第十一講烴衍生物第一部分鹵代烴

我愛奧賽網(wǎng)第二屆化學(xué)奧賽網(wǎng)絡(luò)夏令營主講楊德生合成該藥品的關(guān)鍵是中間體的合成。課外作業(yè)：泰必利(Tiapride)系一種新型神經(jīng)精神安定藥及廣譜鎮(zhèn)痛藥。其結(jié)構(gòu)式如下：（1）其化學(xué)名稱為目前有兩種較常用的合成方法：流程一（如右圖）：（1）請在以上流程的方框中填入合適的物質(zhì)的結(jié)

構(gòu)式。中間體N-(2-二乙胺乙基)-2-甲氧基-5-甲磺?；郊柞０符}酸鹽或。N-(2-二乙胺基乙基)-2-甲氧基-5-甲砜基苯甲酰胺鹽酸鹽流程二：請在以上流程的方框中填入合適的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)式。請客觀評價上述兩種流程的優(yōu)劣：①流程一的還原反應(yīng)使用錫作還原劑，錫價格較貴，使用量大;②流程一的合成路線長，③流程一的合成路線不甚合理，氯磺化反應(yīng)后的-SO2C1基，用錫還原得-SH基，再甲基化氧化引入-SO2CH3基，-SO2-基團在反應(yīng)中先脫去后又引進，化學(xué)基團轉(zhuǎn)化上的重復(fù)，使路線增長。④流程二選用亞硫酸鈉代替金屬錫作還原劑，亞硫酸鈉還原性能溫和，所得還原物為亞磺酸鈉鹽(-SO2Na)，分子中發(fā)生脫氯還原而保留了-SO2-基團，且不必分離，直接用硫酸

二甲酯甲基化、再酸化即得產(chǎn)物，產(chǎn)率較高。第十一講烴的衍生物我愛奧賽網(wǎng)第二屆化學(xué)奧賽網(wǎng)絡(luò)夏令營初賽基本要求15.有機化學(xué)。有機化合物基本類型——鹵代烴、醇、酚、醚、醛、酮、酸、酯、胺、酰胺、硝基化合物、磺酸的系統(tǒng)命名、基本性質(zhì)及相互轉(zhuǎn)化。異構(gòu)現(xiàn)象。C=O加成。碳鏈增長與縮短的基本反應(yīng)。糖、脂肪、蛋白質(zhì)的基本概念、通式和典型物質(zhì)、基本性質(zhì)、結(jié)構(gòu)特征以及結(jié)構(gòu)表達式。16.天然高分子與合成高分子化學(xué)初步知識。（單體、主要合成反應(yīng)、主要類別、基本性質(zhì)、主要應(yīng)用）。決賽基本要求?12.

有機化學(xué)描述性知識達到國際競賽大綱三級水平(不要求不對稱合成,不要求外消旋體拆分)。13.

氨基酸、多肽與蛋白質(zhì)的基本概念。DNA與RNA。14.

糖的基本概念。葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖。糖苷。纖維素與淀粉。15.

簡單有機化合物的系統(tǒng)命名。16.

有機立體化學(xué)基本概念。構(gòu)型與構(gòu)象。順反異構(gòu)（trans-、cis-和Z-、E-構(gòu)型）。手性異構(gòu)。endo-和exo-。D,L構(gòu)型。17.

利用無機和有機的基本反應(yīng)對簡單化合物的鑒定和結(jié)構(gòu)推斷。18.

有機制備與有機合成的基本操作。[大綱解讀][考題回顧]CH2COOHCH2COOH-

H2OACH3CHO(等摩爾）無無無無無無HBrB

COOOOOOHHCH3Br1R,

2R12OOOHCH3HBr121S,2SOOOHCH3HBr1R,

2S12OOOCH3HHBr121S,2R1、（2005全初第6題）寫出下列反應(yīng)的每步反應(yīng)的主產(chǎn)物（A、B、C）的結(jié)構(gòu)式；若涉及立體化學(xué)，請用Z、E、R、S等符號具體標明。B是兩種幾何異構(gòu)體的混合物。O

OB和OO

EO

Z和AC

O對應(yīng)于Z-式對應(yīng)于E式3HCN2O2HNO2cAASBNhnBO2H3OCaCCO2H

HlC中和DEN2OPOON2lC2HC2HCNH3HCNNHFlCHG（C16H25N5O4PCl）2、（2006年全初第9題）環(huán)磷酰胺是目前臨床上常用的抗腫瘤藥物，國內(nèi)學(xué)者近年打破常規(guī)，合成了類似化合物，其毒性比環(huán)磷酰胺小，若形成新藥，可改善病人的生活質(zhì)量，其中有一個化合物的合成路線如下，請完成反應(yīng)，寫出試劑或中間體的結(jié)構(gòu)。注：NBS

即N-溴代丁二酰亞胺。3HCN2O2HNAcO2ABNShnBO2HaCC3OC2OlCH H中和DEN2OO POl2C2HC2HCNN

H3HCNNHFlCHGO2N3HCcAHNO2NCH2BrAHNcO2NHC2HOAHNcO2NHC2HO2HNlC2HC2HCNO

PlCl2C-

lCNP+

N3HCNOO2NON

HF·HCl(二氯改為二溴也可）ABCDEFG（C16H25N5O4PCl）知識精講第一部分鹵代烴加成、消除反應(yīng)歷程第二部分第三部分第四部分第五部分醇、酚、醚

醛、酮、羧酸及羧酸衍生物含氮化合物、含硫磷化合物、雜環(huán)化合物糖類、蛋白質(zhì)、核酸第十一講烴的衍生物第一部分（鹵代烴和加成、消除反應(yīng)歷程）一、鹵代烴的分類、命名及同分異構(gòu)現(xiàn)象二、鹵代烷的性質(zhì)三、親核取代反應(yīng)歷程四、消除反應(yīng)歷程五、一鹵代烯烴和一鹵代芳烴六、鹵代烴的制法第一部分簡介一、鹵代烴的分類、命名及同分異構(gòu)現(xiàn)象（一）分類按分子中所含鹵原子的數(shù)目，分為一鹵代烴和多鹵代烴。按分子中鹵原子所連烴基類型，分為：鹵代烷烴鹵代烯烴R-CH2-XR-CH=CH-X

乙烯式R-CH=CH-CH2-X

烯丙式R-CH=CH（CH2）n-X

≥2

孤立式鹵代芳烴乙烯式烯丙式XCH2X3.按鹵素所連的碳原子的類型，分為：R3C-XR2CH-X仲鹵代烴無級鹵代烴（2°）叔鹵代烴三級鹵代烴（3°）R-CH2-X伯鹵代烴一級鹵代烴（1°）（二）命名簡單的鹵代烴用普通命名或俗名，（稱為鹵代某烴或某基鹵）CHCl3CH3CH2CH2Cl3

2（CH3）3CBr（CH

）CHClCH2

=CH-CH2Br2CH

Cl烯丙基溴氯化芐（芐基氯）三氯甲烷（氯仿）正丙基氯異丙基氯叔無基溴復(fù)雜的鹵代烴用系統(tǒng)命名法（把鹵素作為取代基）編號一般從離取代基近的一端開始，取代基的列出按“順序規(guī)則”小的基團先列出。例如：CH3-CH2-CH--CH-CH

3H3CCl3-甲基-2-氯戊烷CH3-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH3CH3

ClCH3-CH-CH2-CH-CH2-CH3Cl

CH3CH3-CH2-CH-CH-CH2-CH3Br

Cl3-甲基-5-氯庚烷3-氯-5-甲基庚烷4-甲基-2-氯己烷3-氯-4-溴己烷3-溴-4-氯己烷××鹵代烯烴命名時，以烯烴為母體，以雙鍵位次最小編號。CH2=

CH-CH-CH2-ClCH3×3-甲基-4-氯-1-無烯2-甲基-1-氯-3-無烯ClCH34-甲基-5-氯環(huán)己烯鹵代芳烴命名時，以芳烴為母體。側(cè)鏈鹵代芳烴命名時，鹵原子和芳環(huán)都作為取代基。練習(xí)：寫出下列化合物的結(jié)構(gòu)式1.

(4R)-2-甲基-4-氯辛烷

2.

(2S,3S)-2-氯-3-溴丁烷CH3CH2CH2CH2CCH2CHCH3Cl

HCH3CH3

C

C

CH34.

(1R,3R)-1,3-二溴環(huán)己烷HBr

ClH3.

(4S)-4-甲基-5-乙基-1-溴庚烷CH3

HCH3CH2CH

C

CH2CH2CH2BrC2H5HBrBrH二、鹵代烷的性質(zhì)鹵代烴的化學(xué)性質(zhì)活潑，且主要發(fā)生在C—X鍵上。因：①分子中C—X鍵為極性共價鍵，碳帶部分正電荷，易受帶負電荷或孤電子對的試劑的進攻。鹵代烷：偶極矩μ

（D）CH3CH2-Cl2.05CH3CH2-Br2.03CH3CH2-I1.91CH3CH30鍵C—HC—ClC—BrC—I鍵能KJ/mol414339285218②分子中C—X

鍵的鍵能（C—F除外）都比C—H鍵小。故C—X

鍵比C—H鍵容易斷裂而發(fā)生各種化學(xué)反應(yīng)。（一）取代反應(yīng)RX

+

：NuRNu

+ X–Nu=HO-、RO-、-CN、NH3、-ONO2：Nu——親核試劑。由親核試劑進攻引起的取代反應(yīng)稱為親核取代反應(yīng)（用SN表示）。1.水解反應(yīng)NaXRCH2-X

+

NaOH

RCH2OH

+

無

(1)加NaOH是為了加快反應(yīng)的進行，使反應(yīng)完全。（2）此反應(yīng)是制備醇的一種方法，但制一般醇無合成價值，可用于制取引入OH比引入鹵素困難的醇。2.與氰化鈉反應(yīng)RCH

X

+

NaCN

醇

2RCH2CN

+

NaX腈反應(yīng)后分子中增加了一個碳原子，是有機合成中增長碳鏈的方法之一。CN可進一步轉(zhuǎn)化為–COOH，-CONH2等基團。3.與氨反應(yīng)R-X

+R-NH2+

NH4XNH3（過量）4.與醇鈉（RONa）反應(yīng)R-X

+

R'ONaR-O

R'

+

NaX醚R-X一般為1°RX，（仲、叔鹵代烷與醇鈉反應(yīng)時，主要發(fā)生消除反應(yīng)生成烯烴）。5.與AgNO3—醇溶液反應(yīng)R-X

+

AgNO3

醇R-O

NO2 +

AgX硝無酯此反應(yīng)可用于鑒別鹵化物，因鹵原子不同、或烴基不同的鹵代烴，其親核取代反應(yīng)活性有差異。鹵代烴的反應(yīng)活性為：R3C-X>R2CH-X>RCH2-XR-I>R-Br>R-Cl上述反應(yīng)都是由試劑的負離子部分或未共用電子對去進攻

C—X鍵中電子云密度較小的碳原子而引起的。這些進攻試劑都有較大的電子云密度，能提供一對電子給C—X鍵中帶正電荷的碳，也就是說這些試劑具有親核性，我們把這種能提供負離子的試劑稱為親核試劑。由親核試劑的進攻而引起的取代反應(yīng)稱為親核取代反應(yīng)。簡稱為SN（S—取代、N—親核的）。仲鹵代烷叔鹵代烷R-I時溫下沉淀加熱才能沉淀>伯鹵代烷常溫下沉淀反應(yīng)通式如下：R

-

L

+

：NuRCH2X

+

-OH反應(yīng)物（底物）親核試劑進攻基團R

-

Nu

+RCH2-OH

+產(chǎn)物L(fēng)-X-離去基團CH3BrCH3CN

(乙腈)OH－(甲醇)3CH

O－CH

OCH3CH

COO－－ONO2－CN－CCCH3CH

C

CCH3

3(CH含氧親核試劑含碳親核試劑(甲醚)(2-丁炔)CH3CH(COOCH3)2(2-甲基丙二酸二甲酯）CH3OH制備醇3

3制備醚CH3COOCH3

(乙酸甲酯)CH3ONO2

(硝酸甲酯)鑒別鹵代烴合成：增一個碳原子合成：增多個碳原子－CH

（

COOCH3)23CH

BrCH3NH3Br

（溴化甲銨）CH3I

（碘甲烷）SH－CH3SH

（甲硫醇）3CH

SCN

（硫氰酸甲酯）3N

－3

3CH

N

（疊氮甲烷）N(CH3)33

4(CH

)

NBrNH3I－－SCNPPh3CH3PPh3Br含硫親核試劑含氮親核試劑含磷親核試劑鹵離子（溴化四甲基銨）（溴化三苯基甲基鏻）（二）消除反應(yīng)從分子中脫去一個簡單分子生成不飽和鍵的反應(yīng)稱為消除反應(yīng)，用E表示。鹵代烴與NaOH（KOH）的醇溶液作用時，脫去鹵素與β碳原子上的氫原子而生成烯烴。R-CH-CH2

+

NaOHR-CH=CH2+

NaX

+

H2OHX醇R-CH-CH-CH-CH-RKOH-醇R-CH=CH-CH=CH-R+

2NaX

+

2H2OXXH

X

X

HHβHβ

'+

2NaOH2+

2NaX

+

2H

O

乙醇1）消除反應(yīng)的活性：3°RX

>

2°RX

>

1°RX2）

2°、3°RX脫鹵化氫時，遵守扎依采夫（Sayzeff）規(guī)則——即主要產(chǎn)物是生成雙鍵碳上連接烴基最多的烯烴。例如：CH3CH2CH2CHCH3BrCH3CH2CH=CHCH369%+

CH3CH2CH2CH=CH231%KOH，乙醇CH3CH3CH2-C-CH3BrKOH，乙醇CH3CH3+CH3CH=C71%CH3CH2CH=CH229%CH3CH3ClKOH，乙醇CH3CH3CH3CH3CH3CH2++主次極少消除反應(yīng)類型消除反應(yīng)：是從一個化合物分子中消除兩個原子或原子團的反應(yīng)。β－消除:在相鄰的兩個碳原子上的原子或基團被消除，形成雙鍵或叁鍵。C

CNu

EC

C+

Nu

Eα－消除:從同碳原子上消除兩個原子或基團，形成卡賓：CENuC+

Nu

E1,1－消除OCF3C

ONaCF2+

CO2+

NaF△1，3－消除：CCNuCECC

C+NuERCH2CH2OH

+HXRCH

CH2RCH2CH2X

+

H2O2+

H

O+

HX飽和碳原子進行親核取代反應(yīng)時，常伴隨消除反應(yīng)的發(fā)生：（三）與金屬的反應(yīng)鹵代烴能與某些金屬發(fā)生反應(yīng)，生成有機金屬化合物——金屬原子直接與碳原子相連接的化合物。1.與金屬鎂的反應(yīng)無無乙醚RMgX格林尼亞（Grignard）試劑簡稱格氏試劑，1900年發(fā)現(xiàn)（29歲）R-X

+

MgX=Cl

、BrGrignard試劑的生成RX

+

Mg無水乙醚RMgX烴基鹵化鎂

有機鎂化合物格氏試劑（Grignard

reagent)MgRXOC2H5C2H5OC2H5C2H5乙烯鹵和芳鹵不活潑，要制得Grignard試劑，須改變?nèi)軇?，提高溫度。H2C

CH

ClCl+

MgTHFH2C

CH

MgClMgClTHF:

TetrahydrofuranO四氫呋喃Br+

Mg乙醚MgBr烯丙式鹵和芐鹵較活潑，要低溫反應(yīng)H2C

CHCH2Cl2CH

Cl+

Mg乙醚0

CH2C

CHCH2MgClCH2MgCl偶聯(lián)：H2C

CHCH2MgCl+22H

C

CHCH

Cl30

CH2C

CHCH2CH2CH

CH2Grignard試劑與還原電位低于金屬鎂的鹵化物作用，用于制備其它金屬有機化合物RMgX

+

MXnRnM

+

MgX2M=Al、Cd、Sn，etc.金屬有機化合物活潑行次序RLi、RNa>RMgX>RZnX>R2Cd1)與含活潑氫的化合物作用RMgX

+

HOH

R-H+MgR-H+MgR-H+MgR-H+MgR-H+MgR′-C

CHR′-OHR′COOHHXOHXORXOCOR′XXXXC

CR′新的格氏試劑，很有用上述反應(yīng)是定量進行的，可用于有機分析中測定化合物所含活潑氫的數(shù)量目（叫做活潑氫測定法）。格氏試劑的應(yīng)用CH3MgI

+

A-H定量的CH4

+

AI測定甲烷的體積，可推算出所含活潑氫的個數(shù)。格氏試劑遇水就分解，所以，在制備和使用格氏試劑時都必須用無水溶劑和干燥的容器。操作要采取隔絕空氣中濕氣的措施。在利用RMgX進行合成過程中還必須注意含活潑氫的化合物。與醛、酮、酯、二氧化碳、環(huán)氧乙烷等反應(yīng)RMgX與醛、酮、酯、二氧化碳、環(huán)氧乙烷等反應(yīng)，生成醇、酸等一系列化合物。所以RMgX在有機合成上用途極廣。格林

尼亞因此而獲得1912年的諾貝爾化學(xué)獎。用與合成其它有機金屬化合物3RMgCl2RMgCl4RMgCl+

AlCl3+

CdCl2+

SnCl4R3AlR2CdR4Sn+

3MgCl2+

2MgCl2+

4MgCl22.與金屬鈉的反應(yīng)（Wurtz

武茲反應(yīng)）2R—X

+ 2Na

R—R

+

2NaX此反應(yīng)可用來從鹵代烷制備含偶數(shù)碳原子，結(jié)構(gòu)對稱的烷烴（只適用于同一伯鹵代烷，不同烷基無實用價值）。3.與金屬鋰反應(yīng)鹵代烷與金屬鋰在非極性溶劑（無水乙醚、石油醚、苯）中作用生成有機鋰化合物：4

9C

H

X

+ 2

Li4

9C

H

Li

+

LiX石油醚制備：2RLi

+

CuI無無乙醚R2CuLi

+ Li

I無烷基銅鋰用途：制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)的烷烴′+

RCu+

LiXRCH=CHXR2CuLi

+

R′X

R

R′R可是

1°、2

°、3

° R′X

最好是1°也可是不活潑的鹵代烴如例如：(CH3)2CuLi+

CH3(CH2)3CH2I+

CH3Cu

+

LiICH3(CH2)4CH398%3

2(CH

)

CuLi

+Cl

CH3+ CH3Cu

+

LiCl75%(CH3CH2CH-)2CuLiCH3CH3(CH2)3CH2BrCH3CH2CHCH2CH2CH2CH2CH3CH33-甲基辛烷84%此反應(yīng)叫做科瑞（Corey）——郝思（House）合成法。（四）鹵代烷的還原反應(yīng)鹵代烷可以被還原為烷烴，還原劑采用氫化鋰鋁。反應(yīng)只能在無水介質(zhì)中進行。DCH

CH3R

X

+

LiAlH4CH

CH3

+ClLiAlD4R

HTHF79%光學(xué)活性還原RX[H]RH催化氫化：H2，Ni、Pd、Pt…化學(xué)還原：LiAlH4、NaBH4、Zn/HClLiAlH4和NaBH4之比較LiAlH4

NaBH4活性

高選擇性

低中等高還原基團

COOH

、

CHO、

CHOCOOR、

RCOR’

RCOR’－NO2、－CN試劑特性 遇水劇烈分解

溶于水離去基團反應(yīng)類型R Nu

+L-Nu

+

R

L帶著一對電子離開親核試劑帶著一對電子進攻反應(yīng)底物取代產(chǎn)物親核取代反應(yīng)的通式：三、親核取代反應(yīng)歷程（一）雙分子親核取代反應(yīng)（SN2反應(yīng)）實驗證明：伯鹵代烷的水解反應(yīng)為SN2歷程。2RCH

Br

+OH

-

-RCH2OH

+

BrV

=

K[

RCH

Br

]

[

OH

-

]2V=

無解速度K=

無解常數(shù)因為RCH2Br的水解速率與RCH2Br和OH-的濃度有關(guān)，所以叫做雙分子親核取代反應(yīng)（SN2反應(yīng)）。1．反應(yīng)機理一步完成（新鍵的形成和舊鍵的斷裂同步進行），無中間體生成，經(jīng)過一個不穩(wěn)定的“過渡態(tài)”。HC

BrHHHHOCHHHO

+δ

δ+

BrHHO

…

C

…

BrH

H過渡態(tài)其反應(yīng)過程中的軌道重疊變化如下圖所示：HOHOBrHCH

HHCH

HBrCHH

HHOBr+SN2

反應(yīng)成鍵過程中軌道轉(zhuǎn)變示意圖S

N

2

反應(yīng)機理：NuLNuCCNuCCLLNLNuuNuLNuCCNuCCCLLNCLNuu2．SN2反應(yīng)的立體化學(xué)1）異面進攻反應(yīng)（Nu-從離去基團L的背面進攻反應(yīng)中心）。Cδ

δNu

…C

…LNu

C

+

L-Nu-

2）構(gòu)型翻轉(zhuǎn)（產(chǎn)物的構(gòu)型與底物的構(gòu)型相反即瓦爾登Walden轉(zhuǎn)化）。例如：HOBrC6H13CHC

H3

N

S

2HO

CC6H13HCH3αα(

)-2-溴辛烷=

34.2++

Br(

)-2-辛醇=

9.9如果某化合物中

的一個位置有離

去基團，另一個

位置有親核試劑，這時，親核取代

反應(yīng)就可以在分

子內(nèi)發(fā)生。分子

內(nèi)的親核取代反

應(yīng)一般都按SN2機制進行，產(chǎn)物是

一個環(huán)形化合物，所以這類反應(yīng)稱為成環(huán)的SN2反應(yīng)。BrCH2..NH2+NH2

+

Br--HBrNHSN2BrCH

2..OH-H

+O+OHSN2+

Br-3、成環(huán)的SN2反應(yīng)（二）單分子親核取代反應(yīng)（SN1反應(yīng)）CH3CH3實驗證明：3°RX

CH2=CHCH2X

芐鹵的水解是按SN1歷程進行的。CH3

CH3C

OHCH3C

Br

+

OH-CH3

+

Br-V=

K

（CH3）3

C

-

Br因其水解反應(yīng)速度僅與反應(yīng)物鹵代烷的濃度有關(guān)，而與親核試劑的濃度無關(guān)，所以稱為單分子親核取代反應(yīng)（SN1反應(yīng)）。1．反應(yīng)機理兩步反應(yīng)（SN1反應(yīng)是分兩步完成的）。第一步：第二步：CH3CCH3CH3CH3CH2CH3CH3CCH3……

BrδCδ+

Br-Br

慢

CH3過渡態(tài)（1）CH3CH3CH3C

OHCH3CH3C

+

OH-CH3

快

CH3CH2……

OHδCδCH3過渡態(tài)（2）反應(yīng)的第一步是鹵代烴電離生成活性中間體碳正離子，碳正離子再與堿進行第二步反應(yīng)生成產(chǎn)物。故SN1反應(yīng)中有活性中間體——碳正離子生成。2．SN1反應(yīng)的立體化學(xué)CR1R2R3BrC1）外消旋化（構(gòu)型翻轉(zhuǎn)+構(gòu)型保持）因：SN1反應(yīng)第一步生成的碳正離子為平面構(gòu)型（正電荷的碳原子為sp2雜化的）。第二步親核試劑向平面任何一面進攻的幾率相等。R1CR1R2OHCR1R2R3HOR2

R3HOab+外消旋體a

構(gòu)型轉(zhuǎn)化R3b

構(gòu)型保持2）部分外消旋化（構(gòu)型翻轉(zhuǎn)>構(gòu)型保持）SN1反應(yīng)在有些情況下，往往不能完全外消旋化，而是其構(gòu)型翻轉(zhuǎn)>構(gòu)型保持，因而其反應(yīng)產(chǎn)物具有旋光性。例如：CHBrCH3CHOH( )-2-溴辛烷60%

H

O

2

乙醇SN1

條件+n-C6H13n-C6H13HO

CHn-C6H13CH3( )-2-辛醇67%CH3( )-2-辛醇33%理論解釋——離子對歷程離子對歷程認為，反應(yīng)物在溶劑中的離解是分步進行的。可表示為：R-XR

X緊密離子對R

X

R

+

X溶劑分隔離子對在緊密離子對中R+

和X-之間尚有一定鍵連，因此仍保持原構(gòu)型，親核試劑只能從背面進攻，導(dǎo)致構(gòu)型翻轉(zhuǎn)。在溶劑分隔離子對中，離子被溶劑隔開，如果親核試劑介入溶劑的位置進攻中心碳，則產(chǎn)物保持原構(gòu)型，由親核試劑介入溶劑的背

面進攻，就發(fā)生構(gòu)型翻轉(zhuǎn)。當反應(yīng)物全部離解成離子后再進行反應(yīng)，就只能得到外消旋產(chǎn)物。在內(nèi)酯中手性碳原子的構(gòu)型發(fā)生了翻轉(zhuǎn)，碳正離子的構(gòu)型被固定，因此，親核試劑（-OH）就只能從原來溴原子離區(qū)的方向進攻，手性碳原子的構(gòu)型再一次發(fā)生翻轉(zhuǎn)，經(jīng)過兩次翻轉(zhuǎn)，結(jié)果使100%保持原來的構(gòu)型不變。HBr3H

CC

COO-

BrHHOH3CC

COOHOCH3CHOCO3.SN1反應(yīng)的特征——有重排產(chǎn)物生成CH3CH3C

H

O-CH32C CH

Br

2

5

CH3CH3C2H5OH因SN1反應(yīng)經(jīng)過碳正離子中間體，會發(fā)生分子重排生成一個較穩(wěn)定的碳正離子。例如：CH3C

CH2OC2H5CH3CH3CH3C

CH2CH3CH32

5C

H

OHCH3C

CH2CH3CH3OC

H2

5SN1-HCH3CHCH3

CCH3重排C

CH2CH31°C+3°

C+SN1反應(yīng)與SN2反應(yīng)的區(qū)別SN1單分子反應(yīng)V

=

K

[

R-X

]兩步反應(yīng)SN2雙分子反應(yīng)V

=

K

[

R-X

]

[

Nu：]一步反應(yīng)有中間體碳正離子生成形成過渡態(tài)構(gòu)型翻轉(zhuǎn)+構(gòu)型保持有重排產(chǎn)物構(gòu)型翻轉(zhuǎn)（瓦爾登轉(zhuǎn)化）無重排產(chǎn)物（三）影響親核取代反應(yīng)的因素1SN

反應(yīng)的速度是：CH3一個鹵代烷的親核取代反應(yīng)究竟是SN1歷程還是SN2歷程，要從烴基的結(jié)構(gòu)、親核試劑的性質(zhì)、離取基團的性質(zhì)和溶劑的極性等因素的影響而決定。1．烴基結(jié)構(gòu)1）對SN1的影響SN1反應(yīng)決定于碳正離子的形成及穩(wěn)定性。R3C+碳正離子的穩(wěn)定性是：CH

=CHCH2

2R2CHRCH2

>2RCH

-X32R3C-XCH2=CHCH2-X>R

CH-XCH

-X2）對SN2反應(yīng)的影響SN2反應(yīng)決定于過渡態(tài)形成的難易。當反應(yīng)中心碳原子（α-C）上連接的烴基多時，過渡態(tài)難于形成，SN2反應(yīng)就難于進行。當伯鹵代烷的β位上有側(cè)鏈時，取代反應(yīng)速率明顯下降。例如：2

5R-Br

+ C

H

O2

5N(S 2

反應(yīng))反應(yīng)物相對速度CH3CH2BrCH3CH2CH2BrCH3CHCH2Br100283CH3CH3-C-CH2BrCH30.00042無無乙醇ROC

H +

BrCH355

℃原因：α-C原子或β-C原子上連接的烴基越多或基團越大時，產(chǎn)生的空間阻礙越大，阻礙了親核試劑從離去基團背面進攻α-C（接近反應(yīng)中心）。歸納：普通鹵代烴的SN反應(yīng)對SN1反應(yīng)是3°RX

>

2°RX對SN2反應(yīng)是CH3X

>

1°RX1°RX2°RXCH3X3°RX叔鹵代烷主要進行SN1反應(yīng)，伯鹵代烷SN2反應(yīng)，仲鹵代烷兩種歷程都可，由反應(yīng)條件而定。烯丙基型鹵代烴既易進行SN1反應(yīng)，也易進行SN2反應(yīng)。橋頭鹵代的橋環(huán)鹵代烴既難進行SN1反應(yīng)，也難進行SN2反應(yīng)。2．離去基團的性質(zhì)無論是SN1還是SN2都是：離去基團的堿性越弱，越易離取。堿性很強的基團（如R3C-、R2N-、RO-、HO-等）不能作為

離去基團進行親核取代反應(yīng)，象R-OH、ROR等，就不能直接進行親核取代反應(yīng)，只有在H+性條件下形成RO+H2和RO+R后才能離去。CH3CH2CH2CH2OH

+

NaBr

CH3CH2CH2CH2Br

+

OHCH3CH2CH2CH2OH

+

HBr

CH3CH2CH2CH2OH2

+

BrSN2

BrCH3CH2CH2CH2Br

+

H2O3.親核試劑的性能在親核取代反應(yīng)中，親核試劑的作用是提供一對電子與RX的中心碳原子成鍵，若試劑給電子的能力強，則成鍵快，親核性就強。親核試劑的強弱和濃度的大小對SN1反應(yīng)無明顯的影響。親核試劑的濃度愈大，親核能力愈強，有利于SN2反應(yīng)的進行。試劑的親核性與下列因素有關(guān)：1)試劑所帶電荷的性質(zhì)帶負電荷的親核試劑比呈中性的試劑的親核能力強。例如，OH

->H2O；RO->ROH等。試劑的堿性試劑的堿性（與質(zhì)子結(jié)合的能力）愈強，親核性（與碳原子結(jié)合的能力）也愈強。試劑的可極化性堿性相近的親核試劑，其可極化性愈大，則親核能力愈強。4.溶劑的影響溶劑的極性增加對SN1歷程有利，對SN2歷程不利。例如：C6H5CH2ClOH-H2OSN2C6H5CH2OHC6H5CH2OH+

Cl-+

Cl-SN1丙酮溶劑效應(yīng)溶劑的性質(zhì)：介電常數(shù)ε越大，溶劑的極性越大。介電常數(shù)是衡量溶劑

隔離正負離子的能力，即：溶劑穩(wěn)定離子的

能力。（μ＝

0）非極性溶劑：CCl4,,CS2,極性溶劑（μ≠

0）質(zhì)子型：EtOH,

H

O,2CH3COOH非質(zhì)子型：THF,Et2O,

DMF,DMSO,HMPT通過氫鍵締合R

O

HNu質(zhì)子型溶劑非質(zhì)子型溶劑通過偶極與偶極相互作用極性溶劑可以穩(wěn)定正離子，也可穩(wěn)定負離子。氫原子鍵合在電負性較大的原子上。SN

1反應(yīng)：[RδδR

L慢L]

R+L-Nu一個中性化合物離解為兩個帶電荷的離子，溶劑極性的提高，將穩(wěn)定正碳離子，使反應(yīng)速率加快。NS 2反應(yīng)：NuL--

R

LL]δδ[Nu

C

Nu

R在過渡態(tài)中不產(chǎn)生新的電荷，而且還使電荷分散，溶劑的極性增加，不利于電荷的分散，使反應(yīng)速稍有降低。在質(zhì)子型溶劑中：親核試劑與溶劑形成氫鍵，由此降低了試劑的親核性，不利于反應(yīng)進行。ORHORNu

HHOR在質(zhì)子型溶劑中：試劑的親核性

強度順序為：SH->CN->I->OH->N3-

>

Br-

>

CH3CO2-

>

Cl

-

>

F-

>

H2OSN2反應(yīng)常在極性非質(zhì)子型溶劑中進行。極性非質(zhì)子型溶劑不能與Nu:形成氫鍵，不能使親核試劑溶劑化，使裸露的負離子作為親核試劑，具有較高的反應(yīng)活性。常見的極性非質(zhì)子型溶劑有：OPNNNCH3CH3OHC

NOCH3

S

CH3N,N-二甲基甲酰胺

DMF二甲亞砜DMSO六甲基磷酰胺HMPT在極性非質(zhì)子型溶劑中，X

-的反應(yīng)活性順序為：F

-

>

Cl

-

>

Br

-

>

I

-這與在質(zhì)子型溶劑中的順序相反。質(zhì)子型溶劑與非質(zhì)子型溶劑對SN

2反應(yīng)的影響：CH3I

+

NaN3

k2溶劑DMFCH3OHCH3N3

+

NaIk23

×

1033

×

10-2消除反應(yīng)是從反應(yīng)物的相鄰碳原子上消除兩個原子或基團，形成一個π鍵的過程。消除反應(yīng)的類型有：1,2–消除反應(yīng)（β-消除反應(yīng)）1,1–消除反應(yīng)（α-消除反應(yīng)）1,3–消除反應(yīng)（γ-消除反應(yīng)）RCRRCRHLCRCR+

HLL

=

X,RR-

NR3,-

OH2等CR

ARBRRC

+

A

+

BH

H

XR

C

C C

RH

H

HRR+

HX四、消除反應(yīng)歷程（一）β-消除反應(yīng)1．消除反應(yīng)歷程（E1和E2）（1）單分子消除歷程（E1）H

CH3H

C

C

CH3H

Br+

OHH

CH3H

C

C

CH3V

=

(CH3)3-C-Br+

H2O +

Br一級反應(yīng)（1）（2）兩步反應(yīng)：CH3CH3

C

BrCH3CH

CCH33+

Br

慢CH3CH3CH3

CCH2

H+

OHCH3CH3CH3

C

OHCH3CH2CCH3+

H2O快E1和SN1是同時發(fā)生的，例如：CH3CH3CH

C

Cl3CH3CH3

CCH3CH3CH

C3CH3CH2+

H3O80%乙醇2H

O，慢H2OOH

+

HNS

1E1CH383%CCH317%E1反應(yīng)的特點：兩步反應(yīng)，與SN1反應(yīng)的不同在于第二步， 與SN1互為競爭反應(yīng)。反應(yīng)要在濃的強堿條件下進行。

(3)有重排反應(yīng)發(fā)生。（2）雙分子消除反應(yīng)（E2）RCH

2CH

2Br

+

OHR-CH

=

CH

2+

（H

2O

+

Br）V

=RCH

2CH

2BrOH無級反應(yīng)一步反應(yīng)：RBrB—H

+RB…H…CH…CH2…BrRCH

CH2+

Br

α

B

H

CH

CH2(

OH)

βE2反應(yīng)的特點：一步反應(yīng)，與SN2的不同在于B：進攻β-H。 E2與SN2是互相竟爭的反應(yīng)。反應(yīng)要在濃的強堿條件下進行。通過過渡態(tài)形成產(chǎn)物，無重排產(chǎn)物。2．消除反應(yīng)的取向一般情況下是生成札依采夫（Saytzeff）烯例如：BrCH3

CH2

CH

CH3CH3

CHE2KOH

醇CH

CH3

+

CH3

CH2

CH

CH281%19%對E1，主要是生成札依采夫烯，且消除活性是3°>2°>1°對E2，大多數(shù)消除遵守札依采夫規(guī)則，但也有例外（即趨向與Hofmann規(guī)則）：β-H的空間位阻增加，則生成Hofmann烯增多。堿的體積增大，則Hofmann烯增多。（二）α-消除反應(yīng)在同一碳原子上消除兩個原子或基團產(chǎn)生中間體“卡賓”的過程，稱為α-消除反應(yīng)?？ㄙe又叫碳烯。如：CCl2無氯卡賓CF2無氟卡賓CH2卡賓1．卡賓的產(chǎn)生（1）氯仿與強堿作用，失去HCl形成二氯卡賓。（2）由重氮甲烷的熱分解或光分解而形成。HCCl3

+(CH3)3COK

CCl2

+ (CH3)3C-OH+

KClCH2

+

N2

紫外光或加熱CH2N2重氮甲烷2．卡賓的結(jié)構(gòu)卡賓的碳原子最外層僅有六個電子，出形成兩個共價鍵外，還剩下兩個未成鍵電子。這兩個未成鍵電子所處的狀態(tài)經(jīng)光譜研究證明有兩種結(jié)構(gòu)，一種稱為單線態(tài)，另一種稱為三線態(tài)。其結(jié)構(gòu)如下：~103°~136°三線態(tài)卡賓（

CH2）單線態(tài)卡賓（

CH2）3．卡賓的反應(yīng)（1）與碳碳雙鍵的加成在烯烴存在下的卡賓，可與雙鍵加成得到環(huán)丙烷的衍生物。CH3CH

=

CHCH

3

+ CH

2N2CH3CH CHCH

3CH2

光

（

80%）+

CH2無環(huán)4，1，0庚烷（2）插入反應(yīng)卡賓能把自身插入到大多數(shù)分子的C-H鍵中去。卡賓的反應(yīng)：特點單線態(tài)卡賓與不飽和烴發(fā)生立體專一性的順式加成；而三線態(tài)卡賓則沒有立體選擇性，往往得到等量順式與反式異構(gòu)體。C

CCH3HCH3H+

CH2(

)CH3

CH3H

H3CH

HH

CH3C

CHCH3CH3H+

CH2(

)單

順線

式態(tài)

加卡

成賓C

CCH3HCH3H+

CH2(

)CH3

CH3H

H3CH

HH

CH3C

CHCH3CH3H三

無線

立態(tài)

體卡

選賓

擇性五、一鹵代烯烴和一鹵代芳烴乙烯式鹵代烴例如：CH2=CHCl烯丙式鹵代烴例如：CH3CH2CH=CHClClCH2=CHCH2ClBrCH2Cl3-溴環(huán)己烯芐氯ClCH-CH3α

-氯代乙苯ClCH2CH2Brβ

-溴代乙苯4-氯環(huán)己烯3-氯丙烯3．孤立式鹵代烴例如：CH2=CH2CH2CH2Cl4-氯-1-無烯CH2（CH2）nCln

≥

1(一)分類（二）化學(xué)性質(zhì)其化學(xué)性質(zhì)與鹵代烷相似，但反應(yīng)活性差異較大。1．化學(xué)反應(yīng)活性決定于兩個因素：烴基的結(jié)構(gòu)： 烯丙式

>

孤立式