第一章鹵化反應(yīng)

1、 第一章 鹵化反應(yīng) Halogenation Reaction在有機(jī)化合物分子中建立 C-X ，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)溶劑鹵化反應(yīng)：鹵化反應(yīng)在有機(jī)合成中的用途： 1.制備含鹵素的有機(jī)藥物 2.鹵化物是官能團(tuán)轉(zhuǎn)化中一類重要的中間體。藥物中間體 糖皮質(zhì)激素醋酸可的松3.將鹵素原子作為保護(hù)基、阻斷基，用于提高反應(yīng)的選擇性H2NCCCH2OHHOHHNHCOCHCl2氯 霉 素諾 氟 沙 星COOHFC2H5NHNOOCH

2、3COOHOCH2ICOOHOCH2OCCH3COOHI2/CaOCH3OH/CaCl2OCH3COOKDMF 鹵 化 反 應(yīng) 的 類 型1.不飽和烴的鹵加成2.飽和烷烴、芳香環(huán)上的鹵取代3.烯丙位、芐位上的鹵置換4.醛酮羰基-位的鹵置換. . 5、 羧酸羥基的鹵置換：形成酰鹵+Cl2Cl+HClFeCCHCX2XCCHCX2=Cl2 , Br2H+CH2CCCHHX2+X2=Cl2 , Br2OCCCHXO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）：Cl2、Br2次鹵酸（HOX）：HOCl、HOBrN-鹵代酰胺： 如 N-溴（氯）代乙酰胺（NBA，NCA） N-溴（氯

3、）代丁二酰亞胺（NBS，NCS）鹵化氫（HX）：HCl、HBr第二節(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、不飽和烴和鹵素的加成反應(yīng)(1) 反應(yīng)通式 烯烴和鹵素加成，得到1，2-二鹵代物。X2C CC CXXv氟與烯烴的加成在有機(jī)合成上應(yīng)用價(jià)值小。v碘與烯烴的反應(yīng)不容易發(fā)生，應(yīng)用亦很少。v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。1. 鹵素對(duì)烯烴的加成反應(yīng) 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

4、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C-F鍵比C-H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：C-I鍵不穩(wěn)定，碘加成反應(yīng)是一個(gè)可逆過(guò)程。C CCH3HH3CHC CHCH3HH3CIII2, hhr.t.C CCH3HH3CH(100 %)(90 %)熱穩(wěn)定性、光穩(wěn)定性都很差I(lǐng)2反應(yīng)機(jī)理 鹵素與烯烴的親電加成反應(yīng)反應(yīng)歷程： 第一步：鹵正離子向 鍵進(jìn)攻，形成三元環(huán)鹵正離子 （橋型）或開放式碳正離子的過(guò)渡態(tài)。

5、R1R3R2R4XX+-C CR1R3R4XR2C CR1R3R4R2X(1)(2)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。X-C CR4R2XXR3R1C CR4R2R3R1XXC CR1R3R4XR2(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。第二步：例:C CC6H5HHCOOC2H5Br2 / CCl4C CC6H5HHCOOC2H5BrC CHHBrC6H5COOC2H5BrC CHHBrC

6、6H5COOC2H5Br主要產(chǎn)物對(duì)于過(guò)渡態(tài)（2）： 鹵負(fù)離子進(jìn)攻開放式的碳正離子，得到相當(dāng)量的順式加成產(chǎn)物。X-C CR4R1XXR3R2C CR1R3R4R2X(2) a.烯烴結(jié)構(gòu) （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（3）影響因素：b. 鹵素活潑性 Cl+ 的親電性比Br+強(qiáng)，所以，氯與烯烴的加成反應(yīng)

7、的速度比溴快，但選擇性比溴差。c. 溶劑 常用溶劑有CCl4、CHCl3、CH2Cl2、CS2、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CH3HCH3H+Br2BrCH3HCH3H+ Br(a)(b)(a)(b)CH3HCH3HBrBrCH3HCH3HBrBrCH3HBrBrHCH3CH3BrHHBrCH3順式環(huán)鹵鎓離子也可以形成在氯或碘的加成中，但是氯的電負(fù)性較大，原子半徑小，因此會(huì)出現(xiàn)順式（syn-）加成PhHPhHBr2-CCl4Cl2-CCl483%17%32%68%

8、anti-addition productsyn-addition product a.制備反式二鹵代物b.親核性溶劑參與的反應(yīng) 在親核性溶劑（H2O, RCOOH, ROH等)，得二鹵代物和其他加成產(chǎn)物的混合物。CCCH3HH3CHAcOH/Cl2LiClCCCH3HH3CH+ClClCCCH3HH3CHClOAc（4）應(yīng)用特點(diǎn)I2/AcOAg/Et2OOAcIHH OHCH3-CH=CH2 CH3-CH-CH2II2/KIO393%H2SO4/H2Oc.鹵素與烯烴的自由基加成需要光或自由基引發(fā)劑催化。光鹵加成反應(yīng)特別適用于雙鍵上具有吸電子的烯烴、芳環(huán)。例： hv, 0, 1hBr2 / C

9、Cl4BrHBrHhv,10CCl4H2CCHCNClH2C CHClCNCl2/C-CH3CphC-CH3CphCCphC-CH2OHCBrBrClClCH3Br2LiBrCl2CCIHCH2OHII22.鹵素與炔烴的加成得反式二鹵烯烴次鹵酸與烯烴加成，按照馬氏規(guī)則，鹵素加成在雙鍵的取代較少的一端，生成-鹵醇。HOClH3CHCCH2H3CCHCH2OHCl2.反應(yīng)機(jī)理、選擇性與鹵素加成相同。X OH+-C CXOHXOH橋型鹵正離子過(guò)渡態(tài)二、次鹵酸及其酯對(duì)烯烴的加成3. 次鹵酸很不穩(wěn)定，極易分解，需現(xiàn)制現(xiàn)用。 次氯酸或次溴酸可用氯氣或溴素與中性或含汞鹽的堿 水溶液反應(yīng)而得到。OHCl152

10、0HgCl2/Cl2/NaOH/H2OHCCH2t-BuOCl / HOAc / H2OCH(OH)CH2ClOEtOt-BuOCl/ROHOEtOClROHOEtOClOR4.次氯酸酯與烯烴的反應(yīng)機(jī)理:與次氯酸與烯烴的反應(yīng)相同。最常用的次氯酸酯為次氯酸叔丁酯，可在中性或弱酸性條件下與烯烴反應(yīng)。根據(jù)溶劑親核基團(tuán)的不同，可生成相應(yīng)的-鹵醇的衍生物。H3C CONHBrH3C CONHCl(NBA)(NCA)NOOBrNOOCl(NBS)(NCS)三、N-鹵代酰胺與烯烴的加成3. 四種常用的N-鹵代酰胺： N-溴（氯）代乙酰胺 N-溴（氯）代丁二酰亞胺是制備-鹵醇的又一重要方法。 反應(yīng)歷程與次鹵酸

11、（酯）與烯烴的親電加成類似。2. 特點(diǎn)： 鹵正離子由質(zhì)子化的N-鹵代酰胺提供，羥基、烷氧基等負(fù)離子來(lái)自反應(yīng)溶劑（H2O、ROH、DMSO、DMF)。4. 定位：遵循馬氏規(guī)則C CH2HPhNBS / H2OC CH2HPhOHBrR1R2HHNBS/ DMSOC CR2HHR1BrO SCH3CH3C CHR1O SCH3CH3Br R2HH2ODalton反應(yīng)C CHR1OHBr R2H（在干燥的DMSO中） -消除反應(yīng)C CHR1BrOR2注：一種從烯烴制備-溴酮的好方法！（- 溴醇）（-溴酮）例：C CNBS / DMSO / H2OPhHCH3HC CHHCH3PhOHBrNBS /

12、干燥的DMSOC CHCH3OBrPh四、鹵化氫與烯烴的加成C CR2R4R3H X+-CH CR1R2R3R4HR1X-C CR1R3R4HR2X離子對(duì)過(guò)渡態(tài)鹵化氫對(duì)烯烴加成，得到鹵素取代的飽和烴。1.鹵化氫與烯烴的離子型親電加成（1）反應(yīng)歷程：（2）影響反應(yīng)定位方向的主要因素 a. 活性中間體碳正離子的穩(wěn)定性 氫原子加到能形成最穩(wěn)定的碳正離子的那個(gè)雙鍵碳原子上。 叔碳正離子 仲碳正離子 伯碳正離子 即： R3C+ R2HC+ RH2C+ C CH2gas HBrPhH2CHC CH3PhH2CHBrAcOH/ 0b.烯鍵上取代基的電子效應(yīng)鹵化氫與烯烴的離子型親電加成是反應(yīng)的第一步，烯鍵的質(zhì)

13、子化發(fā)生在電子云密度較大的烯鍵碳原子上。當(dāng)烯鍵碳原子上連有推電子取代基時(shí)，加成方向符合馬氏規(guī)則；連有吸電子基時(shí)，加成方向反馬氏規(guī)則。C CH3CH3CC CH2CH3ClHCH3HCl(H3C)2H2C CHClHCHOH2C CH2CHOCl碳碳正正離離子子重重排排CCH3H3CHCH CH2HClCl-CCH3H3CHCH CH3+Cl-CCH3H3CHCHClCH2CCH3H3CCHHCH2Cl-+1,2-H遷移CCH3H3CCH CH2HCl2. 溴化氫對(duì)烯烴的自由基加成歷程反應(yīng)的定位：反馬氏規(guī)則 碳自由基的穩(wěn)定性順序：叔R3C 仲R2HC 伯RH2C 碳自由基可與苯環(huán)、烯鍵、烴基發(fā)生

14、共軛或超共軛效應(yīng) 而得到穩(wěn)定，故溴傾向于加在含氫較多的烯烴碳原子上。HBrhv 或其它自由基引發(fā)劑HBrC CRHHHBrC CRHBrHHBrC CRHHBrHHBrH注：只有溴化氫才能和烯烴發(fā)生自由基型親電加成反應(yīng)！ 在過(guò)氧化物存在或光照的條件下，烯烴和溴化氫發(fā)生自由基型加成反應(yīng)并得到反馬氏規(guī)則的產(chǎn)物，這一研究無(wú)論是在理論還是在工業(yè)上都有非常廣泛的應(yīng)用。 利用烯烴加溴化氫的離子型親電加成途徑和自由基型加成途徑，我們可以有選擇性的制備兩種類型結(jié)構(gòu)的溴代物。3. 鹵化氫對(duì)炔烴的加成CH2-CCHHClH3CCCH2Cl 第三節(jié) 烴類的鹵取代反應(yīng)學(xué)習(xí)內(nèi)容： 鹵素、N-鹵代酰胺及其它的鹵化劑對(duì)烯丙

15、位、芐位和芳環(huán)上的氫的取代反應(yīng)。基本要求： 掌握各類反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理、反應(yīng)條件、影響反應(yīng)的主要因素以及在精細(xì)化工中的應(yīng)用。 一、脂肪烴的鹵取代反應(yīng)1. 烯丙位碳原子上的鹵取代反應(yīng) 2. 芐位碳原子上的鹵取代反應(yīng) 二、芳烴的鹵取代反應(yīng)1.飽和脂肪烴上的鹵取代反應(yīng) 飽和脂肪烴上的氫原子活性比較小，需在高溫、光照或自由基引發(fā)劑的存在下，才能發(fā)生鹵取代反應(yīng)。經(jīng)歷自由基歷程。烷烴中氫原子的活潑性順序是：叔氫仲氫伯氫！自由基的穩(wěn)定性順序：3 2 1 CH3不同鹵素與烷烴進(jìn)行鹵化反應(yīng)的活性順序?yàn)椋篎ClBrI 烷烴鹵化時(shí)，鹵原子的選擇性是I Br Cl F /過(guò)氧化物高溫/hR XX2R H一、脂肪烴的鹵取代

16、反應(yīng)2. 烯丙位和芐位碳原子上的鹵取代反應(yīng) 烯丙位和芐位氫原子比較活潑，在高溫、光照或自由基引發(fā)劑的存在下，容易發(fā)生鹵取代反應(yīng)。 CH3CH2BrNBSNCSCH2ClCH2CH2CH3CHCH2CH3NBSBrC C CHC C C X鹵化劑X2(Cl2, Br2)ROXNCSNBS反應(yīng)機(jī)理：自由基反應(yīng)CH2CH2COOHCHCH2COOHBrNBSC C CHC C CXX22XXC C CHXC C CX2Xhv或其它引發(fā)劑NCH3NCH2ClNCH2BrNCS / NBS（1）取代基因素 a. 芐位及其鄰、對(duì)位，或烯丙位上若接有給電子基團(tuán)，活性中間體碳自由基的穩(wěn)定性加強(qiáng)，反應(yīng)增快；反之

17、，接有吸電子基團(tuán)，反應(yīng)受阻。 如：芐位二鹵代物的制備比一鹵代物困難的多，原因正是如此。CH3CH32 mol Br2hv, 123 , 2 hCH2BrCH2BrCH3H3C4 mol Br2hv, 140-160 , 6 hCHBr2Br2HC影響反應(yīng)的因素b.反應(yīng)物分子中若存在多種烯丙位C-H鍵，同樣，因碳自由基穩(wěn)定性的關(guān)系，它們反應(yīng)活性順序?yàn)椋?叔碳自由基仲碳自由基伯碳自由基C3H7CH2CH CHCH3NBS / CCl4BPOC3H7CHCHCHBrCH3（2）鹵化試劑 常用的鹵化試劑有鹵素、次氯酸叔丁酯、N-溴（氯）代丁二酰亞胺等。其中， NBS、NCS有選擇性高、副反應(yīng)少等優(yōu)點(diǎn)。

18、（3）溫度烯丙位鹵代一般在高溫下進(jìn)行，低溫有利于烯鍵與鹵素的加成。芐位氫原子的鹵代同樣如此。（4）溶劑 反應(yīng)大多采用無(wú)水非極性惰性溶劑，如四氯化碳、苯、石油醚等。反應(yīng)若是液體，也可不用溶劑。Ar-CH3Ar-CBr3Ar-COOH3Br2水 解CH3CH3CHBr2CHBr2CHOCHO4Br2/光水解合成芳醛合成芳香族羧酸1. 反應(yīng)機(jī)理：離子型親電取代反應(yīng) 首先由極化了的鹵素分子或鹵正離子向芳環(huán)作親電進(jìn)攻，形成 -絡(luò)合物，然后很快失去一個(gè)質(zhì)子而得鹵代芳烴。XX+-XHX-H+2. 親電試劑的主要形式a.在反應(yīng)中被極化的鹵素分子b.在催化劑（如路易絲酸等）作用下發(fā)生極化的鹵素分子c.由鹵化劑提

19、供的鹵素正離子如NBS、HOX、?；嘻u酸酐等d.其他形式的親電試劑分子（如鹵代酰胺等）二、芳烴的鹵取代反應(yīng)3. 影響反應(yīng)的因素：（1）芳烴取代基： 芳環(huán)上取代基的電子效應(yīng)對(duì)芳烴鹵代的難易及鹵代的位置均有很大的影響。 芳環(huán)上連有給電子基，鹵代容易進(jìn)行，且常發(fā)生多鹵代現(xiàn)象。但適當(dāng)?shù)倪x擇和控制反應(yīng)條件，可使反應(yīng)停止在單、雙鹵代階段。1molBr2/CS2OHOHBr0 COHBrBrBrH2O3Br2H2O2Br22Br2/Bu-NH2-70 COHBrBrOHBrBrOHOHOH 芳環(huán)上若連有吸電子基團(tuán)，反應(yīng)較困難。一般需用Lewis酸催化，并在較高的溫度下進(jìn)行鹵代，或采用活性較大的鹵化試劑。N

20、H2NH2BrNBS/DMFO2NCl2O / (CF3SO2)2OPOCl30 O2N97%Cl（2）芳核： 含多余電子的芳雜環(huán)（如吡咯、呋喃、噻吩），鹵代反應(yīng)比苯容易進(jìn)行。反之，缺 電子的芳雜環(huán)（如吡啶），鹵代反應(yīng)比苯難。NNHSO注：具有推電子基的吡啶絡(luò)合物的鹵取代反應(yīng)比較容易，可在較溫和的條件下進(jìn)行。（3）鹵化試劑：F2 直接用F2與芳烴作用制取氟代芳烴，反應(yīng)非常劇烈，需在氮?dú)饣驓鍤庀♂屜掠?78 下 進(jìn)行，故無(wú)實(shí)用意義。I2 單獨(dú)使用I2對(duì)芳烴進(jìn)行碘代反應(yīng)效果不好，由于反應(yīng)生成的碘化氫具有還原性，可使碘代產(chǎn)物可逆轉(zhuǎn)化又成為原料芳烴。（1）去除HI： a.加入氧化劑 b.加入堿性緩沖物

21、質(zhì) c.加入金屬氧化物（2）采用強(qiáng)碘化劑，如ICl(一氯化碘）等來(lái)提高碘正離子濃度。NOHI2, 25% H2O2EtOHNOHIINO2ICl / AcOH100 , 2hNO2NH2NH2II一、醛、酮的-鹵取代反應(yīng)第四節(jié) 羰基化合物的鹵取代反應(yīng)學(xué)習(xí)內(nèi)容： 鹵化劑對(duì)羰基位氫的鹵取代反應(yīng)。 二、羧酸的-鹵取代反應(yīng)一、醛、酮的-鹵取代反應(yīng)R CHHCOHR1CHHCOC R2HHR CXHCOHR1CXHCOC R2HH 羰基的-H 比較活潑，在酸或堿的催化下，可被鹵原子取代，生成-鹵代羰基化合物。1. 酮的-鹵取代反應(yīng)反應(yīng)歷程: 離子型親電取代反應(yīng) 注: 反應(yīng)歷程與催化劑的性質(zhì)有關(guān)。 一般來(lái)

22、說(shuō)，羰基化合物在酸（包括Lewis酸）或堿（無(wú)機(jī)或有機(jī)堿）催化下，轉(zhuǎn)化為烯醇形式，才能和 親電的鹵化劑反應(yīng)。 烯醇或烯醇負(fù)離子具有C-C雙鍵，可以接受親電試劑進(jìn)攻，發(fā)生親電取代反應(yīng)。親電取代反應(yīng):Aldehyde and ketone酸催化下 得一鹵代物。 反應(yīng)性：RCOCHR2 RCOCH2R RCOCH3 堿催化下 得多鹵代物 RCOCH3 發(fā)生鹵仿反應(yīng) 反應(yīng)性： RCOCH3 RCOCH2R RCOCHR2 比較I和II，由于鹵素的吸電子作用，II中羰基氧上的電子云密度降低，因此質(zhì)子化能力降低，反應(yīng)多停留在一鹵代階段COCHCOHCHCOHCXCOCX慢COHC快XXHH質(zhì)子化相對(duì)容易酸

23、催化機(jī)理： 比較I和II，由于鹵素的吸電子作用，II中連鹵素碳上氫的酸性增強(qiáng)，更容易形成烯醇負(fù)離子，反應(yīng)難以停留在一鹵代階段，將進(jìn)一步發(fā)生多鹵代反應(yīng)。 如果原料是甲基酮，則將發(fā)生進(jìn)一步反應(yīng)，并斷鍵生成鹵仿。堿催化機(jī)理：H3C COCH2H慢OHH3C COCH2H3CCOCH2X-XH3C COCH2X-X（1）酸催化的-鹵取代，需要適量的堿的參與，以幫助-H的脫去。 例：苯乙酮的溴化COCH3C=OAlCl3CH3COCH2BrCOCH3BrBr2, cat. AlCl3 / Et2O0 Br2, 2.5mol AlCl385 （2）在酸催化下不對(duì)稱酮的-鹵代主要發(fā)生在與 推電子基相連的-碳

24、原子上 ，因?yàn)橥齐娮踊欣谒岽呋孪┐嫉姆€(wěn)定。 OCH3Br2OCH3SO2Cl2 / CCl4OCH3BrOCH3Cl【注】在位上具鹵素等吸電子基時(shí)，鹵代反應(yīng)受到抑制，故同一個(gè)-碳原子上引入第二個(gè)鹵原子相對(duì)困難。（3）而堿催化反應(yīng)， -鹵代容易在與吸電子基相連的-碳原子上進(jìn)行，反應(yīng)進(jìn)行到位徹底鹵代為止。(CH3)3CCOCH3Br2 NaOH / H2O(CH3)3CCOCBr3(CH3)3CCOOH甲基酮化合物降解生成少一個(gè)碳原子的羧酸的有效方法！C CH2CH2CH3BrH2COC CH2CH2CH3H2COHBrBrHBr-Br2C CH2CH2CH3BrH2COC CHCH2CH3

25、H3COBr+(1.5%)(58%)C CH2COOEtH3COC CHCOOEtH3COSO2Cl2或CF3SO2ClClC CH2CCH3H3COOC CHCCH3H3COOClCF3SO2ClCCH2CH2CH3H2COHCCHCH2CH3H3COH選擇性溴化選擇性溴化 四溴環(huán)己二烯酮（不發(fā)生雙鍵加成反應(yīng)）四溴環(huán)己二烯酮（不發(fā)生雙鍵加成反應(yīng)）OOBrBrBr2副反應(yīng),不不飽和酮的飽和酮的- -鹵取代反應(yīng)鹵取代反應(yīng) OOBrBrBrBr+OBr+(選擇性溴化試劑)BrOHBrBr選擇性溴化劑選擇性溴化劑5,5-二溴代二溴代-2,2-二甲基二甲基-4,6二羰基二羰基-1,3-二噁烷二噁烷5,

26、5-二溴代丙二酰脲二溴代丙二酰脲三氯氰尿酸三氯氰尿酸OOOOBrBrCH3CH3NHNHOOBrBrONNNOOOClClClOBrCH3OCH-ArOCH-ArBrOCH32. 醛的醛的-鹵取代反應(yīng)鹵取代反應(yīng)R CHHCOH 在酸或堿的催化下，在酸或堿的催化下，醛基氫醛基氫和和-碳原碳原子上的氫子上的氫都可以被鹵素取代，而且，還可能都可以被鹵素取代，而且，還可能有縮合等其它副反應(yīng)發(fā)生。有縮合等其它副反應(yīng)發(fā)生。對(duì)于無(wú)對(duì)于無(wú)-氫原子的芳香醛，可利用這一性質(zhì)，用鹵素氫原子的芳香醛，可利用這一性質(zhì)，用鹵素直接取代醛基碳原子上的氫原子，生成相應(yīng)酰鹵。直接取代醛基碳原子上的氫原子，生成相應(yīng)酰鹵。ClOH

27、CCl2140-160ClClOC為了得到預(yù)期的為了得到預(yù)期的-鹵代醛，一般可將醛轉(zhuǎn)化成鹵代醛，一般可將醛轉(zhuǎn)化成烯醇酯烯醇酯，然后再與鹵素反應(yīng)。然后再與鹵素反應(yīng)。 C4H9CHOC3H7-CCHOAc2OC3H7-CH=CH-OAcC3H7CHCHOMeOMe+i) Br2BrBrH3O+ii) MeOH 在少量在少量1,4-1,4-二氧六環(huán)存在下，于二氧六環(huán)存在下，于- -125 ，使醛，使醛與溴和二氧六環(huán)的絡(luò)合物反應(yīng)，生成與溴和二氧六環(huán)的絡(luò)合物反應(yīng)，生成-溴代醛：溴代醛：Br2 ,OO(C2H5)2OCH3(CH2)4CH2CHOCH3(CH2)4CHBrCHOOOOOBrBrCH3CH3

28、CHOCHOBr鹵化銅與醛反應(yīng)，可以較高收率得到鹵化銅與醛反應(yīng)，可以較高收率得到-鹵代醛：鹵代醛：(CH3)2CHCHOCuCl2(CH3)2CClCHOCH3COCH3 / H2O二、二、烯醇和烯胺衍生物的鹵化反應(yīng)烯醇和烯胺衍生物的鹵化反應(yīng)OAcNBSOBrAcOOAcH2CAcOOBrH2CNBS1. 烯醇酯的鹵化反應(yīng)烯醇酯的鹵化反應(yīng)2. 烯醇硅醚的鹵化反應(yīng)烯醇硅醚的鹵化反應(yīng) 烯醇硅醚的形成HCHCOCCOCCO烯醇負(fù)離子LDA(CH3)3SiClCCOSi(CH3)3nLDA作用下形成的負(fù)離子與三甲基氯硅烷反應(yīng)生成烯作用下形成的負(fù)離子與三甲基氯硅烷反應(yīng)生成烯醇硅醚醇硅醚l LDA Lit

29、hium diisopropylamide（二異丙基胺鋰二異丙基胺鋰） a strong base but a poor nucleophile all carbonyl compound is converted to enolate prepared by BuLi with (CH3)2CHNHCH(CH3)2LDA low temperature, give kinetic enolate high temperature, give thermodynamic enolateOLDATHF -78oC+99:1OLiOLiOLDATHF -78oCOLiOLi+80:20動(dòng)力學(xué)控制產(chǎn)

30、物動(dòng)力學(xué)控制產(chǎn)物熱力學(xué)控制產(chǎn)物熱力學(xué)控制產(chǎn)物OSiCH3CH3CH3ClSiCH3CH3CH3O+Et3NOSiOBrBr2OCH3N-78OCH3ClCH3ClCCCl3CCl3O+90%9%3. 烯烯胺的鹵化反應(yīng)胺的鹵化反應(yīng)（HCA）三、羧酸或衍生物的三、羧酸或衍生物的-鹵取代反應(yīng)鹵取代反應(yīng)（1 1）機(jī)理：離子型親電取代反應(yīng)）機(jī)理：離子型親電取代反應(yīng) ( (同上同上) )（2 2）特點(diǎn)：）特點(diǎn)： 羧酸的羧酸的-氫原子的不夠活潑氫原子的不夠活潑 一般需將羧酸先轉(zhuǎn)化成一般需將羧酸先轉(zhuǎn)化成-氫原子活性較大的氫原子活性較大的酰氯或酸酐，然后再用鹵素或酰氯或酸酐，然后再用鹵素或 N-N-溴代丁二酰亞

31、胺溴代丁二酰亞胺等鹵化劑進(jìn)行等鹵化劑進(jìn)行-鹵代。鹵代。RCH2COOHSOCl2RCH2COClBr2RCHBrCOClH2ORCHBrCOOH 還可以使羧酸在還可以使羧酸在催化量的三鹵化磷或催化量的三鹵化磷或紅磷紅磷的存在下與鹵素反應(yīng)的存在下與鹵素反應(yīng) 。CH3(CH2)3CH2COOHBr2 / PCl3CH3(CH2)3CH65-100BrCOOH第五節(jié)第五節(jié) 醇、酚和醚的鹵置換反應(yīng)醇、酚和醚的鹵置換反應(yīng)學(xué)習(xí)內(nèi)容：學(xué)習(xí)內(nèi)容： 學(xué)習(xí)鹵化劑學(xué)習(xí)鹵化劑SOX2，HX，有機(jī)磷鹵化物等，有機(jī)磷鹵化物等對(duì)對(duì)醇羥基、酚羥基、羧羥基醇羥基、酚羥基、羧羥基的置換反應(yīng)，以及的置換反應(yīng)，以及其它官能團(tuán)化合物（

32、其它官能團(tuán)化合物（鹵化物、芳香重氮鹽化合鹵化物、芳香重氮鹽化合物物）的鹵置換反應(yīng)，掌握各類鹵化劑的反應(yīng)特）的鹵置換反應(yīng)，掌握各類鹵化劑的反應(yīng)特點(diǎn)和應(yīng)用范圍。點(diǎn)和應(yīng)用范圍。1.1.鹵素置換羥基鹵素置換羥基R OHRXArOHArXRCOOHRCOX2.2.鹵化物之間的鹵素置換鹵化物之間的鹵素置換RXX= Cl、BrXRXX = F、IX概概 述述3.3.鹵素置換羧基鹵素置換羧基RCOOAgX2RXAgXCO2X= BrI4.4.芳香重氮鹽化合物的鹵素置換反應(yīng)芳香重氮鹽化合物的鹵素置換反應(yīng)ArN2ClArXN2一、醇的鹵置換反應(yīng)一、醇的鹵置換反應(yīng)1. 1. 醇與氫鹵酸的反應(yīng)醇與氫鹵酸的反應(yīng)ROHH

33、XRXH2O(1) (1) 可逆反應(yīng)可逆反應(yīng) 使用醇或氫鹵酸過(guò)量，并不斷的將產(chǎn)物或生成使用醇或氫鹵酸過(guò)量，并不斷的將產(chǎn)物或生成的水從平衡混合物中移走，可使反應(yīng)加速，產(chǎn)率提高。的水從平衡混合物中移走，可使反應(yīng)加速，產(chǎn)率提高。去水劑包括：去水劑包括：H H2 2SOSO4 4、H H3 3POPO4 4、無(wú)水、無(wú)水ZnClZnCl2 2，CaClCaCl2 2恒沸帶水劑：苯、環(huán)己烷、甲苯、氯仿等恒沸帶水劑：苯、環(huán)己烷、甲苯、氯仿等(2) 反應(yīng)活性：反應(yīng)活性： 醇：醇： 芐醇、烯丙醇芐醇、烯丙醇 叔醇叔醇 仲醇仲醇 伯醇伯醇 HX：HI HBr HClROHHXRXH2O(3) (3) 醇與碘的置換

34、反應(yīng)醇與碘的置換反應(yīng)ROH + HIRI + H2ORI + HIRH + I2 注：注：HI 有較強(qiáng)的還原性，易將反應(yīng)生成的有較強(qiáng)的還原性，易將反應(yīng)生成的碘代烴還原生成烴碘代烴還原生成烴 醇的碘置換一般用醇的碘置換一般用 KI / H3PO4 (or PPA)作為作為碘化劑，也可以用碘化劑，也可以用 I2 / P 的辦法的辦法.（4）醇的氯置換反應(yīng)）醇的氯置換反應(yīng)活性較大的叔醇、芐醇可直接用活性較大的叔醇、芐醇可直接用濃鹽酸或濃鹽酸或 HCl 氣氣體體，而伯醇常用，而伯醇常用 濃濃HCl-ZnCl2 進(jìn)行反應(yīng)。進(jìn)行反應(yīng)。CH3(CH2)2CH2OH濃HCl - ZnCl24hCH3(CH2)

35、2CH2ClCCH3CH3H3CH2COHgas HClr.t. 15minCCH3CH3H3CH2CCl濃濃HCl-ZnCl2 : Lucas 試劑試劑2. 醇與氯化亞砜（醇與氯化亞砜（SOCl2 ) 的反應(yīng)的反應(yīng)ROH + SOCl2RCl + SO2 + HCl優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 反應(yīng)中生成的氯化氫和二氧化硫均為氣反應(yīng)中生成的氯化氫和二氧化硫均為氣體，易揮發(fā)除去而無(wú)殘留，經(jīng)直接蒸餾可得體，易揮發(fā)除去而無(wú)殘留，經(jīng)直接蒸餾可得純的鹵化烴。純的鹵化烴。（1 1）反應(yīng)中加入少量有機(jī)堿（如吡啶）做催化劑。可）反應(yīng)中加入少量有機(jī)堿（如吡啶）做催化劑?？杉涌旆磻?yīng)速度。加快反應(yīng)速度。OCH2OHSOCl2 ,

36、Nr.t. 3-4hOCH2Cl（2）SOCl2 與與DMF（二甲基甲酰胺）合用，反應(yīng)速（二甲基甲酰胺）合用，反應(yīng)速度和選擇性均大大提高。度和選擇性均大大提高。HOHOOOSOCl2SOCl2 , DMF, 20 minClClOO不反應(yīng) !(75%)3. 醇與鹵化磷的反應(yīng)醇與鹵化磷的反應(yīng)R-OHPX3R OPXXR-XH PXXOH X+NCS CH3SCH3HOOHClOHN-ClCH3-S-CH3選擇性的鹵化選擇性的鹵化芐位與烯丙位芐位與烯丙位-OH-OHoNClEtBF42-氯 代 -3乙 基 苯 并 唑 四 氟 硼 酸 鹽OSiR3HOHOOSiR3BrBroNClCOOMeCOOM

37、eEtBF4構(gòu)型反轉(zhuǎn)Et4N+Br-/CH2Cl24. 與其它鹵化劑與其它鹵化劑二、酚羥基的鹵素置換反應(yīng)二、酚羥基的鹵素置換反應(yīng) 酚羥基的活性小，在醇置換反應(yīng)中應(yīng)用的酚羥基的活性小，在醇置換反應(yīng)中應(yīng)用的HX和和SOCl2均均不能在酚的置換反應(yīng)中有滿意的效果。不能在酚的置換反應(yīng)中有滿意的效果。 一般需用強(qiáng)鹵化劑，一般需用強(qiáng)鹵化劑， 如如 PCl5 PCl5 / POCl3 的混合物的混合物, 或有機(jī)磷鹵化物?；蛴袡C(jī)磷鹵化物。 活性：活性： PCl5 POCl3 POCl3 活性弱，可用于雜環(huán)化合物的鹵置換反應(yīng)?；钚匀?，可用于雜環(huán)化合物的鹵置換反應(yīng)。（1） PCl5與酚羥基的鹵置換反應(yīng)溫度不宜過(guò)高

38、與酚羥基的鹵置換反應(yīng)溫度不宜過(guò)高 原因：原因：PCl5受熱易離解，溫度越高，離解程度受熱易離解，溫度越高，離解程度越大，置換能力越低。越大，置換能力越低。 PCl5PCl3 + Cl2（2 2）缺電子雜環(huán)上羥基的鹵置換反應(yīng)相對(duì)比較容）缺電子雜環(huán)上羥基的鹵置換反應(yīng)相對(duì)比較容易。如易。如喹啉喹啉環(huán)上羥基的鹵置換。環(huán)上羥基的鹵置換。NOHCH3PCl5 或 POCl3NClCH3（3 3）置換活性較小的酚羥基，可使用）置換活性較小的酚羥基，可使用有機(jī)磷鹵化有機(jī)磷鹵化物物。這些試劑沸點(diǎn)較高，可在較高溫度和不加壓的。這些試劑沸點(diǎn)較高，可在較高溫度和不加壓的條件下進(jìn)行鹵化。條件下進(jìn)行鹵化。OHClPh3P

39、Br2200 BrCl三、醚的鹵置換反應(yīng)三、醚的鹵置換反應(yīng)如：氫鹵酸如：氫鹵酸(HI、KI/H3PO4、HBr) 等。等。直鏈醚很難發(fā)生此反應(yīng)，主要是環(huán)醚和芳基烷基醚。直鏈醚很難發(fā)生此反應(yīng)，主要是環(huán)醚和芳基烷基醚。 OHIH3PO4ICH2CH2CH2CH2IHBr/ H2SO4OKIH3PO4I(CH2)5IBr(CH2)5Br四、羧酸羥基的鹵置換反應(yīng)四、羧酸羥基的鹵置換反應(yīng)RCOOHRCOXPX5 或 (PX3 POX3 SOX2) a. a. 羧酸的鹵置換反應(yīng)活性順序：羧酸的鹵置換反應(yīng)活性順序： 脂肪羧酸脂肪羧酸 芳香羧酸芳香羧酸（芳香羧酸：具給電子基的（芳香羧酸：具給電子基的 無(wú)取代的

40、無(wú)取代的 具吸電子基的）具吸電子基的）b. 鹵化劑活性：鹵化劑活性： PXPX5 5 PX PX3 3 POX POX3 3COOHO2NPCl5COClO2N96%(1) PCl(1) PCl5 5 活性很大，尤其適用于具吸電子基的芳酸。活性很大，尤其適用于具吸電子基的芳酸。(2) PCl(2) PCl3 3 /PBr/PBr3 3 活性比活性比PClPCl5 5 小，一般適用于脂肪小，一般適用于脂肪酸的鹵置換反應(yīng)酸的鹵置換反應(yīng)COOHPBr3COBr90%(3) (3) 氧氯化磷的活性更小，主要用于與活性大氧氯化磷的活性更小，主要用于與活性大的羧酸鹽反應(yīng)的羧酸鹽反應(yīng)CH3CH=CH-COONaPOCl3 / CCl4r.t.CH3CH=CH-COClSOCl2ArCH=CH-COOHArCH=CH-COClC