gòu)象消除構(gòu)象

E2與SN2的競爭*1oRX在SN2、E2競爭中，多數(shù)以SN2占優(yōu)勢，在特強(qiáng)堿的作用下，以E2占優(yōu)勢。CH3CH2CH2CH2Br+C2H5ONaC2H5OH25oCCH3CH2CH2CH2OC2H5+CH3CH2CH=CH290%10%CH3(CH2)6CH2Br+(CH3)3CONaCH3(CH2)5CH=CH2DMSO180oC99%*2oRX在有堿時，多數(shù)以E2占優(yōu)勢。*堿使3oRX發(fā)生以E2為主的反應(yīng)。(CH3)3CBr+C2H5ONa(CH3)2C=CH2+(CH3)3CONaC2H5OH7%93%CH3CHBrCH3+C2H5ONaC2H5OH25oCCH3CH=CH2+CH3CH2OCH(CH3)2

80%20%四.鄰二鹵代烷失鹵素KOH-2HClI-+BrI+Br--2HClKOHI-*E1cb的機(jī)制*反式共面*反應(yīng)條件：Zn(Mg)orI-催化應(yīng)用:保護(hù)雙鍵;提純烯烴Br2<O>Zn五.烯烴與卡賓的反應(yīng)(p454)電中性的含二價碳的化合物------卡賓H2C:>ROOCCH:>PhCH:>BrCH:>ClCH:>Cl2C:>Br2C:母體卡賓不活潑的卡賓能量逐漸降低2.卡賓的制備-消除HCCl3Cl2C:+HClt-BuOK(orKOH),t-BuOK機(jī)理HCCl3t-BuOKt-BuOHCl2C-:Cl低酸性溶劑Cl2C:+Cl-Cl2C:+Cl-+CO2（1）對雙鍵的加成(p455)+CHBr3(CH3)3COH(CH3)3COKCH2=CH-CH=CH2+:CH2:CH2CH2=C=CH2+:CH2:CH23.卡賓的反應(yīng)(p454)（2）對C-H鍵的插入反應(yīng)(p455)+:CH2CH2N2h加成反應(yīng)產(chǎn)物+++插入反應(yīng)產(chǎn)物26%11%26%37%例（3）重排R-CH=C=OR-H還原劑R-XRI(易)>RBr>RCl(難)1.酸性還原劑：HI;Zn+HClCH3(CH2)14CH2ICH3(CH2)14CH3Zn+HClRXRIRH+I2HIHIHX-HX四.鹵代烷的還原(p119)RX(orArX)H2/Pd*RH(orArH)*PdC,Ni,PtH2/PdC適用范圍：芳香鹵代烴、苯甲型、烯丙型鹵代烴、三級鹵代烴、RI2.中性還原劑:

催化氫化H2/PdC*OH，NH290%（1）NaBH4---溫和還原劑(CH3)3CX(CH3)3CHNaBH4特點(diǎn)：還原能力差，選擇性好。范圍：2oRX;3oRX;醛、酮、酰鹵、酸酐。注意：必須在堿性水溶液中進(jìn)行。3.堿性還原劑（2）LiAlH4---強(qiáng)還原劑LiAlH4CH3(CH2)6CH2BrCH3(CH2)6CH372%特點(diǎn)：還原能力強(qiáng)，選擇性差范圍：孤立C=C不被還原。

3oRX消除為主

CH3X>1oRX>2oRX注意：必須在無水介質(zhì)中進(jìn)行。LiAlH4+H2OLiOH+Al(OH)3+H2機(jī)理LiAlH4Li++-AlH4（3）Na的液氨溶液Na+NH3(液)雙鍵構(gòu)型不變CHCl3+O2ClCOOHClCl-HOClClCClO光氣ClCCl+2C2H5OHC2H5OCOC2H5+2HClO碳酸二乙酯五.鹵仿（氯仿）的分解O三.不飽和烴的加成四.烴的鹵化五.由羰基化合物制備（參見醛、酮）六.鹵仿反應(yīng)（參見醛、酮）第六節(jié)鹵代烷的制備RCl(Br)+NaIRI+NaCl(Br)一.由醇制備二.用鹵代烷與鹵素交換丙酮溶液金屬與碳直接相連的化合物

命名第七節(jié)有機(jī)金屬化合物(p120)

(CH3)4Si

四甲基硅烷

tetramethylsilaneCH3Li

甲基鋰methyllithium

CH3CH2HgCl

氯化乙基汞ethylmercuricchloride

(CH3CH2)2Hg二乙基汞diethylmercury結(jié)構(gòu)三中心兩電子鍵O(C2H5)2