R-X(伯、仲、叔卤代烷,没有“季卤代烷”)
R-CH=R-X
如:CHCl3
命名规则:选择含有卤原子在内的最长碳链为主链,按照烃的命名法编号,编号时要使不饱和键的位置最小
*形态:bp、mp比相应的烷烃高 。
*溶解性:不溶于水,能与烃混溶,并能溶解许多非极性及弱极性有机物。
*密度: R-Cl < R-Br < R-I。多氯代烃、溴代烃和碘代烃比重大于1。
*许多卤代烃有强烈气味。 卤代烃蒸气有毒。
*焰色反应:卤代烃在铜丝上灼烧时,产生绿色火焰(鉴定含卤素有机物的简便方法)
亲核试剂:负离子(HO-、CN-、NO3-等)或带未共用电子对的分子(NHRO-3、NH2R、NHR2、NR3等)。由亲核试剂引起的取代反应叫亲核取代反应
卤代烷中卤素电负性强,因此C—X键中电子对偏向卤原子,卤原子带部分负电荷,与卤原子直接相连的α-碳原子带部分正电荷
极性共价键,在外来试剂作用下,碳卤键容易发生异裂
R-X + NaOH(水溶液) → R-OH + NaX
C2H5-Br + NaOH(aq) → C2H5-OH + NaBr
特点:(1)与NaOH或KOH的水溶液共热,生成相应的醇。
(2)乙烯型和苯型的卤代烃难以被取代
醇解 (被烷氧基取代:通常与醇钠反应生成醚,威廉森合成法。)
制备混合醚的方法,叫Williamson 醚合成法。伯卤烷效果最好, 仲卤烷效果较差, 叔卤烷不能用 (易发生消除生成烯烃)。
氨(胺)量不足时,得伯、仲、叔胺的混合物
氰解(被氰基取代:卤代烷与NaCN或KCN的醇溶液共热, -X 被 -CN取代,生成腈。)
通过这个反应,分子中增加了碳原子;而且腈中的-CN可转变成其它官能团
SN1反应特点 (总结):1. 反应分步进行 2. 有活性中间体C+ 生成( sp2 ) 3. 产物构型仅部分转化(外消旋体)4. 有碳架重排产物和消除产物
亲核试剂的进攻与离去基团的离去同时发生
(1)α−C原子上烷基数目越多,体积越大,对亲核试剂进
攻的空间阻碍作用越大,越不利于反应按SN2历程进行;
(2)α−C原子上烷基越多,其上的电子密度越高,形成的
碳正离子也越稳定,越有利于反应按SN1历程进行
烯丙式和苄基式卤代烃SN1或SN2反应,活性都较高,而乙烯式和卤代烃很难发生亲核取代反应。
亲核试剂的强弱,对SN1反应没有影响;但亲核性强的试剂,有利于SN2历程。
C—X 键的极性使得 α-C 带部分正电荷,并通过诱导效应影响 β-H,使其显酸性。正电性的α-C 易受亲核试剂进攻, 发生取代反应;而显酸性的 β-H 易受碱进攻, 卤代烃失去 -H 而发生消除反应(elimination, E)
在这类反应中,卤代烷除失去 X 外,还从 β碳原子上脱去一个 H 原子, 故称为β-消除反应
仲或叔卤代烃脱 HX 时, 主要产物是双键上烃基最多的烯烃, 即主要消除含 H 较少的 β-C 上的氢。此称为 Saytzeff(札依采夫)规则
补充:卤代烯烃或卤代芳烃消除方向总是倾向于生成稳定的π-π共轭体系
卤代烷的消除反应,多数情况下常常与取代反应同时进行
单分子消除反应与单分子亲核取代反应一样:(a)反应也是分步进行的;(b) 反应速度只与RX有关,例υ = k [卤代烃];(c)反应过程中可能有重排反应; (d) E1与SN1相互竞争,伴随发生
本质差别在于:按①进行反应,碱进攻的是α-C,发生的是亲核取代反应;按②进行反应,碱进攻的是β-H,发生的是消除反应
当卤代烷分子有两个β- H 原子可发生消除反应时,生成的烯烃也就不止一种结构,那么,究竟优先消除哪一个β- H 原子,这就是取向问题。实践表明:通常情况下将遵循Saytzeff规则——生成连有取代基较多的烯烃
I,Br,Cl代烷,主要按 Saytzeff 规律方向消除,Saytzeff 规律的实质是形成稳定的烯烃。
霍夫曼(Hofmann)规律(氟代烷按Hofmann规律方向消除)
若卤代烷的β-C位阻大或进攻试剂碱的位阻大,消除反应按Hofmann取向
伯卤代烃由于C+不稳定,不发生SN1/E1反应
伯卤代烃以SN2反应为主,除非碱或亲核试剂位阻很大,才发生E2反应
S2和E2都需要强亲核剂或强碱,这些通常是带负电的物种,而S1/E1需要中性条件
仲卤代烃 a)小位阻的强碱(OH-,RO-,NH2-)以E2反应为主;b) 强亲核试剂(X-,RS-,N3-,CN-,RCO2-,RNH2等)以SN2反应为主;c)t-BuO-,LDA等大位阻碱,发生E2消除(Hoffmann烯,即支链少的烯烃为主);d)弱碱/亲核试剂,中性条件,SN1和E1为主
1)叔卤代烃由于位阻较大,不发生SN2反应;强碱条件下可E2反应。
2)弱亲核试剂/弱碱,中性条件下,SN1或者E1反应为主。
3)通过卤代烃制备相应的烯烃,尽量避免E1反应途径
卤代烷能与某些活泼金属直接反应,生成有机金属化合物
① 作溶剂
①格氏试剂中的C-Mg键极性很强,化学性质非常活泼,遇到含有活泼氢的化合物,很快发生反应生成烷烃
作用:利用Grignard试剂与CO2反应可以制备多1个碳原子的羧酸
(1)碳镁键极性很强,因此格氏试剂是活泼的亲核试
剂,可用于合成烷烃、醇、醛、羧酸等各类化合物
(2)铜锂试剂常作为烷基化试剂,与卤代烃作用合成烷烃
乙烯型和苯型不活泼卤代烃,要用无水四氢呋喃(THF)作溶剂
卤代烷可以用氢化铝锂还原为烷烃。这是制备纯烷
烃的一种重要方法
在乙烯型和苯基型卤代烃分子中,C-X键不易断裂。烯丙基卤与苄基卤:由于解离后生成稳定的碳正离子,C-X键容易断裂
X是官能团
拓展: