1、 2008 有機化學(xué)5-1第五章鹵代烴 2008 有機化學(xué)5-25.1鹵代烴的命名 2008 有機化學(xué)5-3鹵代烴的命名將鹵素作為烷烴或環(huán)烷烴上的取代基了解一些簡單鹵代烴的俗名如氯仿、氟里昂取代程度：伯鹵代烴、仲鹵代烴、叔鹵代烴 指是哪種碳上的取代 (10、 20、30).胞二鹵代烴（gem-)指兩個鹵素在同一個碳上 鄰二鹵代烴 (vic-)指兩個鹵素在相鄰的兩個碳上 2008 有機化學(xué)5-4鹵代烴的命名 2008 有機化學(xué)5-55.2鹵代烴的物理性質(zhì) 2008 有機化學(xué)5-6鹵代烴的物理性質(zhì)1、偶極矩 (): 在C上 + ， 在 X上- 鹵代烴所有的反應(yīng)都是由這種結(jié)構(gòu)決定的 鍵的偶極矩的順序

2、按下列次序增加： CI CBr CF RBr RCl RF表明：速決步與碳鹵鍵的斷裂有關(guān) 2008 有機化學(xué)5-182-溴丁烷和甲氧基負離子E2反應(yīng)CH3CH(Br)CH2CH3 + -OCH3 2008 有機化學(xué)5-19過渡態(tài) 過渡態(tài)2-丁烯1-丁烯穩(wěn)定性較高穩(wěn)定性較低 2008 有機化學(xué)5-20Zaitsev規(guī)則當(dāng)質(zhì)子從與b-碳相鄰最少氫的碳上脫去后生成取代基最多的烯烴最穩(wěn)定的烯烴通常是取代基最多的烯烴 2008 有機化學(xué)5-21Zaitsev規(guī)則 2008 有機化學(xué)5-22Zaitsev規(guī)則的例外主要產(chǎn)物次要產(chǎn)物共軛烯烴孤立烯烴 2008 有機化學(xué)5-23Zaitsev規(guī)則的例外 200

3、8 有機化學(xué)5-24Zaitsev規(guī)則的例外的本質(zhì)Zaitsev規(guī)則的本質(zhì)是從穩(wěn)定的中間體得到穩(wěn)定的烯烴例外第一例：生成的共軛烯烴是穩(wěn)定的烯烴例外第二例：由于立體空間的障礙，使反應(yīng)無法按 Zaitsev規(guī)則進行因此在考慮反應(yīng)產(chǎn)物分布要同時從熱力學(xué)和動力學(xué)兩個方面著手 2008 有機化學(xué)5-25穩(wěn)定的雙鍵構(gòu)型立體選擇性KOCH2CH3乙醇Br+(23%)(77%) 2008 有機化學(xué)5-262-溴戊烷和乙氧基負離子的 E2反應(yīng) 2008 有機化學(xué)5-27穩(wěn)定的雙鍵構(gòu)型立體選擇性KOCH2CH3乙醇l+(85%)(15%)Br 2008 有機化學(xué)5-28協(xié)同雙分子過程單一的過渡態(tài)CH 鍵斷裂雙鍵（

4、體系）的生成CX 鍵斷裂E2 反應(yīng) 2008 有機化學(xué)5-29OR.:CCHX.:反應(yīng)物E2 反應(yīng) 2008 有機化學(xué)5-30CCOR.HX.:過渡態(tài)E2 反應(yīng) 2008 有機化學(xué)5-31OR.HCCX.:.產(chǎn)物E2 反應(yīng) 2008 有機化學(xué)5-32立體電子效應(yīng)5.5E2 反應(yīng)的反式消去 2008 有機化學(xué)5-33E2 反應(yīng)的立體化學(xué)兩個消去基團(H 和X)鍵必須在同一平面內(nèi) 反式消去優(yōu)于順式消去HXHX最穩(wěn)定的構(gòu)象 2008 有機化學(xué)5-34從另一角度來看 E2 反應(yīng)從背后進攻使作用軌道有最好的重疊反式消去避免了富電子堿的排斥作用 2008 有機化學(xué)5-35(CH3)3C(CH3)3CBrK

5、OC(CH3)3(CH3)3COH順-1-叔丁基-4-溴環(huán)己烷立體電子效應(yīng) 2008 有機化學(xué)5-36(CH3)3C(CH3)3CBrKOC(CH3)3(CH3)3COH反-1-叔丁基-4-溴環(huán)己烷立體電子效應(yīng) 2008 有機化學(xué)5-37(CH3)3C(CH3)3CBr(CH3)3CBrKOC(CH3)3(CH3)3COHKOC(CH3)3(CH3)3COH順反順式的反應(yīng)速率是反式的500倍立體電子效應(yīng) 2008 有機化學(xué)5-38(CH3)3C(CH3)3CBrKOC(CH3)3(CH3)3COH順 被堿脫去的 H 必須與Br 反式共平面順式異構(gòu)體中有兩個反式共平面的 H HH立體電子效應(yīng) 2

6、008 有機化學(xué)5-39(CH3)3CKOC(CH3)3(CH3)3COH反被堿脫去的 H 必須與Br 反式共平面反式異構(gòu)體中沒有反式共平面的 H HH(CH3)3CBrHH立體電子效應(yīng) 2008 有機化學(xué)5-40順式反應(yīng)性高反式反應(yīng)性低立體電子效應(yīng) 2008 有機化學(xué)5-41立體電子效應(yīng)立體電子效應(yīng)：指軌道或鍵的空間排列對反應(yīng)性的影響 2008 有機化學(xué)5-42 2008 有機化學(xué)5-43 2008 有機化學(xué)5-44 2008 有機化學(xué)5-455.6鹵代烴脫鹵化氫：E1 反應(yīng) 2008 有機化學(xué)5-46CH3CH2CH3BrCH3C乙醇，加熱+(25%)(75%)H3CCH3CCH3CHCH

7、2CH3CH3CH2C例如 2008 有機化學(xué)5-47E1反應(yīng)動力學(xué)：一級反應(yīng)速率 = k鹵代烴動力學(xué)表明：速決步與鹵代烴相關(guān)，單分子反應(yīng) 2008 有機化學(xué)5-481. 在沒有堿存在情況下鹵代烴可以消去 2. 碳正離子是中間體3. 速決步是鹵代烴單分子電離E1 反應(yīng) 2008 有機化學(xué)5-49CH3CH2CH3BrCH3C:.:CCH2CH3CH3CH3+:.:Br.慢，單分子步驟一 2008 有機化學(xué)5-50CCH2CH3CH3CH3+CCH2CH3CH3CH2+CCHCH3CH3CH3 H+步驟二 2008 有機化學(xué)5-51E1 反應(yīng)的立體化學(xué) 2008 有機化學(xué)5-52環(huán)系化合物的E1

8、 反應(yīng)環(huán)系化合物的 E1 反應(yīng)有順式和反式消去 2008 有機化學(xué)5-53 2008 有機化學(xué)5-54碳正離子的穩(wěn)定性 2008 有機化學(xué)5-55E1 或 E2?叔鹵 仲鹵弱堿 好的離子化溶劑速率 = k鹵代烴Saytzeff 產(chǎn)物無幾何構(gòu)型要求重排產(chǎn)物叔鹵 仲鹵強堿溶劑的極性不重要速率 = k鹵代烴堿Saytzeff 產(chǎn)物反式共平面離去基團 無重排 2008 有機化學(xué)5-56親核反應(yīng)概要取代反應(yīng)：SN1 和 SN2伯鹵代烴 = SN2 仲鹵代烴 = SN1 和 SN2 !叔鹵代烴 = SN1離去基團：大多數(shù)是鹵素親核試劑：許多親核試劑! 2008 有機化學(xué)5-575.3親核取代反應(yīng)：官能團的

9、轉(zhuǎn)化 2008 有機化學(xué)5-58Y :RXYR+: X親核取代反應(yīng)親核試劑： 是 Lewis 堿 (電子對給體)常帶有負電荷如Na+ 或 K+ 的鹽底物通常是鹵代烴 2008 有機化學(xué)5-59除了在特定的情況下，底物通常不能使烯鹵或芳鹵XCCX親核取代反應(yīng) 2008 有機化學(xué)5-60親核取代反應(yīng)的例子+RX生成醚烷氧基負離子作為親核試劑.O:.R+: XR.O.R 2008 有機化學(xué)5-61例如(CH3)2CHCH2ONa + CH3CH2Br異丁醇(CH3)2CHCH2OCH2CH3 + NaBr乙基異丁基醚 (66%) 2008 有機化學(xué)5-62親核取代反應(yīng)的例子+RX生成酯羧酸根負離子作

10、為親核試劑.O:.RC+: XR.O.RCOO 2008 有機化學(xué)5-63例如OK+CH3(CH2)16CCH3CH2I丙酮，水+KIOCH2CH3CH3(CH2)16C硬脂酸乙酯 (95%)OO 2008 有機化學(xué)5-64親核取代反應(yīng)的例子+RX生成硫醇硫氫根負離子作為親核試劑.S:.H+: XR.S.H 2008 有機化學(xué)5-65例如KSH + CH3CH(CH2)6CH3Br乙醇，水 + KBr2-壬硫醇 (74%)CH3CH(CH2)6CH3SH 2008 有機化學(xué)5-66其核取代反應(yīng)的例子+RX生成腈氰離子作為親核試劑+: XRCN:CN: 2008 有機化學(xué)5-67例如NaCN +

11、 DMSO + NaBr環(huán)戊基腈 (70%)CNBr 2008 有機化學(xué)5-68親核取代反應(yīng)的例子+RX生成疊氮化物疊氮負離子作為親核試劑+: XR.NNN.:+.NNN.:+ 2008 有機化學(xué)5-69例如NaN3 + CH3CH2CH2CH2CH2I2-丙醇-水CH3CH2CH2CH2CH2N3 + NaI疊氮戊烷(52%) 2008 有機化學(xué)5-70親核取代反應(yīng)的例子+RX生成碘代烷碘負離子作為親核試劑+: XR.:I.:I.: 2008 有機化學(xué)5-71NaI 溶解于丙酮； NaCl 和NaBr 不溶于丙酮丙酮+NaICH3CHCH3Br63%例如+NaBrCH3CHCH3I 2008

12、 有機化學(xué)5-725.5離去基團：鹵素的相對反應(yīng)性 2008 有機化學(xué)5-73鹵素的親核取代反應(yīng)活性與消去反應(yīng)活性相同RIRBrRClRF反應(yīng)活性最高反應(yīng)活性最低 2008 有機化學(xué)5-74例如 BrCH2CH2CH2Cl + NaCN當(dāng)1-氯-3-溴丙烷與等摩爾的氰化鈉在乙醇水溶液中反應(yīng)得到一種產(chǎn)物，那么產(chǎn)物是什么？Br 的離去性能較 Cl好 2008 有機化學(xué)5-75例如 BrCH2CH2CH2Cl + NaCNCH2CH2CH2Cl + NaBrCN: 2008 有機化學(xué)5-765.6 親核取代反應(yīng)： SN2 機理 2008 有機化學(xué)5-77許多親核取代反應(yīng)都遵循二級反應(yīng)例如:CH3Br

13、 + HO CH3OH + Br 速率 = kCH3BrHO 推理: 速決步是雙分子反應(yīng) 2008 有機化學(xué)5-78雙分子反應(yīng)機理HO CH3Br+HOCH3Br +一步協(xié)同HOCH3Brd -d - 過渡態(tài) 2008 有機化學(xué)5-798.4SN2 反應(yīng)的立體化學(xué) 2008 有機化學(xué)5-80遵循二級反應(yīng)的親核取代反應(yīng)是立體專一性而且構(gòu)型是翻轉(zhuǎn) 2008 有機化學(xué)5-81構(gòu)型翻轉(zhuǎn)親核試劑進攻離去基團鍵相反的一側(cè) 2008 有機化學(xué)5-82構(gòu)型翻轉(zhuǎn)親核試劑進攻離去基團鍵相反的一側(cè)產(chǎn)物中生成的鍵與反應(yīng)物相反 2008 有機化學(xué)5-83與 NaOH反應(yīng) (乙醇-水)(+)-2-溴辛烷 ()-2-辛醇(

14、)-2-溴辛烷 (+)-2-辛醇立體專一性反應(yīng)指從立體異構(gòu)體的原料生成立體異構(gòu)體的產(chǎn)物 2008 有機化學(xué)5-84例如CHCH3BrCH3(CH2)5CHCH3HO(CH2)5CH3NaOH(S)-(+)-2-溴辛烷(R)-()-2-辛醇 2008 有機化學(xué)5-85例如HBrCH3CH2(CH2)4CH3左邊是(+)-2-溴辛烷的 Fischer投影式，右邊是()-2-辛醇的 Fischer 投影式HOHCH3CH2(CH2)4CH3 2008 有機化學(xué)5-865.7 SN2反應(yīng)是如何發(fā)生的 2008 有機化學(xué)5-87:BrCH.HOCH3(CH2)5H3C 2008 有機化學(xué)5-88:BrC

15、H.HOCH Brd .HO:.d CH3(CH2)5H3CCH3(CH2)5 CH3 2008 有機化學(xué)5-89:BrCH.HOCH Brd .HO:.d CHHO.:BrCH3(CH2)5H3C(CH2)5 CH3CH3(CH2)5 CH3CH3 2008 有機化學(xué)5-905.8SN2 反應(yīng)的立體效應(yīng) 2008 有機化學(xué)5-91SN2 反應(yīng)的速率由立體效應(yīng)左右在離去基團的碳上的擁擠會降低雙分子親核反應(yīng)的速率 2008 有機化學(xué)5-92RBr + LiI RI + LiBr溴代烷分類相對速率CH3Br甲基221,000CH3CH2Br伯鹵1,350(CH3)2CHBr仲鹵1(CH3)3CBr

16、叔鹵太小難以測定SN2 反應(yīng)的反應(yīng)活性 2008 有機化學(xué)5-93SN2 反應(yīng)活性降低CH3BrCH3CH2Br(CH3)2CHBr(CH3)3CBr 2008 有機化學(xué)5-94SN2 反應(yīng)活性降低CH3BrCH3CH2Br(CH3)2CHBr(CH3)3CBr 2008 有機化學(xué)5-95SN2 反應(yīng)的速率由立體效應(yīng)左右在離去基團的相鄰碳上的擁擠也會降低雙分子親核反應(yīng)的速率，其影響稍小些 2008 有機化學(xué)5-96RBr + LiI RI + LiBr溴代烷結(jié)構(gòu)相對速率溴乙烷CH3CH2Br1.0溴丙烷CH3CH2CH2Br0.8溴代異丁烷(CH3)2CHCH2Br0.036溴代新戊烷(CH3

17、)3CCH2Br0.00002SN2 反應(yīng)支鏈的效應(yīng) 2008 有機化學(xué)5-975.9親核試劑和親核性 2008 有機化學(xué)5-98親核試劑很多親核試劑是負離子不是所有的親核試劑都是負離子，也有很多是中性但是所有的親核試劑都是 Lewis 堿.HO:.CH3O:.HS:CN:等.HOHCH3OH.NH3: 2008 有機化學(xué)5-99親核試劑.HOHCH3OH.許多親核取代反應(yīng)的溶劑本身就是親核試劑溶劑解就是指親核試劑本身是溶劑 2008 有機化學(xué)5-100+溶劑解陰離子的取代反應(yīng)RX + :NuRNu + :X溶劑解RX + :NuHRNuH + :X親核取代反應(yīng)發(fā)生 2008 有機化學(xué)5-10

18、1+溶劑解陰離子的取代反應(yīng)RX + :NuRNu + :X溶劑解RX + :NuHRNuH + :XRNu + HX總反應(yīng)的產(chǎn)物 2008 有機化學(xué)5-102RXH+例如: 甲醇解甲醇解是親核取代反應(yīng)時甲醇既作為溶劑又作為親核試劑產(chǎn)物為甲醚.HOCH3:+HOCH3:R+O:CH3R. 2008 有機化學(xué)5-103溶劑從 RX得到的產(chǎn)物水 (HOH) ROH甲醇 (CH3OH) ROCH3乙醇(CH3CH2OH)ROCH2CH3甲酸 (HCOH)乙酸 (CH3COH)溶劑解的典型溶劑ROCCH3OROCHOOO 2008 有機化學(xué)5-104親核性是衡量親核試劑的反應(yīng)活性下表是碘甲烷與各種親核試

19、劑反應(yīng)的比較以甲醇的相對速率為1。 2008 有機化學(xué)5-105親核性排序親核試劑相對速率強 I-, HS-, RS-105好 Br-, HO-, 104RO-, CN-, N3-一般NH3, Cl-, F-, RCO2-103弱 H2O, ROH1非常弱RCO2H10-2 2008 有機化學(xué)5-1061) 堿性2) 溶劑化小負離子在質(zhì)子性溶劑中能夠高度溶劑化大負離子溶劑化程度較低3) 極化許多因素影響親核性 2008 有機化學(xué)5-107親核性排序親核試劑相對速率好 HO, RO104一般RCO2103弱 H2O, ROH1當(dāng)進攻的原子相同時，親核性隨著堿性的增加而增加 2008 有機化學(xué)5-

20、108 1) 堿性2) 溶劑化小負離子在質(zhì)子性溶劑中能夠高度溶劑化大負離子溶劑化程度較低3) 極化許多因素影響親核性 2008 有機化學(xué)5-109親核性排序親核試劑相對速率強 I-105好 Br-104一般Cl-, F-103小負離子的溶劑化的包圍使得其反應(yīng)性降低，而大的負離子溶劑化程度低，親核性較好 2008 有機化學(xué)5-1101) 堿性2) 溶劑化小負離子在質(zhì)子性溶劑中能夠高度溶劑化大負離子溶劑化程度較低3) 極化許多因素影響親核性 2008 有機化學(xué)5-111親核性排序親核試劑相對速率reactivity 強 I-105好 Br-104一般Cl-, F-103易極化的離子其親核性較高因為

21、極化增加了離子的體積 2008 有機化學(xué)5-1125.10SN1反應(yīng)：單分子親核取代反應(yīng) 2008 有機化學(xué)5-113叔鹵代烴SN2反應(yīng)的反應(yīng)性很低但是它們的確能夠進行親核取代反應(yīng) 其機理不同于 SN2反應(yīng) 最常見的例子就是溶劑解反應(yīng) 2008 有機化學(xué)5-114+HBr.:O:HH溶劑解: 叔丁基溴的水解CCH3CH3CH3BrCOH.:CH3CH3CH3 2008 有機化學(xué)5-115溶劑解: 叔丁基溴的水解+HBr.:O:HHC+O:HHBr.:CH3CH3CH3CCH3CH3CH3BrCOH.:CH3CH3CH3 2008 有機化學(xué)5-116溶劑解: 叔丁基溴的水解+O:HHC+O:HH

22、Br.:CH3CH3CH3CCH3CH3CH3Br.:我們關(guān)注的是該反應(yīng)的親核取代 2008 有機化學(xué)5-117溶劑解: 叔丁基溴的水解+O:HHC+O:HHBr.:CH3CH3CH3CCH3CH3CH3Br.:反應(yīng)速率獨立于親核試劑的濃度，遵循一級反應(yīng)速率 = k(CH3)3CBr 2008 有機化學(xué)5-118溶劑解: 叔丁基溴的水解+O:HH+Br.:C+O:HHCH3CH3CH3CCH3CH3CH3Br.:此步驟不是 SN2. 稱為 SN1 反應(yīng) 從(CH3)3CBr的離子化開始 2008 有機化學(xué)5-119速率 = k鹵代烴一級反應(yīng)動力學(xué)表明單分子速決步提出的機理為 SN1, 為sub

23、stitution nucleophilic unimolecular簡稱 2008 有機化學(xué)5-120+Br.:.單分子 慢CCH3CH3CH3Br.:CH3CCH3CH3+ 2008 有機化學(xué)5-121雙分子 快CH3CCH3CH3+O:HHC+O:HHCH3CH3CH3 2008 有機化學(xué)5-122RX碳正離子的形成R+碳正離子的捕獲ROH2+質(zhì)子轉(zhuǎn)移ROH 2008 有機化學(xué)5-123SN1 反應(yīng)的特征一級反應(yīng)動力學(xué): 速率 = kRX單分子速決步碳正離子中間體速率遵循碳正離子的穩(wěn)定性有時觀察到重排反應(yīng)為非立體專一性光學(xué)活性的鹵代烴通常外消旋化 2008 有機化學(xué)5-1245.11碳正

24、離子的穩(wěn)定性與SN1 反應(yīng)速率 2008 有機化學(xué)5-125SN1反應(yīng)的速率由電子效應(yīng)左右碳正離子形成是速決步.碳正離子越穩(wěn)定，其生成的速率越快，單分子親核取代反應(yīng)的速率大 2008 有機化學(xué)5-126RBr在甲酸水溶液中的溶劑解溴代烷類型相對速率CH3Br甲基1CH3CH2Br伯鹵2(CH3)2CHBr仲鹵43(CH3)3CBr叔鹵100,000,000SN1 反應(yīng)的反應(yīng)活性 2008 有機化學(xué)5-127SN1 反應(yīng)性降低CH3BrCH3CH2Br(CH3)2CHBr(CH3)3CBr 2008 有機化學(xué)5-1285.12SN1 反應(yīng)的立體化學(xué) 2008 有機化學(xué)5-129一級反應(yīng)動力學(xué)的親

25、核取代反應(yīng)是非立體專一性 2008 有機化學(xué)5-130SN1 反應(yīng)的立體化學(xué)R-()-2-溴辛烷HCCH3BrCH3(CH2)5(R)-()-2-辛醇 (17%)HCCH3OHCH3(CH2)5CHCH3HO(CH2)5CH3(S)-(+)-2-辛醇 (83%)H2O 2008 有機化學(xué)5-131離子化得到碳正離子；手性中心的三個鍵變成了平面+圖示 2008 有機化學(xué)5-132離去基團屏蔽了碳正離子的一邊；親核試劑進攻其相反方向的速率快+圖示 2008 有機化學(xué)5-133超過 50%少于 50%+圖示 2008 有機化學(xué)5-1345.13SN1 反應(yīng)中的碳正離子重排 2008 有機化學(xué)5-13

26、5由于SN1 反應(yīng)中碳正離子是中間體，重排是可能的 2008 有機化學(xué)5-136例如CH3CHCHCH3BrCH3H2OCH3COHCH2CH3CH3(93%) 2008 有機化學(xué)5-137CH3CHCHCH3CH3CH3CCHCH3CH3例如CH3CHCHCH3BrCH3H2OCH3COHCH2CH3CH3(93%)+H+ 2008 有機化學(xué)5-1385.14溶劑效應(yīng) 2008 有機化學(xué)5-139在極性溶劑中，SN1 反應(yīng)的速率增加 2008 有機化學(xué)5-140溶劑介電常數(shù)相對速率乙酸 61甲醇334甲酸585,000水 78150,000SN1 反應(yīng)性與溶劑極性 2008 有機化學(xué)5-14

27、1R+RXd+ RX d-極性溶劑對RX的能量 影響很小過渡態(tài)能夠被極性溶劑穩(wěn)定 2008 有機化學(xué)5-142R+RX極性溶劑對RX的能量 影響很小過渡態(tài)能夠被極性溶劑穩(wěn)定活化能降低；速率增加d+ RX d- 2008 有機化學(xué)5-143SN2 反應(yīng)在極性非質(zhì)子性溶劑中速率增加非質(zhì)子性溶劑：指不含有類似于 OH 基團.這樣陰離子不易溶劑化，不影響其親核性 2008 有機化學(xué)5-144Table 8.7 SN2 Reactivity vs Solvent溶劑類型相對速率 CH3OH極性質(zhì)子1H2O極性質(zhì)子7DMSO極性非質(zhì)子1300DMF極性非質(zhì)子2800乙腈極性非質(zhì)子5000SN2 反應(yīng)性與溶

28、劑的類型CH3CH2CH2CH2Br + N3 2008 有機化學(xué)5-145SN1 和 SN2反應(yīng)總結(jié) 2008 有機化學(xué)5-146當(dāng).伯 鹵代烴進行親核取代反應(yīng)時， 它們 總是 以 SN2 反應(yīng)進行叔 鹵代烴進行親核取代反應(yīng)時， 它們 總是 以 SN1反應(yīng)進行仲鹵代烴進行親核取代反應(yīng)時， 它們 反應(yīng)是在弱親核試劑存在下 (溶劑解) SN1 反應(yīng) 在好親核試劑存在下 SN2 反應(yīng) 2008 有機化學(xué)5-1475.15取代反應(yīng)和消去反應(yīng)： 競爭性反應(yīng) 2008 有機化學(xué)5-148鹵代烴與 Lewis堿反應(yīng)有兩種不同的方式：取代和消去CCHX+Y:CCYHX:+CC+HYX:+b-消去親核取代 2

29、008 有機化學(xué)5-149對于一個特定的鹵代烴，如何確定其反應(yīng)的路徑？CCHX+Y:CCYHX:+CC+HYX:+b-消去親核取代 2008 有機化學(xué)5-150系統(tǒng)的解決辦法是選擇一個參照點：一個典型的鹵代烴(仲鹵) 與一個典型的 Lewis 堿 (烷氧基負離子).仲鹵代烴與烷氧基負離子的主反應(yīng)是通過E2機理的消去 2008 有機化學(xué)5-151例如CH3CHCH3BrNaOCH2CH3乙醇, 55CCH3CHCH3OCH2CH3CH3CH=CH2+(87%)(13%) 2008 有機化學(xué)5-152CH3CH2O:.BrE2 例如 2008 有機化學(xué)5-153CH3CH2O:.Br SN2例如

30、2008 有機化學(xué)5-154根據(jù)仲鹵代烴與烷氧基負離子的主反應(yīng)是通過E2機理的消去，可以預(yù)測下列情況下取代的比例會增加：1)降低含離去基團碳上的擁擠程度 2008 有機化學(xué)5-155降低含離去基團碳上的擁擠程度會增加取代伯鹵代烴CH3CH2CH2BrNaOCH2CH3乙醇, 55CCH3CH=CH2+CH3CH2CH2OCH2CH3(9%)(91%) 2008 有機化學(xué)5-156但是體積較大的烷氧基負離子有利于 消去即便是伯鹵代烴伯鹵代烴 + 體積大的堿CH3(CH2)15CH2CH2BrKOC(CH3)3叔丁醇, 40C+CH3(CH2)15CH2CH2OC(CH3)3CH3(CH2)15C

31、H=CH2(87%)(13%) 2008 有機化學(xué)5-157根據(jù)仲鹵代烴與烷氧基負離子的主反應(yīng)是通過E2機理的消去，可以預(yù)測下列情況下取代的比例會增加：1)降低含離去基團碳上的擁擠程度2)降低親核試劑的堿性 2008 有機化學(xué)5-158弱堿性的親核試劑增加取代反應(yīng)KCNCH3CH(CH2)5CH3ClpKa (HCN) = 9.1(70%)DMSOCH3CH(CH2)5CH3CN仲鹵代烴 + 弱堿性親核試劑 2008 有機化學(xué)5-159仲鹵代烴 + 弱堿性親核試劑NaN3I(75%)N3弱堿性的親核試劑增加取代反應(yīng)pKa (HN3) = 4.6(更弱的堿) 2008 有機化學(xué)5-160叔鹵代烴

32、的立體阻礙太大，對所有的陰離子親核試劑以消去反應(yīng)為主。只有在溶劑解時取代反應(yīng)才能成為主要反應(yīng)。 2008 有機化學(xué)5-161例如(CH3)2CCH2CH3Br+CH3CCH2CH3OCH2CH3CH3CH2=CCH2CH3CH3CH3C=CHCH3CH3+乙醇, 25C64%36%2M 乙醇鈉的乙醇溶液， 25C1%99% 2008 有機化學(xué)5-1625.16磺酸酯為底物的親核取代反應(yīng) 2008 有機化學(xué)5-163離去基團前面的親核取代反應(yīng)例子中RX中X 均為鹵素鹵素并不是唯一可能離去基團 2008 有機化學(xué)5-164其它 RX 化合物ROSCH3OOROSOOCH3甲磺酸烷酯(mesylat

33、e)對甲苯磺酸烷酯(tosylate)與鹵代烴一樣進行相同的反應(yīng)HOSOHOO硫酸 2008 有機化學(xué)5-165制備(簡寫為 ROTs)ROH+CH3SO2Cl吡啶ROSOOCH3對甲苯磺酸烷酯的制備是將醇與對甲苯磺酰氯反應(yīng)(通常在吡啶的存在下) 2008 有機化學(xué)5-166對甲苯磺酸烷酯能夠進行典型的親核取代反應(yīng)HCH2OTsKCN乙醇-水HCH2CN(86%) 2008 有機化學(xué)5-167最好的離去基團應(yīng)該是弱堿性的 2008 有機化學(xué)5-168離去基團的相對反應(yīng)性離去基團相對速率 共軛酸共軛酸KaF10-5HF3.5 x 10-4 弱酸Cl1HCl107Br10HBr109I102HI1

34、010H2O101 H3O+56TsO105 TsOH600 CF3SO2O 108 CF3SO2OH 106 2008 有機化學(xué)5-169離去基團的相對反應(yīng)性離去基團相對速率 共軛酸共軛酸Ka F10-5HF3.5 x 10-4Cl1HCl107Br10HBr109I102HI1010H2O101 H3O+56TsO105 TsOH600 CF3SO2O 108 CF3SO2OH 106磺酸酯是非常好的離去基團，因為它是非常弱的堿 2008 有機化學(xué)5-170對甲苯磺酸烷酯轉(zhuǎn)化為鹵代烴NaBrDMSO(82%)OTsCH3CHCH2CH3BrCH3CHCH2CH3對甲苯黃酸酯比溴的離去性能好

35、 2008 有機化學(xué)5-171對甲苯磺酸酯能夠控制立體化學(xué)對甲苯磺酸酯的制備不影響手性中心鍵的排列，所以對甲苯磺酸酯的構(gòu)型和光學(xué)活性均不受影響CHH3COHCH3(CH2)5TsCl吡啶CHH3COTsCH3(CH2)5 2008 有機化學(xué)5-172對甲苯磺酸酯能夠控制立體化學(xué)對甲苯磺酸酯經(jīng)過SN2 反應(yīng)得到構(gòu)型完全翻轉(zhuǎn)的產(chǎn)物NuSN2CHH3COTsCH3(CH2)5CHCH3(CH2)5CH3Nu 2008 有機化學(xué)5-1738.15醇與鹵化氫的反應(yīng) 2008 有機化學(xué)5-174仲醇CHH3COHCH3(CH2)5CHH3CBrCH3(CH2)5CHCH3(CH2)5CH3BrHBr87%

36、13%仲醇與鹵化氫反應(yīng)得到構(gòu)型凈翻轉(zhuǎn)的產(chǎn)物因為有外消旋化，所以不是 SN2 2008 有機化學(xué)5-175仲醇CHH3COHCH3(CH2)5CHH3CBrCH3(CH2)5CHCH3(CH2)5CH3BrHBr87%13%最合理的機理是 SN1，碳正離子的前面受到離去基團的屏蔽仲醇與鹵化氫反應(yīng)得到構(gòu)型凈翻轉(zhuǎn)的產(chǎn)物 2008 有機化學(xué)5-176重排OHBrBr+93%7%HBr醇與鹵化氫反應(yīng)有重排發(fā)生 2008 有機化學(xué)5-177重排OHBrBr+93%7%Br Br HBr 2008 有機化學(xué)5-178SN1, SN2, E1和 E2 反應(yīng)CH3XMethylRCH2X1RRCHX2RRR”C

37、X3雙分子反應(yīng)SN1/E1 或 E2SN2 反應(yīng)主要是 SN2 反應(yīng)采用位阻較大的強堿如 (CH3)3CO主要為 E2反應(yīng)采用弱堿如 I, CN, RCO2時主要為 SN2 反應(yīng)采用強堿如RO時主要為 E2 反應(yīng) 無 SN2 反應(yīng)溶劑解時為 SN1/E1, 反應(yīng)，低溫有利于 SN1反應(yīng)采用強堿為RO時主要為 E2 反應(yīng) 2008 有機化學(xué)5-179鹵代烴對取代和消去反應(yīng)的反應(yīng)性鹵代烴的類型SN1SN2E1E2伯鹵否有利否強、位阻大的堿仲鹵在極性溶劑中溶劑解極性非質(zhì)子溶劑，好的親核試劑在極性溶劑中溶劑解強堿叔鹵在極性溶劑中非堿性親核試劑否在溶劑解條件下堿的存在 2008 有機化學(xué)5-180取代和

38、消去反應(yīng)的影響變量反應(yīng)溶劑親核試劑/堿離去基團底物結(jié)構(gòu)SN1非常強的效應(yīng); 極性溶劑弱效應(yīng); 好親核試劑/弱堿強的效應(yīng);好離去基團強的效應(yīng); 3, 烯丙基和芐基底物SN2強的效應(yīng); 極性非質(zhì)子溶劑強的效應(yīng);好親核試劑/弱堿強的效應(yīng);好離去基團強的效應(yīng); 1,烯丙基和芐基底物E1非常強的效應(yīng);極性溶劑弱效應(yīng);弱堿強的效應(yīng);好離去基團強的效應(yīng); 3, 烯丙基和芐基底物E2強的效應(yīng); 極性非質(zhì)子溶劑強的效應(yīng);差親核試劑/強堿強的效應(yīng);好離去基團強的效應(yīng); 3底物 2008 有機化學(xué)5-181鹵代烴的其它反應(yīng) 2008 有機化學(xué)5-182芳鹵代烴 ArX也能進行該反應(yīng)格氏試劑（Grignard Rea

39、gents）RX + MgRMgX鹵代烴與金屬鎂反應(yīng)乙醚和四氫呋喃（THF）是制備格氏試劑的常用溶劑 2008 有機化學(xué)5-183例如乙醚10C(96%)Br+ Mg乙醚35CMgBr(95%)Cl+ MgMgCl 2008 有機化學(xué)5-184Dr. Wolfs CHM 201 & 20214-15RX + Mg格氏試劑的生成機理RX+ Mg+R+XRMg+Mg+X 2008 有機化學(xué)5-185Dr. Wolfs CHM 201 & 20214-16I Br Cl FRX ArX鹵代烴與金屬鎂的反應(yīng)活性 2008 有機化學(xué)5-186有些基團不能在下列情況下存在：溶劑用于制備格氏試劑的鹵代烴與格

40、氏試劑反應(yīng)的物質(zhì)格式試劑的禁忌 2008 有機化學(xué)5-187任何含有 OH、SH、 NH 的基團的化合物禁忌基團因此不能使用 H2O、 CH3OH、CH3CH2OH等為溶劑不能從含有這些基團的鹵代烴如HOCH2CH2Br制備格氏試劑 2008 有機化學(xué)5-188芳鹵代烴 ArX也能進行上述反應(yīng)有機鋰化合物RX + 2LiRLi + LiX鹵代烴與金屬鋰反應(yīng)制備有機鋰 2008 有機化學(xué)5-189例如(CH3)3CCl + 2Li乙醚10C(CH3)3CLi + LiCl(75%)Br+ 2Li乙醚35CLi+ LiBr(95-99%) 2008 有機化學(xué)5-190有機鋰的生成機理RX + Li

41、RX+ Li+R+XLiRLi 2008 有機化學(xué)5-191格氏試劑和有機鋰的應(yīng)用 2008 有機化學(xué)5-192有機鋰和格氏試劑作為堿 2008 有機化學(xué)5-193堿RMHORRHORM+dd+格氏試劑 (M = MgX) 和有機鋰 (M = Li) 都是強堿 2008 有機化學(xué)5-194例如(100%)+ H2O+LiOHCH3CH2CH2CH2LiCH3CH2CH2CH3水筆丁烷的酸性強 2008 有機化學(xué)5-195例如MgBr(100%)+ CH3OH+CH3OMgBr甲醇比苯的酸性強 2008 有機化學(xué)5-196一些碳氫化合物的酸性碳氫化合物pKa(CH3)3CH71CH3CH362C

42、H4 60乙烯 45苯 43氨 36乙炔 26水 16碳氫化合物是非常弱的酸它們的共軛堿是特別強的堿因此格氏試劑和有機鋰是強堿 2008 有機化學(xué)5-197乙炔格氏試劑可用酸堿反應(yīng)制備CH3CH2MgBr+CH3CH3強酸弱酸HCCHHCCMgBr+ 2008 有機化學(xué)5-198格氏試劑的應(yīng)用：合成醇 2008 有機化學(xué)5-199格氏試劑與羰基化合物反應(yīng)制備醇RMgXCOMgX+dd+RCORCOHH3O+乙醚 2008 有機化學(xué)5-200甲醛 生成伯醇 其它醛 生成仲醇酮 生成叔醇酯 t生成叔醇格氏試劑與下列化合物反應(yīng): 2008 有機化學(xué)5-201格氏試劑與甲醛反應(yīng)RMgXCOMgX+dd

43、+RCORCOHH3O+乙醚HHHHHH 2008 有機化學(xué)5-202例如乙醚ClMgMgClCOHHCH2OMgClH3O+CH2OH(64-69%) 2008 有機化學(xué)5-203格氏試劑與醛反應(yīng)RMgXCOdd+RCORCOHH3O+乙醚HRHRHRMgX+ 2008 有機化學(xué)5-204例如乙醚MgCOH3CHH3O+(84%)CH3(CH2)4CH2BrCH3(CH2)4CH2MgBrCH3(CH2)4CH2CHCH3OMgBrCH3(CH2)4CH2CHCH3OH 2008 有機化學(xué)5-205格氏試劑與酮反應(yīng)RMgXCOMgX+dd+RCORCOHH3O+乙醚RRRRRR 2008 有機化學(xué)5-206例如乙醚MgH3O+(62%)CH3ClCH3MgClOCH3ClMgOCH3HO 2008 有機化學(xué)5-207反應(yīng)方式與格氏試劑相同有機鋰的應(yīng)用：醇的合成 2008 有機化學(xué)5-208例如(76%)H2CCHLi+CHO1. 乙醚2. H3O+CH2CHCHOH 2008 有機化學(xué)5-209乙炔醇的合成 2008 有機化學(xué)5-210CHCH3(CH2)3C+CH3CH2MgBrCMgBrCH3(CH2)3C+CH3CH3乙醚1. H2CO2. H3O+CCH2OHCH3(CH2