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文檔簡介
關于鹵代烷與有機化合物第一頁,共三十九頁,2022年,8月28日第二頁,共三十九頁,2022年,8月28日按鹵素所連烴基結構不同,可分為
飽和鹵代烴MeI,n-BuCl,BrCH2CH2Br
不飽和鹵代烴CH2=CHCl,CH2=CHCH2Br
鹵代芳烴PhCl按分子中所含鹵素的數(shù)目又可分為一鹵代烴PhCH2Br
二鹵代烴CH2Cl2
多鹵代烴CBr4,C6H6Cl6(六六六)按照鹵素所連的碳原子的類型不同,又可以分為鹵甲烷CH3X
一級鹵代烴RCH2X
二級鹵代烴R2CHX
三級鹵代烴R3CX第三頁,共三十九頁,2022年,8月28日碳鹵鍵的特點成鍵軌道CspXsp33等性雜化不等性雜化C—HC—FC—CC—ClC—BrC—I110139154176194214(pm)5.1鹵代烷的可極化性和誘導效應
極性共價鍵,成鍵電子對偏向X.鍵長1.
結構第四頁,共三十九頁,2022年,8月28日
(1)偶極矩
一鹵代烷偶極矩較大,是極性分子。化合物(D)CH3-F1.82CH3-Cl1.94CH3-Br1.79CH3-I1.642.物理性質第五頁,共三十九頁,2022年,8月28日
(2)沸點
RH<RF<RCl<RBr<RI(這種比較實際上很不公平,因為分子量和分子大小相差太大)分子大小類似的RBr與RCH3
比較,RBr>>RCH3
(3)溶解度
所有的鹵代烴均不溶于水,易溶于乙醇、乙醚等有機溶劑。
(4)密度
一氟代烴、一氯代烴的密度小于1,其它鹵代烴的密度大于1。可極化性-見下頁(p92-93)第六頁,共三十九頁,2022年,8月28日
(5)可極化性
一個極性化合物,在外電場的影響下,分子中的電荷分布可產生相應的變化,這種變化能力稱為可極化性。影響可極化性的因素:*原子核對電子控制弱,可極化性大。所以同一族由上至下可極化性增大。同一周期由左至右可極化性減小。*孤電子對比成鍵電子對可極化性大。*弱鍵比強鍵可極化性大。*處于離域狀態(tài)時比處于定域狀態(tài)時可極化性增大。鹵代烷可極化性次序為:RI>RBr>RCl>RF可極化性大的分子沸點高,且易發(fā)生化學反應。第七頁,共三十九頁,2022年,8月28日在多原子分子中,共價鍵的極性,不僅存在于相連兩原子之間,而且影響到分子中不直接相連的部分,即電子云分布發(fā)生的變化不再局限于直接相連的兩原子間,而可以沿著分子鏈進行傳遞。這種鍵電子的偏移,稱為誘導效應(Inductiveeffect,用I表示)
吸電子誘導效應(-I):鹵素、硝基、氰基、羥基等給電子誘導效應(+I):烷基等誘導效應(Inductiveeffect)第八頁,共三十九頁,2022年,8月28日5.2
一鹵代烷的化學反應親核取代反應(NucleophilicSubsititution)消去反應(Elimination)還原反應(Reduction)第九頁,共三十九頁,2022年,8月28日1.
親核取代反應(NucleophilicSubstitution---SN)RCH2–L+Nu:
RCH2–Nu+L:中心碳原子底物(進攻基團)親核試劑產物離去基團受進攻的對象一般是負離子或帶孤電子對的中性分子例子:CH3-I+OH-CH3-OH+I-通式:第十頁,共三十九頁,2022年,8月28日親核試劑:負離子:中性分子:OH-,OR-,SH-,CN-
H2O,ROH,NH3,RNH2RX+NaOR’ROR’+NaXKSHRSH+KXNaCNRCN+NaXRX+H2OROH+HXR’OHROR’+HXNH3RNH2+HX溶劑解(solvolysis)鹵代烷是制備其它有機物的主要原料因此工業(yè)上---RCl實驗室---RBr第十一頁,共三十九頁,2022年,8月28日定義:有機化合物分子中的原子或原子團被親核試劑取代的反應稱為親核取代反應。反應包括中心碳原子與離去基團相連的鍵斷裂,進攻基團(親核試劑)和中心碳原子構成新鍵。第十二頁,共三十九頁,2022年,8月28日更多例子:第十三頁,共三十九頁,2022年,8月28日第十四頁,共三十九頁,2022年,8月28日2.
消去反應(Elimination---E)定義:鹵代烷失去一分子鹵化氫,生成稀烴的反應稱為鹵代烷的消去反應或消除反應或-消除反應。CH3-CH2XCH2=CH2+HX堿例子:第十五頁,共三十九頁,2022年,8月28日又例---產物取向問題:
-消除反應中,主要產物為:從含氫較少的-碳上消去氫原子,生成取代基較多的烯烴----扎依采夫規(guī)則(Zaitsev)。區(qū)域選擇性----regioselectivity第十六頁,共三十九頁,2022年,8月28日通式:R-H還原劑R-XRX被還原的難易:RI(易)>RBr>RCl(難)(1)酸性還原劑:HI,Zn+HClCH3(CH2)14CH2ICH3(CH2)14CH3Zn+HCl3.還原反應(制備純粹烷烴)第十七頁,共三十九頁,2022年,8月28日RX(orArX)H2/Pd*RH(orArH)*PdC,Ni,Pt(2)中性還原劑催化氫化
用催化氫化法使碳與雜原子(O、N、X)之間的鍵斷裂,形成C-H鍵,稱為催化氫解。苯甲型(芐型)化合物特別容易發(fā)生催化氫解。H2/PdC*OH,NH290%第十八頁,共三十九頁,2022年,8月28日(i)硼氫化鈉(NaBH4)溫和還原劑(CH3)3CX
(CH3)3CHNaBH4特點:還原能力差,選擇性好。范圍:RX,醛、酮、酰鹵、酸酐。注意:必須在堿性水溶液中進行。(3)堿性還原劑第十九頁,共三十九頁,2022年,8月28日(ii)氫化鋰鋁(LiAlH4)強還原劑LiAlH4CH3(CH2)6CH2BrCH3(CH2)6CH3特點:還原能力強,選擇性差。范圍:孤立C=C不被還原。3oRX消除為主。
CH3X>1oRX>2oRX注意:必須在無水介質中進行。LiAlH4+H2OLiOH+Al(OH)3+H2第二十頁,共三十九頁,2022年,8月28日還原機理LiAlH4Li++-AlH4(提供H-試劑)第二十一頁,共三十九頁,2022年,8月28日定義:
金屬與碳直接相連的一類化合物稱為有機金屬化合物。2.常見類型5.3
有機金屬化合物(CH3)2CuLi
二甲基銅鋰CH3Li
甲基鋰CH3CH2MgCl氯化乙基鎂(格氏試劑-Grignard)(CH3CH2)2Cd二乙基鎘3.命名:負離子名稱(鹵素或者氫)+烷基數(shù)目+烷基名稱+金屬
氯化(一)乙基鎂
氫化三丁基錫碳——金屬鍵是極化的,即:C-——M+因此,是碳負離子的潛在來源(n-Bu)3SnH三正丁基錫烷
離子鍵型:Na,K等十分活波的金屬烷基化合物;極性共價鍵型:Li,Mg,Al等金屬性稍低的金屬烷基化合物;共價鍵型:Pb,Sn,Cd,Ti,Hg等金屬性較差的金屬烷基化合物;第二十二頁,共三十九頁,2022年,8月28日4.制備格氏試劑的制備第二十三頁,共三十九頁,2022年,8月28日第二十四頁,共三十九頁,2022年,8月28日否則,會發(fā)生偶聯(lián)反應:第二十五頁,共三十九頁,2022年,8月28日與O2的反應RMgX+O2ROOMgX2ROMgXRMgX注意:格氏試劑與O2、H2O的副反應。與H2O的反應RMgX+HOHRH+HOMgX應用:可在分子中引入同位素RMgX+D2ORD+Mg(OD)X第二十六頁,共三十九頁,2022年,8月28日其它含活潑氫的化合物也能發(fā)生同樣的反應。因此,制備格氏試劑應在無氧、無水、無活潑氫的條件下進行。第二十七頁,共三十九頁,2022年,8月28日+C4H9Li+C4H9I有機鋰試劑的制備但是:第二十八頁,共三十九頁,2022年,8月28日有機鎘試劑的制備2RMgX+CdCl2R2Cd+2ClMgXRLi+CuXRLi+RCuRCu+LiXR2CuLi二烴基銅鋰的制備第二十九頁,共三十九頁,2022年,8月28日定義:把兩個分子結合在一起的反應稱為偶聯(lián)反應。(是增長碳鏈的重要方法)有機金屬化合物的反應
——偶聯(lián)反應第三十頁,共三十九頁,2022年,8月28日醚80%SNi第三十一頁,共三十九頁,2022年,8月28日第三十二頁,共三十九頁,2022年,8月28日有機金屬化合物的反應
——與活潑氫反應金屬的正電性愈高,反應活性愈大,其活性順序為:
RK>RNa>RLi>R2CuLi>RMgX>R3Al>R2Zn>R2Cd>R2Hg>R3B第三十三頁,共三十九頁,2022年,8月28日有機金屬化合物的反應
——與O2,CO2反應↓制備羧酸的重要方法第三十四頁,共三十九頁,2022年,8月28日有機金屬化合物的反應
——與鹽的交換反應有機金屬化合物與鹽發(fā)生交換反應,得到另一個金屬有機化合物和另一個鹽。例如:反應的推
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