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第五章 卤 代 烃

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2.与金属钠的反应(Wurtz 武兹反应)

2R—X + 2 Na R—R + 2NaX

此反应可用来从卤代烷制备含偶数碳原子,结构对称的烷烃(只适用于同一伯 卤代烷,不同烷基无实用价值)。 3.与金属锂反应

卤代烷与金属锂在非极性溶剂(无水乙醚、石油醚、苯)中作用生成有机锂化 合物:

C4H9X + 2 Li

石油醚C4H9Li + LiX

1)有机锂的性质与格氏试剂很相似,反应性能更活泼,遇水、醇、酸等即分 解。故制备和使用时都应注意被免。

2)有机锂可与金属卤化物作用生成各种有机金属化合物。 3)重要的有机锂试剂 二烷基铜锂(一个很好的烷基化剂)。

制备:

用途:制备复杂结构的烷烃′

无水乙醚2RLi + CuIR2CuLi + Li I二烷基铜锂 R2CuLi + R X′R、3°、2° 可是1°R X′最好是1°R R + RCu + LiX′RCH=CHX也可是不活泼的卤代烃如

例如:

(CH3)2CuLi + CH3(CH2)3CH2I

CH3(CH2)4CH3 + CH3Cu + LiI98%CH375%(CH3)2CuLi +Cl+ CH3Cu + LiCl

(CH3CH2CH-)2CuLiCH3

CH3(CH2)3CH2BrCH3CH2CHCH2CH2CH2CH2CH3CH33-甲基辛烷84%

此反应叫做科瑞(Corey)—— 郝思(House)合成法。 (四)卤代烷的还原反应

卤代烷可以被还原为烷烃,还原剂采用氢化锂铝。反应只能在无水介质中进行。

R X + LiAlH4 CHCH3Cl+ LiAlD4R HTHFDCHCH379%光学活性

§ 5.3 亲核取代反应历程

卤代烷的亲核取代反应是一类重要反应,由于这类反应可用于各种官能团的

转变以及碳碳键的形成,在有机合成中具有广泛的用途,因此,对其反应历程的 研究也就比较充分。

在亲核取代反应中,研究得最多的是卤代烷的水解,在反应的动力学、立体化 学,以及卤代物的结构,溶剂等对反应速度的影响等都有不少的资料。根据化学动 力学的研究及许多实验表明,卤代烷的亲核取代反应是按两种历程进行的。即双分 子亲核取代反应(SN2反应)和单分子亲核取代反应(SN1反应)。 5.3.1 双分子亲核取代反应(SN2

反应)

实验证明:伯卤代烷的水解反应为SN2历程。

- RCH2Br + OHRCH2OH + Br - -V = K[ RCH2Br ] [ OH ]V =水解速度K =水解常数

因为RCH2Br的水解速率与RCH2Br和OH的浓度有关,所以叫做双分子亲核取代

-

反应(SN2反应)。 1.反应机理

一不完成(新键的形成和旧键的断裂同步进行),无中间体生成,经过一个 不稳定的“过渡态”。 H HO +HCBrδδHO C Br……HHHOCHH+ Br H

HH过渡态

其反应过程中的轨道重叠变化如下图所示:

HHO HHCBrHOHCHHHBrHOCHH+Br

SN2反应成键过程中轨道转变示意图 2.SN2反应的能量变化

SN2反应机理的能量变化可用反应进程 — 位能曲线图表示如下:

δδ[ HO CH…3 Br ]…EHCH3OH + Br

位能

HO+CH3Br反应进程SN2反应进程中的能量变化

3.SN2反应的立体化学

1) 异面进攻反应(Nu-从离去基团L的背面进攻反应中心)。

Nu- CδδNu C L……Nu C + L -

2) 构型翻转(产物的构型与底物的构型相反——瓦尔登Walden转化)。 例如:

HO+

实例说明,通过水解反应,手性中心碳原子的构型发生了翻转。根据大量立 体化学和动力学研究材料,可以得出下面的结论:按双分子历程进行亲核取 代反应,总是伴随着构型的翻转。也就是说,完全的构型转化往往可作为双 分子亲核取代反应的标志。

C6H13HCH3αCBrSN2C6H13HOCHCH3( ) - 2 -辛醇α= 9.9+ Br( ) - 2 -溴辛烷= 34.25.3.2 单分子亲核取代反应(SN1反应)

实验证明:3°RX CH2=CHCH2X 苄卤的水解是按SN1历程进行的。

CH3

CH3CBr+ OH-CH3CH3CH3COHCH3+ Br-

V = K(CH 3 3) C - Br

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