有机卤代反应中高效卤化试剂的应用及发展

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1、有机卤代反应中高效卤化试剂的应用及发展郑宾国李雪辉耿卫国张磊王乐夫(华南理工大学化学工程系，广州，510640)摘要：卤代反应是有机合成中的一类重要反应，选择合适的卤化试剂是实现该类反应的关键，也是目前研究的热点之一。本文对近年来在高效卤化试剂研究方面取得的进展进行了综述，具体阐述了这些卤化试剂的优点，同时指出了存在的问题，并展望了卤化试剂的发展趋势。关键词：有机卤代反应，卤化试剂有机卤代反应是有机合成中的一类重要反应。通过卤代反应在分子中引入了卤素元素从而增强了分子的极性，由此可以通过卤素制备含有其它取代基的衍生物，并且，许多有机卤代物本身就是重要的中间体，可以用来直接合成染料、香料、医

2、药等精细化学品。卤代化合物也是许多合成反应的起始原料，这些化合物大多易于从母体烃类通过卤素单质或其它卤化剂的取代以及加成反应制得。然而，这些传统的卤化剂，大多数是气体且有一定的危害性，给保存和利用都带来了不便，也不符合现代有机合成的发展趋势。为了使有机卤代反应满足绿色合成的要求，研究人员开辟出了许多新的合成途径，如用无毒、无害的化学品以及使用环境友好的反应原料等。在有机卤代反应中，化学工作者尝试最多的就是合适卤化剂的选择，并取得了一些成果，本文综述了近年来高效卤化剂的应用及发展。1.卤化取代反应卤化取代反应是合成卤代烷烃、卤代烯烃、卤代醛、卤代醚、卤代酮以及卤代芳烃的主要方法，对于不同的合

3、成产品选用的卤化剂不尽相同，而同一种卤化剂有时只对某一类甚至是某一个反应有效。卤化反应中的氟化反应一般都是用金属氟化物作为氟化剂。碘代烃一般是通过卤代烃中的氯原子或溴原子的取代来合成的，通常要用碘化钾、碘化钠和二甲基甲酰胺作碘化剂。1.1亚硫酰氯氯化剂亚硫酰氯又称氯化亚砜，它是一种常用的氯化剂，8在有机合成中亚硫酰氯可使烷烃氯化、去羟基氯化、使活性甲基氯化以及P、Si、Ti等原子上的官能团氯化。同传统的氯化剂（氯气）相比，反应体系为液相、反应条件容易控制、产物的选择性好等方面是亚硫酰氯的优点，此外，亚硫酰氯作为氯化剂还能够直接取代羟基、金属原子上的卤素原子等，在许多情况下，亚硫酰氯是研究人

4、员的首选氯化剂。用亚硫酰氯作氯化剂，二价钴为催化剂，在85℃下与己烷作用合成2-氯己烷,与传统的氯化剂（氯气）相比，此反应的产率比较高（85％），选择性好[1]。一种合成α-氯代磷酸酯的新方法是将亚硫酰氯与α－羟基磷酸酯反应（式1），不但可以有选择性地取代羟基，而且反应的条件温和、易于控制，α-氯代磷酸酯的产率可达到81％[2]。（1）在二甲基甲酰胺中，亚硫酰氯与烷基磺酸钠反应，生成了相应的氯化产物，该反应的特点是选择性、产率高[3]。亚硫酰氯作为氯化剂，可以取代钛原子上膦基（式2）。关于用氯气直接取代金属原子上的反应则选鲜有报道[4]。（2）甄小丽等发现了一种合成氯代特戊酸酰氯的新方法，

5、即以特戊酸为原料，在气相条件下与氯气发生β位的取代反应，生成了氯代特戊酸，接着，在吡啶存在下与亚硫酰氯作用生成了氯代特戊酸酰氯，总收率为88.5％[5]，同传统的方法相比，此工艺不用惰性气体保护，且反应时间大大缩短。作为一种优良的氯化试剂，利用亚硫酰氯尚可进行一些特殊的反应。如以r-丁内酯、亚硫酰氯、异丙醇为原料，合成4-氯代丁酸异丙酯，其中亚硫酰氯与原料发生的是开环氯代[6]。亚硫酰氯作为一个常用的氯化剂，氯化选择性很高，反应中的副产物是二氧化硫，容易从反应物中分离出来，在工业生产中常用碱液进行吸收。如果用氯气、三氯化磷与生成的二氧化硫进行反应，又得到亚硫酰氯，可循环利用，这具有良好的应

6、用发展前景。目前国内生产亚硫酰氯的厂家有十几家，总生产能力在1万吨/年左右，但产品质量不高，不能满足国内的需求，因此亚硫酰氯的合成与开发有深远的意义。1.2N-溴代丁二酰亚胺溴化剂N-溴代丁二酰亚胺(NBS)是溴代反应中最常用的试剂，采用这一试剂的反应被称为Wohl-Zieyler反应，一般认为，NBS在反应中只是连续稳定的提供低浓度的分子溴，并不直接提供溴自由基。NBS作溴化剂具有高选择性，反应时只进攻与双键、三键或苯环等相连接的α氢原子，因此NBS是烯丙基位或苄基位引入溴原子的首选溴化试剂。在光照下，溶解于乙腈中的NBS可使邻甲基甲苯发生侧链甲基上的选择溴代反应(式3)，无光照下，则发

7、生苯环上的选择溴代反应(式4)8，此结果表明，环境因素（光）对NBS的溴代反应有很大的影响。在光照的情况下，芳烃侧链甲基的光溴化反应可以有选择地进行，且产物易于分离[7]。（3）（4）以稀硫酸为介质，NBS与甲苯反应，得到邻、对代产物，该反应的速度较快，产率也比较高[8]。另外，NBS可与金属有机化合物发生反应，生成相应的溴化物(式5)[9]。（5）在温和的条件下，NBS可与芴、二苯甲烷和二（1-萘）甲烷等含有活泼亚甲基