有机化学考研复习资料-卤代烃.doc

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1、第九章卤代烃一、基本内容１．定义和分类烃分子中的一个或多个氢原子被卤原子取代所形成的化合物称卤代烃。本章重点讨论单卤代烃。单卤代烃用通式RX表示，Ｒ为烃基；Ｘ为卤原子（F、Cl、Br、I），是卤代烃的官能团。用RX表示单卤代烷烃时，R为烷基，如：1-溴丁烷、2-氯丙烷、氟代环己烷等。其结构特征为和卤原子成键的碳原子是sp3杂化的。Ｘ连结在烯烃碳碳双键碳原子（sp２杂化）上的称作乙烯基卤代烃（简称烯卤），如氯乙烯、1-氯丙烯等。Ｘ连结在芳基上的称作卤代芳烃（简称芳卤），如溴苯。卤原子连结在烯丙基的亚甲基

2、碳原子（sp３杂化）上的卤代烃被称为烯丙基卤代烃，如：3-溴丙烯（简称烯丙基溴）、苄基氯等。在单卤代烷烃中（氯甲烷除外），将卤原子分别连结在伯、仲、叔碳原子上的卤代烷分别称作伯、仲、叔卤代烷。２．反应卤代烃可以用于多种反应，如碳碳键的形成和官能团的转换等。因此，卤代烃多用作有机合成试剂或有机合成的中间体，在有机合成中起着重要的作用。卤代烃的主要反应有：亲核取代反应、消除反应、和活泼金属的反应、还原反应等。单卤代烷烃的反应活性为：RI>RBr>RCl>RF（请注意，和其他卤代烃相比，氟代烃的性质比较特殊

3、）。卤原子相同时，不同烃基的单卤代烃的反应的活性为：烯丙基卤代烃＞卤代烷烃＞乙烯基卤代烃或卤代芳烃。３．制备主要制备方法：烯烃和卤化氢及卤素(Cl2、Br2)的加成；烃的卤代；醇与氢卤酸、卤化磷、及与亚硫酰氯的反应；卤原子互换；芳烃的亲电取代等。二、重点与难点评述本章的重点是卤代烃的重要反应及其应用和亲核取代反应历程。重要反应有亲核取代反应、消除反应、和活泼金属的反应等。历程主要是指SN1和SN2历程。难点是对结构与性质的关系、影响亲核取代反应的因素、亲核取代和消除反应的竞争等的认识和理解。１．结构与

4、性质卤代烃的性质主要取决于碳卤键和烃基的结构。碳卤键越容易断裂，愈易发生反应。1　　卤原子的电负性为F>Cl>Br>I，均大于碳原子的电负性。碳卤键是极性共价键，成键电子偏向于卤原子，碳原子显部分正性。富电子的亲核试剂进攻显正性的碳原子或碳正离子，卤原子带着一对电子离去的反应称为亲核取代反应。卤原子的可极化性为I>Br>Cl>F，反应物与反应物、溶剂或亲核试剂间的相互极化作用使碳卤键的成键电子对更加偏向于卤原子，极化作用有助于碳卤键的异裂。卤原子中，碘原子的原子半径最大、电负性最小，因而碳碘键最易被极

5、化。氟原子的原子半径最小、电负性最大，碳氟键最难被极化。因此，单卤代烷烃的亲核取代反应的活性为：RI>RBr>RCl>RF。单卤代烷烃的碳卤键中，碳氟键最短、键能最大、最难被极化，因此，一氟代烷烃不易发生反应。卤原子相同时，乙烯基卤代烃和卤代芳烃不如卤代烷活泼。在乙烯基卤代烃和卤代芳烃中，和sp２杂化的碳原子成键的卤原子与碳碳Π键间的Ｐ　　Π共轭作用使碳卤键键能增强（和卤代烷相比），反应活性降低。因此，乙烯基卤代烃和卤代芳烃不如卤代烷烃活泼。　　卤原子相同时，烯丙基卤代烃比卤代烷活泼。这是因为碳卤键断

6、裂的过程中，渐显正性的碳原子上的正电荷可被相邻碳碳双键上的电子部分中和，降低了反应的活化能的缘故。这里需要再次指出的是，性质和活性与反应物的结构和反应条件密切相关，不可仅仅根据某支键的特点枉下结论。例如，2,4-二硝基氯苯易与氨反应生成2,4-二硝基苯胺，氯苯则不能；2,4-二硝基氟苯能与氨基酸的氨基反应，氟苯则不能（祥见氨基酸一章）。１．亲核取代反应和亲核取代反应的历程2.1SN2反应　　SN2反应中没有中间体生成，反应过渡态的能量决定了反应的速度，过渡态的能量低、反应速度快；过渡态的能量高、反应速

7、度慢。过渡态的能量主要取决于如下因素：(1)　烃基的结构。(2)　亲核试剂的性质。(3)　离去基团的性质。(4)　进攻原子的电负性。(5)　进攻原子的可极化性。(6)溶剂的影响。卤代烃的烃基和亲核试剂的体积增大均不利于亲核试剂从碳卤键的背向向碳原子进攻，对反应不利。进攻原子的电负性大，不利于亲核试剂向碳卤键的碳原子进攻时提供电子，对反应不利。离去基团的可极化性强，有利于离去基团的离去；进攻原子的可极化性强（即变形大，如从近于球形变成雪茄形），有利于亲核试剂从碳卤键的背向向碳原子进攻，对反应有利。溶剂对

8、反应的影响比较复杂，我们将结合习题对此加以讨论。2.2SN1反应SN1反应是单分子反应，反应速率取决于反应条件下卤代烃的碳卤键断裂的难易。碳卤键断裂后所形成的碳正离子中间体的稳定性决定了碳卤键断裂时所经历的过渡态的能量。所形成的碳正离子越稳定，碳卤键断裂时所经历的过渡态的能量越低，反应速度快、容易进行。可见亲核试剂的亲核性对反应速率的影响不大，而离去基团和烃基的结构及溶剂的性质对反应速率有重要影响。由上面的讨论可总结出：（１）离去基团的可极化性强，对按S