鹵代化合物的合成課件

鹵代化合物的合成當前您正瀏覽第一頁，共六十頁。主要內(nèi)容官能團的鹵代反應碳—氫鍵的氫原子的鹵代反應當前您正瀏覽第二頁,共六十頁。一、通過官能團的轉(zhuǎn)化醇的鹵代反應鹵素交換（Finkelsteinreaction)磺酸酯的鹵代反應羧酸及其鹽與鹵素的作用氨基的轉(zhuǎn)化醚鍵的斷裂當前您正瀏覽第三頁,共六十頁。1.1醇的鹵代反應與氫鹵酸的反應與鹵化亞砜（SOCl2/SOBr2)的反應與鹵化磷的反應與有機磷鹵化物的反應鹵素置換反應其它新型鹵代試劑當前您正瀏覽第四頁,共六十頁。1.1.1醇和鹵化氫或氫鹵酸的反應屬于親核取代反應醇的活性順序:苯甲型,烯丙型>3oROH>2oROH>1oROH>CH3OH氫鹵酸的活性順序:HI>HBr>HCl>HFHBr常用NaBr-H2SO4；HI用KI-H3PO4代替反應式

當前您正瀏覽第五頁,共六十頁。反應機理

3oROH、大多數(shù)2oROH和空阻大的1oROH按SN1機理進行反應。86%14%80%20%100%大多數(shù)1oROH按SN2機理進行反應。當前您正瀏覽第六頁,共六十頁。(CH3)3CCH2OHH+-H2O鄰基參與分子內(nèi)SN2(CH3)2CCH2CH3+Cl-(CH3)2CClCH2CH3當前您正瀏覽第七頁,共六十頁。在醇的氯代反應中,活性較大的叔醇、芐醇等可以直接用濃鹽酸或氯化氫氣體,伯醇常用盧卡斯試劑（濃鹽酸-氯化鋅）進行氯代反應。JACS,1941,63,1233;JOC,1963,28,218實例強酸條件，應用受限制！當前您正瀏覽第八頁,共六十頁。1.1.2醇與鹵化亞砜的反應與氯化亞砜反應

反應機理該反應的特點是條件溫和,反應速度快產(chǎn)率高,副反應少當前您正瀏覽第九頁,共六十頁。

溶劑對產(chǎn)物構(gòu)型的影響應用常用于伯醇、仲醇的氯代；若加入有機堿（如吡啶）作為催化劑,或者醇本身分子內(nèi)存在氨基等堿性基團,有利于提高鹵代反應速率；也可用ZnCl2作催化劑近期文獻J.Org.Chem.2008,73,312-315；Tetrahedron,2004,60,10943-10948當前您正瀏覽第十頁,共六十頁。1.1.3醇與鹵化磷的反應常用的鹵化試劑：PCl3、PCl5.PBr3,P-I2等。該類鹵化劑活性比氫鹵酸高，副產(chǎn)物也相對較少適用范圍：伯醇、仲醇的鹵代當前您正瀏覽第十一頁,共六十頁。1.1.4醇與有機磷鹵化物的反應常用試劑：1)三苯膦鹵化物，如Ph3PX2,Ph3P+CX4;2)亞磷酸三苯酯鹵化物,如(PhO)3PX2.(PhO)3P+RX；3）PPh3/NXS(NCS、NBS、NIS)具有活性大，條件溫和，副反應少等特點光學活性的仲醇轉(zhuǎn)化成構(gòu)型翻轉(zhuǎn)的鹵代烴適用于某些對酸不穩(wěn)定的醇鹵代反應主要缺點：副產(chǎn)物三苯氧磷，純化困難。當前您正瀏覽第十二頁,共六十頁。反應機理（與Mitsunobu反應類似）當前您正瀏覽第十三頁,共六十頁。實例:Tetrahedron,2004,60,10943-10948適宜于對酸不穩(wěn)定的醇或甾體醇的鹵置換反應Bioorg.Med.Chem.2010,18,6886-6895.PPh3-CBr4體系2）PPh3-NBS體系當前您正瀏覽第十四頁,共六十頁。3）PPh3-Br2體系OrganicSyntheses(2002),784）使用催化量有機膦J.Org.Chem.2011,ASAP;Chem.Commun.2010,46,3025-3027當前您正瀏覽第十五頁,共六十頁。1.1.5其它鹵代試劑

1)醇的氯代TCT/DMF體系Org.Lett.,2002,4,553-555在室溫下可將醇、b-氨基醇轉(zhuǎn)化為相應的氯代物,若加入NaBr,生成溴代物；手性醇引起構(gòu)型翻轉(zhuǎn)。當前您正瀏覽第十六頁,共六十頁。反應機理當前您正瀏覽第十七頁,共六十頁。Pivaloylchloride/DMF體系TetrahedronLetters2010,51,744–746Synthesis,2008,3919-3924芐醇選擇性TCT/DMSO體系當前您正瀏覽第十八頁,共六十頁。HSiMe2Cl/benzil/InCl3體系J.Am.Chem.Soc.,2004,126,7186-7187

中性反應條件；選擇性氯代仲醇、叔醇、芐醇等；伯醇不反應PPh3-DDQ-R4N+X-體系Tetrahedron2002,58,8689–8693可將醇、硫醇轉(zhuǎn)化為鹵代物有選擇性,伯醇優(yōu)先當前您正瀏覽第十九頁,共六十頁。NCS/DMS體系

烯丙醇、芐醇生成相應的氯代物

鹵硅烷體系

加入LiBr、NaI等可生成相應的溴化物和碘化物J.Org.Chem.1980,45,1638-1639當前您正瀏覽第二十頁,共六十頁。2）醇的溴代Org.Lett.,2002,4,553-555Tetrahedron,2005,61,5699-5704當前您正瀏覽第二十一頁,共六十頁。3)醇的碘代J.Org.Chem.,2009,74,7982-7985.用于伯醇、仲醇的碘代與伯醇反應快,可實現(xiàn)選擇性（當存在仲醇時）存在酸敏感基團時不影響J.Org.Chem.2009,74,7982–7985

適用于伯、仲醇碘代某些情況下易發(fā)生消除反應當前您正瀏覽第二十二頁,共六十頁。4)醇的氟代(常用氟化試劑）4.1.DAST(diethylaminosulfurtrifluoride)andDeoxo-Fluor(bis(2-methoxyethyl)aminosulfurtrifluoride)-2類常用的氟代試劑,可以將醇轉(zhuǎn)化為氟代烴,醛或酮轉(zhuǎn)化為二氟化物,羧酸成酰氟；-適合小規(guī)模實驗室合成-液體,對水敏感,操作不便-長時間放置變色,熱穩(wěn)定性較差J.Org.Chem.1975,40,574;Synthesis2002,17,2561.J.Org.Chem.,1999,7048-7054當前您正瀏覽第二十三頁,共六十頁。4.2TBABF為氟化試劑J.Org.Chem.,2008,73,8106-81084.3Aminodifluorosulfiniumtetrafluoroboratesalts

Org.Lett.,2009,11,5050-5053固體,穩(wěn)定性好對水不敏感當前您正瀏覽第二十四頁,共六十頁。1.2鹵素的置換反應常用于氯（或溴）代烴轉(zhuǎn)化為碘代烴親核活性順序:I>Br>Cl鹵代烴活性順序:伯>仲>叔通常是將鹵代烴與碘化鈉在適當溶劑中回流常用溶劑:丙酮、CCl4，DMF等當前您正瀏覽第二十五頁,共六十頁。實例:Tetrahedron,2004,60,10943-10948Org.Syn.Coll.Vol1973,5,478.活潑芳鹵伯氯代烴Lewis酸催化J.Chem.Soc.Perkin.Trans1,1976,416.當前您正瀏覽第二十六頁,共六十頁。與鹵素活性次序相反的例子Syn.Commun.1996,20,4563常用氟代試劑:氟化鉀、氟化鋅、氟化銻、TBAF等J.Org.Chem.1998,63,9587當前您正瀏覽第二十七頁,共六十頁。1.3磺酸酯的鹵置換反應

為了避免醇羥基在直接鹵置換反應中可能產(chǎn)生的副反應,可先將醇用磺酰氯轉(zhuǎn)化成為相應的磺酸酯,再與親核性鹵化試劑反應,生成所需的鹵化烴。由于磺酸酯的活性較大,磺酰氯和鹵置換反應均在較溫和的條件下進行,且常比鹵素交換反應更加有效。常用的鹵化劑有鹵化鈉、鹵化鋰、鹵化鎂等。反應溶劑為丙酮、醚、醇、DMF、DMSO等極性溶劑。當前您正瀏覽第二十八頁,共六十頁。1.4羧酸及其鹽轉(zhuǎn)化為鹵代烴Hunsdiecker反應-干燥的羧酸銀在惰性溶劑CCl4中與鹵素反應,生成比羧酸少一個碳原子的鹵代烴；-該反應按游離基歷程進行；-飽和脂肪酸產(chǎn)率良好；特別適合用二元酸合成w-溴代酸-除銀鹽外,鉈鹽和汞鹽也可應用。Org.Syn.,coll.Vol.1971,51,106;Org.Syn,coll.Vol.1969,34,1172.當前您正瀏覽第二十九頁,共六十頁。反應機理:當前您正瀏覽第三十頁,共六十頁。實例:Org.Syn.Coll.Vol1955,3,578需先制備羧酸銀鹽,干燥條件反應。某些羧酸銀鹽對熱不穩(wěn)定,不易獲得純凈干燥的銀鹽,限制了其應用。當前您正瀏覽第三十一頁,共六十頁。改良方法

（1）Suarez改良法和Kochi改良法Suarez改良法是將羧酸與二醋酸碘苯（PIDA)和單質(zhì)碘作用,在紫外光照下反應生成相應的碘代物；Kochi改良法是用四醋酸鉛為氧化劑,與單質(zhì)碘或鹵化鋰在紫外下反應,生成相應鹵代烷。J.Org.Chem.1986,51,402;Org.React.1972,19,279當前您正瀏覽第三十二頁,共六十頁。（2）Barton改良法羧酸與2-巰基吡啶N-氧化物縮合,然后以苯或環(huán)己烷為溶劑,在加熱、光照或自由基引發(fā)劑作用下與四氯化碳或CCl3Br或碘仿反應,得到相應的鹵代烴特別適用于芳酸的脫羧鹵代Tetrahedron,1987,43,4321;Tetrahedron,1985,41,4158當前您正瀏覽第三十三頁,共六十頁。Synthesis,2005,1319-1325J.Org.Chem.,2002,67,7861-7864近期相關文獻當前您正瀏覽第三十四頁,共六十頁。1.5氨基轉(zhuǎn)化為鹵素Sandmeyer反應制備芳氯或芳溴時,可用氯化亞銅或溴化亞銅在相應的氫鹵酸存在下分解重氮鹽。制備芳基氟時,使用氟硼酸重氮鹽,然后加熱分解制備芳碘時,不需加入銅鹽,僅需將KI加入重氮鹽即可重氮鹽受熱易發(fā)生爆炸??！當前您正瀏覽第三十五頁,共六十頁。Synthesis,2007,2534-2538Org.Lett.,2008,10,3961-3964近期文獻1,10-phenanthroline當前您正瀏覽第三十六頁,共六十頁。1.6醚的裂解烷基芳基醚或二烷基醚在強酸下發(fā)生C-O鍵斷裂。常見質(zhì)子酸:HBr，HI;Lewis酸:BBr3，TMSI等實例:當前您正瀏覽第三十七頁,共六十頁。二、碳-氫鍵的氫原子鹵代反應芳烴的鹵代烯丙基、芳烷基的鹵代醛、酮的a-鹵代羧酸及其酯的a-鹵代當前您正瀏覽第三十八頁,共六十頁。2.1芳烴的鹵代芳烴的氫原子被鹵素原子的取代反應，屬于最常見的芳烴親電取代；常用的親電試劑有:Lewis酸催化劑（FeX3,AlX3）作用下發(fā)生極化的鹵素分子(Cl2>BrCl>Br2>ICl>I2)，鹵代酰胺類試劑（NCS,NBS,NIS等），次氯酸叔丁酯（t-BuOCl）,次溴酸叔丁酯（t-BuOBr），CF3COOBr等此類反應的共同特點是產(chǎn)生鹵素正離子，反應機理如下:反應溶劑以極性溶劑為主,常用稀醋酸、稀鹽酸、氯仿或其他鹵代烴。當前您正瀏覽第三十九頁,共六十頁。2.1.1芳烴的氯代氯代常見條件有:a:在三氯化鐵或三氯化鋁的存在下，與氯氣反應生成氯代苯，但此種氯化方法易繼續(xù)反應生成二氯苯，分離困難；b:N-氯代丁二酰亞胺(NCS)作為氯化試劑，為相對溫和的氯化試劑，副反應少，試劑易得，使用方便。當前您正瀏覽第四十頁,共六十頁。J.Am.Chem.Soc.,2004,126,15770-15776.非活潑芳環(huán)的鹵代Org.Lett.,2010,12,1192-1195當前您正瀏覽第四十一頁,共六十頁。2.1.2芳烴的溴代常用的方法a:在鐵粉、三氯化鋁的存在下,用溴作為溴化劑；b:N-溴代丁二酰亞胺(NBS)作為溴化試劑。其它常用溴化試劑,如溴化氫-過氧化物,鎢酸鈉-溴酸鈉-溴化鉀等。Org.Syn.1963,4,114J.Org.Chem.1995,60,5238當前您正瀏覽第四十二頁,共六十頁。TetrahedronLett.1998,39,6349J.Org.Chem.,2007,72,5867-5869.當前您正瀏覽第四十三頁,共六十頁。2.1.3芳烴的碘代碘分子親電能力弱，而且鹵代反應產(chǎn)生的HI具有還原性，可使碘代產(chǎn)物可逆還原為原料芳烴。芳烴碘代必須采用催化劑:碘-發(fā)煙硫酸，三碘化鋁-氯化銅，碘-過碘酸、碘-三氟甲磺酸汞、碘化鉀-三氧化二鉈或采用強的碘化劑（如ICl,CF3CO2I）當前您正瀏覽第四十四頁,共六十頁。TetrahedronLett.,2002,43,5047-5048當前您正瀏覽第四十五頁,共六十頁。2.2烯丙基、芳烷基的鹵代Wohl-Ziegler反應烯丙基或芐基烷烴與NBS和自由基引發(fā)劑（hv、AIBN或（PhCOO)2等在四氯化碳中回流,在烯丙位或芐位發(fā)生溴代的反應。反應式:當前您正瀏覽第四十六頁,共六十頁。1）2）3）4）反應機理當前您正瀏覽第四十七頁,共六十頁。2.3醛、酮的a-鹵代（1）定義在酸或堿的催化作用下,醛酮的-H被鹵素取代的反應。（2）反應式當前您正瀏覽第四十八頁,共六十頁。反應機理

分兩步：1、烯醇化；2.鹵素與C=C的加成酸催化的反應機理+H+快-H,慢-HBr當前您正瀏覽第四十九頁,共六十頁。堿催化的反應機理+-OH-H,慢當前您正瀏覽第五十頁,共六十頁。兩類反應機理的比較酸催化的反應機理堿催化的反應機理1）只需加極少量的酸,因為反應一開始就會產(chǎn)生酸,此酸就能自動起催化作用。因此反應有一個誘導期,一旦酸產(chǎn)生,反應就會很快發(fā)生。2）對于不對稱的酮,鹵化反應的優(yōu)先次序是:（關鍵是形成烯醇式）COCHR2>COCH2R>COCH33)V一元鹵化>V二元鹵化>V三元鹵化通過控制鹵素的用量,可將鹵化反應控制在一元、二元、三元階段。1）堿用量必須超過1eq，因為除了催化作用外，還必須不斷中和反應中產(chǎn)生的酸。2對于不對稱的酮，鹵化反應的優(yōu)先次序是:（關鍵是奪取-H）COCHR2<COCH2R<COCH33）V一元鹵化<V二元鹵化<V三元鹵化鹵化反應不能控制在一元鹵化階段。鹵仿反應當前您正瀏覽第五十一頁,共六十頁。實例:1）醛的鹵代易發(fā)生聚合等副反應！2）J.Org.Chem.1974,39:1785當前您正瀏覽第五十二頁,共六十頁。酮的鹵代不對稱酮鹵代,多取代的α-氫優(yōu)先。Org.Syn.1973,Coll.Vol.5,117.對稱酮或只有一個取代方向的酮鹵代時,產(chǎn)率良好.動力學控制的產(chǎn)物’熱力學控制的產(chǎn)物當前您正瀏覽第五十三頁,共六十頁。+Br2H2O,40-50oCKClO3+32%57%除鹵素外,硫酰氯、五鹵化磷、過溴化吡啶氫溴酸鹽（C5H5NH.Br3）、三鹵化三甲基芐基銨鹽等也可以做鹵化試劑