第四课 卤化反应2.ppt

第四章卤化反应Chapter4HalogenationReaction 1 生物科学与工程学院李志敏 定义 有机化合物分子中引入卤素原子 X 的反应称卤化反应 形成C X键 用途 作为特定活性化合物作官能团转化的中间体 2 如 制备药物中间体糖皮质激素醋酸可的松 制备具有不同生理活性的含卤素的有机药物 3 甲苯磺丁脲t1 25 7hr 氯苯磺丙脲t1 233hr 口服降血糖药 4 溴苯那敏 抗过敏药 胺碘酮 抗心律失常 5 氟尿嘧啶 抗肿瘤药 5 亲电加成亲电取代亲核取代自由基反应 卤化反应类型 按反应机理分 6 不饱和烃的卤加成反应卤取代反应卤置换反应卤化反应中的重排 卤化反应类型 按反应底物结构分 7 和卤素的加成反应和次卤酸 酯 的加成反应和N 卤代酰胺的加成反应和卤化氢的加成反应和硼烷的加成反应及卤解 卤化反应类型 按卤素来源分 8 不饱和烃饱和烷烃芳香环上的卤取代烯丙位 苄位上的卤置换醛酮羰基a 位的卤置换羧酸羟基的卤置换 卤化反应类型 9 学习重点 1不饱和烃与卤素加成反应的历程及其立体化学2次卤酸 酯 和N 卤代酰胺等与不饱和烃反应的历程 影响因素及其立体化学3卤化烃对不饱和烃加成反应的历程及影响因素4烯丙位 苄位的卤置换反应所用的卤化剂的种类 反应历程和影响因素5芳香环的卤置换反应的卤化剂的种类 反应历程和影响因素6醛酮羰基a 位的卤置换反应的反应历程及其影响因素7用于醇酚羟基的卤置换反应的卤化剂的种类 反应历程及影响因素8用于羧酸羟基的卤置换反应的卤化剂的种类 特点及使用条件 10 第一节不饱和烃的卤加成反应 11 加卤素卤内酯化加卤化氢加次卤酸加硼烷 概述 12 1 HX对烯烃的加成 四 卤化氢对不饱和烃的加成反应 13 14 四 卤化氢对不饱和烃的加成反应 1 HX对烯烃的加成 注意 只有HBr有反马氏规则 15 反应机理 1 离子对机理 16 反应机理 2 三分子协同机理 17 反应机理 3 自由基机理 反马氏规则机理 碳自由基的稳定性决定 71 90 反应实例 18 19 四 卤化氢对不饱和烃的加成反应 2 HX对炔烃的加成 20 五 与硼烷的加成及卤解 首先将烯烃进行硼氢化 然后用卤解反应转化成卤代烃 具立体和区域选择性的 定位属反马氏规则 烯烃的硼氢化常用的试剂为二硼烷 B2H6 BH3 THF和BH3 Me2S DMS 炔烃的硼氢化试剂常用儿茶酚硼烷 属顺式硼氢化加成机理 硼原子优先处于位阻较小的位置 若硼原子连接的碳原子为手性中心 在置换过程中发生构型反转现象 21 五 与硼烷的加成及卤解 22 五 与硼烷的加成及卤解 94 外向exo endo exo 4 endo exo syn antiDescriptorsoftherelativeorientationofgroupsattachedtonon bridgeheadatomsinabicyclo x y z alkane x y z 0 Ifthegroupisorientatedtowardsthehighestnumberedbridge zbridge e g C 7inexamplebelow itisgiventhedescriptionexo ifitisorientatedawayfromthehighestnumberedbridgeitisgiventhedescriptionendo IUPAC 23 Ifthegroupisattachedtothehighestnumberedbridgeandisorientatedtowardsthelowestnumberedbridge xbridge e g C 2inexamplebelow itisgiventhedescriptionsyn ifthegroupisorientatedawayfromthelowestnumberedbridgeitisgiventhedescriptionanti 24 25 26 碳碳键旋转 同向消除 对向消除 27 第二节烃类的卤代反应 一 脂肪烃的卤取代反应 28 炔 烯丙位 苄位 29 反应机理 自由基 X Cl Br 30 反应机理 自由基 125 2h 140 160 6 10h 若苄位有卤素等吸电子取代基 自由基的稳定性降低 使卤取代不容易发生 除非提高卤素浓度 反应稳定或改用活性更高的卤化剂 反之呢 31 对于开链烯烃 烯键 位亚甲基一般比 位甲基容易卤代 为了形成更稳定的自由基 有时双键可以发生移位或重排 注 对于烯丙位氢的卤代 不宜用x2 常用NBS NCS 选择性高 副作用小 溶剂 常用四氯化碳 氯仿 苯 石油醚等惰性溶剂 防止加成的副反应 32 33 34 芳杂环的苄位也可发生卤取代反应 35 36 应用实例 二 芳烃卤代反应 亲电取代 37 反应机理 亲电取代 卤化剂 X2 N 卤代酰胺 HOX t BuOCl Cl2O以及XX 等 二 芳烃卤代反应 亲电取代 38 例 常用lewis酸做催化剂 卤化剂的活性次序 也可直接用Fe Al P I2等 39 氯取代和溴取代反应 芳环上取代基的电子效应和卤素的定位效应规律遵守一般的芳烃亲电取代反应 但选择不同的卤化剂及其用量和反应条件 可影响单或多卤取代物以及位置异构体的比例 当芳环上存在释电子基时 卤代反应容易进行 常可发生多卤代反应 但选择适当的条件 可以使反应停止在单或双卤代阶段 40 41 42 43 芳环上有吸电子取代基时 卤取代反应一般需用lewis酸催化 反应温度也较高 135 140 C Cl2O 44 45 含多余 电子的芳杂环 吡咯 呋喃 噻吩 苯 且3位比2位活泼 23 56 46 对于缺 电子的芳杂环如吡啶 卤取代反应相当困难 条件苛刻 第三节羰基化合物的卤代反应 47 O 48 一 醛酮 位氢的卤代反应 49 1 酮a H卤代反应 酸催化机理 这个碱哪里来 1 反应机理 一 醛酮 位氢的卤代反应 50 1 酮a H卤代反应 碱催化机理 1 反应机理 51 52 2 酸碱催化的定位问题 酸催化 若 位具推电子取代基时 有利于烯醇的稳定化 卤取代反应容易进行 若 位具吸电子取代基时卤代反应受到阻滞 53 碱催化 与酸催化的情况相反 推电子基降低了 氢原子的活性 而吸电子基有利于 氢质子脱去而促进反应 故若在过量卤素存在下 反应不停留在单取代阶段 易在同一个 位上继续进行反应 卤仿反应 2 酸碱催化的定位问题 54 1 3 二羰基化合物作为底物时 2 酸碱催化的定位问题 55 3 溴对酮的加成 异构化 反应中生成的溴化氢具有加快烯醇化的同时具有还原作用 能消除 溴酮中的溴原子 Py的作用 3 羰基甾体 56 57 游离基反应促进剂 选择性地对烷基取代较多的 H进行溴代 4 a 羰基自由基取代 58 5 选择性溴化剂 不饱和酮 四溴环己二烯酮 不发生双键加成反应 四溴环己二烯酮 取代 快 可逆加成 慢 不可逆 59 特点 亲电活性大 无需催化剂 只得到单取代产物 反应中不生成卤化氢 适用于对酸 碱敏感的酮 区域选择性高 取代反应主要在烷基取代较多的 位 对 不饱和酮也较好 还可用于醛的 溴代反应 60 61 2 醛 H卤代反应 62 1 反应产物 乙醛 CH3CHO 或甲基酮 CH3CO 在碱性条件下与过量卤素作用 H全被X取代生成少一个碳原子的酸和卤仿 甲基酮 溴仿 2 卤仿反应 二 烯醇和烯胺衍生物的卤化反应 64 目的 提高区域选择性 1 烯醇酯的卤化反应 热力学控制 动力学控制 81 5 66 2 烯醇硅烷醚卤化反应 67 68 反应机理 69 反应机理 3 烯胺卤化 71