高等有机化学-省公开课金奖全国赛课一等奖微课获奖课件

第三章卤代烷烃、卤代烯烃4/13/20241/34§3.1卤代烷烃合成1、烷烃卤代反应2、卤代烃取代反应（因为电负性差异而有取代次序）氯代烃或溴代烃能与I-发生SN2反应生成碘代烃：4/13/20242/343、酮与PCl5反应生成双卤代烃4、Br2和Cl2在烯烃上反式加成4/13/20243/345、Br2和Cl2在炔烃上加成6、卤化氢在炔烃上加成4/13/20244/347、醇与浓氢卤酸反应8、醇与PBr3或SOCl2反应4/13/20245/34§3.2卤代烷烃反应1、亲核取代反应SN2反应甲基、普通伯、仲烃基(无空间位阻)氯代物、溴代物和碘代物，易与OH-、RO-、SH-、RS-、CN-、R-C≡C-、RCOO-、R3N、N3-等强Lewis碱在极性非质子溶剂中进行SN2反应

4/13/20246/34SN2反应机理：因为中心C原子为非立体中心，无法证实发生了构象反转；cis-1-氯-3-甲基环戊烷与OH-反应生成trans-3-甲基环戊醇能证实发生了构象反转：4/13/20247/34类似地，(R)-(-)-2-溴辛烷与NaOH反应生成(S)-(+)-2-辛醇：

(R)-(-)-2-溴辛烷(S)-(+)-2-辛醇[α]D25=-34.25º[α]D25=+9.90º100%ee100%ee4/13/20248/34作为亲核试剂，带有负电荷亲核试剂比其共轭酸反应活性更高，如OH->H2O,RO->ROH;假如亲核原子相同，亲核试剂反应活性次序与其碱性次序相同，如RO->HO-»RCOO->H2O.4/13/20249/34亲核试剂反应活性还受溶剂影响。因为极性质子溶剂能与强电负性离子形成氢键，使得碱性强离子亲核性反而弱，展现以下亲核次序：SH->CN->I->OH->N3->Br->CH3COO->Cl->F->H2O;对于极性非质子溶剂如二甲基甲酰胺（DMF）、二甲亚砜（DMSO）、二甲基乙酰胺（DMA）、六甲基磷酰胺（HMPA），不能约束亲核试剂，使得亲核试剂碱性和亲核反应活性相对提升，并与碱性次序一致，比如对卤素离子有以下亲核活性次序：F->Cl->Br->I-。即使极性非质子溶剂（如DMSO、DMF等）非常有利于SN2反应，不过这类溶剂都有沸点高，反应终了难以除去，同时也很贵，溶剂纯化也繁琐，另外在高温下有些溶剂甚至发生分解。比较而言，采取非极性非质子溶剂（如碳氢化合物或相对极性小氯代烃）很好，含有沸点低、廉价、相对稳定特点。采取相转移催化(phase-transfercatalysis)使得用极性溶剂反应可用非极性溶剂：4/13/202410/34离去基团对上述SN2反应和后面所讲SN1反应，都是离去基团形成离子越稳定越有利于反应进行，所以离去基团反应活性次序与所形成离子碱性次序恰好相反，对于卤素离子含有以下次序：I->Br->Cl->»F-，因为这个原因，氟代烃极少用于亲核取代反应。其它比很好离去基团有烷基磺酸根(RSO3-)、烷基硫酸根(R-O-SO3-)、对甲苯磺酸根(p-Me-C6H4-SO3-)、三氟甲磺酸根(F3CSO3-)等。而强碱性离子（如OH-）极少作为离去基团使亲核取代反应能有意义地进行。除了亲核试剂和离去基团影响外，空间位阻对能否进行SN2反应也很主要，如叔丁基卤和新戊基卤，因为空间位阻，难以进行SN2反应而更易进行SN1反应。4/13/202411/34SN1反应当卤原子与3º碳原子相连时，弱碱性亲核试剂（弱Lewis碱、中性分子、质子溶剂）与卤代烃在极性质子溶剂中进行是SN1反应，反应速度决定于反应底物（卤代烃）浓度而与亲核试剂浓度无关。叔丁基氯与氢氧化钠/丙酮/水或水都是进行SN1反应：后者反应机理可表示以下：4/13/202412/34当SN1反应发生在立体中心C原子上时，普通得到是外消旋产物。因为在SN1反应过程中出现C正离子过渡态，超共扼效应使得叔碳正离子更趋稳定，含有R3C-X结构卤代烃更易发生SN1反应。其它SN1反应例子：(CH3)3C-Br+H2O→(CH3)3C-OH+HBr(CH3)3C-Cl+CH3OH→(CH3)3C-OCH3+HCl(CH3)3C-Cl+HCOOH→(CH3)3C-OOCH+HCl这些反应因为是和溶剂反应，所以又称溶剂分解反应(solvolysis)。4/13/202413/342、消除反应（eliminationreaction）

消除反应是与取代反应竞争一类主要反应。在消除反应中，应用最多是脱卤化氢反应。类似亲核取代反应，消除反应也有双分子和单分子消除反应之分，分别略称为E2和E1反应。普通说来，强碱性、弱亲核性、高温有利于消除反应进行。4/13/202414/34

对于1º卤代烃，当采取非位阻碱如乙氧基负离子时，碱很易靠近连接离去基团C原子，所以形成主要是SN2反应产物：

1º卤代烃与位阻强碱（如叔丁氧负离子）则主要发生E2消除反应：4/13/202415/34

对于2º卤代烃，强碱有利于发生E2消除反应

上述反应中E2消除反应机理为：4/13/202416/34

2º卤代烃与弱碱（如Cl-、CH3COO-等）或可极化离子（如Br-、I-、RS-等）较易进行SN2反应：4/13/202417/34对于3º卤代烃，因为空间位阻难以进行SN2反应，易于进行消除反应；即使进行取代反应，进行也是SN1反应。叔丁基溴在强碱乙醇钠存在下，主要发生E2消除反应，生成异丁烯：4/13/202418/34

叔丁基氯在弱碱性、低温条件下则主要发生SN1反应，只有较少许E1产物：4/13/202419/34对于C原子数目更多3º卤代烃，依据强碱性基团大小不一样，生成烯烃也有显著差异。当碱性基团较小时更易生成双键上取代基多即热力学稳定烯烃，此即为Zaitsev规则:当碱性基团较大时易于生成取代基少烯烃，此即为Hofmann规则：4/13/202420/34基于卤代烃发生取代和消除反应条件和机理，可轻易地得出以下反应主要产物：4/13/202421/343.卤代烃和金属反应生成有机金属化合物C-Na和C-K主要表现出离子键性质；C-Pb、C-Sn、C-Tl和C-Hg主要表达共价键性质；C-Li和C-Mg在介于上述二者之间。（1）有机锂化合物普通在乙醚和四氢呋喃中制备。其它有机锂如甲基锂、乙基锂、苯基锂等可用一样方法合成。卤代烃反应活性次序RI>RBr>RCl(氟代烷烃和芳香烃极少用于有机锂合成)。4/13/202422/34因为有机锂能迟缓发生下述反应：用乙醚作溶剂有机锂多数在使用前制备。市场上销售有机锂普通溶于己烷等碳氢化合物。有机锂可与羰基化合物进行类似Grignard试剂反应：4/13/202423/34有机锂可用于合成很有应用价值烃基铜锂，后者能与卤代烃反应(Corey-Posner,Whitesides-Housesynthesis)：4/13/202424/34（2）格氏试剂(GrignardReagents)

法国化学家VictorGrignard于1900发觉，并所以于1912年取得Nobel奖。

卤代烃反应活性次序一样为RI>RBr>RCl，有机氟格氏试剂极少，芳香格氏试剂由芳香溴代物和碘代物比氯代物轻易制备。4/13/202425/34因为能够进行各种反应，含有以下基团卤代烃不能用于制备Grignard试剂：4/13/202426/34§3.3卤代烯烃合成1、邻二卤代烃消除反应2、Br2和Cl2在炔烃上加成4/13/202427/343、卤化氢在炔烃上加成4/13/202428/34§3.4卤代烯烃反应1、与烃基铜锂反应2、消除反应4/13/202429/34第三章习题

1、以下反应能否进行，假如能够进行，完成反应方程。2、(R)-(-)-2-溴辛烷与NaOH可进行SN2反应生成(S)-(+)-2-辛醇，写出其反应机理。4/13/202430/343、写出以下反应主要产物，手性分子以其立体结构式表示。4/13/202431/344、异丙基溴在C2H5ONa/C2H5OH/5