卤代烃08药学.pptx

卤代烷多是卤代烷多是毒性毒性化合物，如氯仿、四氯化碳，虽为化合物，如氯仿、四氯化碳，虽为实验室溶剂，但已被环保组织列入实验室溶剂，但已被环保组织列入致癌致癌黑名单。黑名单。用作医药的更少，下列两种，性质稳定，无毒副作用作医药的更少，下列两种，性质稳定，无毒副作用。用。主要内容主要内容第一节第一节 卤代烷的分类和命名卤代烷的分类和命名第二节第二节 卤代烷的结构卤代烷的结构第三节第三节 卤代烷的物理性质卤代烷的物理性质第四节第四节 卤代烷的化学反应卤代烷的化学反应一、分类一、分类 （一）按（一）按R种类分种类分（二）（二）按按X X数分数分第一节第一节 分类和命名分类和命名（三）（三）按按X X所连的碳原子分所连的碳原子分(二二)、命名、命名(普通命名法普通命名法;俗名俗名;系统命名法系统命名法)1 普通命名法普通命名法:卤（代）某烃或某烃基卤。卤（代）某烃或某烃基卤。CHCl3 三氯甲烷三氯甲烷(氯仿氯仿)C2H5Cl 氯乙烷氯乙烷(乙基氯乙基氯)CH2=CHCl 氯乙烯氯乙烯(乙烯基氯乙烯基氯)选选母母体体：烃烃作作母母体体，将将X和和烃烃中中的的支支链链一一样样作作为为取代基来命名取代基来命名编号：根据最低序列原则将主链编号编号：根据最低序列原则将主链编号当当烷烷基基与与卤卤素素同同时时取取代代时时，按按取取代代基基代代位位次次代代数数最小原则最小原则2.系统命名：系统命名：当烷基和卤素相同编号时，优先考虑烷基。当烷基和卤素相同编号时，优先考虑烷基。双键与卤素共存时双键与卤素共存时,双键编号最小双键编号最小卤代芳烃：卤素取代芳环氢时，以芳烃作母体卤代芳烃：卤素取代芳环氢时，以芳烃作母体.1、碳卤键的特点碳卤键的特点 CH CC CF CCl CBr C I 110 154 139 176 194 214 （pm）第二节第二节 卤代烷的结构卤代烷的结构2、键长、键长由于成键原子电负性不同，电子云沿键链（包括由于成键原子电负性不同，电子云沿键链（包括键键和和键）按一定方向移动的效应；或者是键的极性通键）按一定方向移动的效应；或者是键的极性通过键链过键链依次诱导传递依次诱导传递的效应，称为诱导效应的效应，称为诱导效应（Inductive effects），通常用），通常用“I”表示。表示。3、诱导效应（诱导效应（inductive effect）：诱导效应分为：诱导效应分为：正电效应（正电效应（斥斥电子效应）与负电效应（吸电子效应）电子效应）与负电效应（吸电子效应）吸电子诱导效应吸电子诱导效应-I-I效应效应比较标准比较标准I=0I=0斥电子诱导效应斥电子诱导效应 I I效应效应CH3CH2CH2Cl产生原因：产生原因：成键原子的电负性不同成键原子的电负性不同。本本 质：质：极性共价键产生的电场引起邻近价极性共价键产生的电场引起邻近价键电荷的偏移。键电荷的偏移。特特 点：点：沿碳链传递，随碳链增长而迅速沿碳链传递，随碳链增长而迅速减弱或消失。减弱或消失。比较标准：比较标准：以以 H 原子为标准原子为标准诱导效应的相对强弱诱导效应的相对强弱-NO2 -CN F -Cl Br -I-OCH3 -CCH -NHCOCH3 -C6H5 -CH=CH2 -H -CH3 -C2H5 -CH(CH3)2-C(CH3)31.熔点熔点2.沸点沸点3.溶解度溶解度:所有的卤代烃均不溶于水。所有的卤代烃均不溶于水。4.密度密度 :一氟代烃、一氯代烃的密度小于一氟代烃、一氯代烃的密度小于1，其它卤代烃的密度大于其它卤代烃的密度大于1。第三节第三节 卤代烷的物理性质卤代烷的物理性质 CH3F CH3Cl CH3Br CH3I CH3H1H-NMR（）4.3 3.2 2.2 2.2 0.83诱导效应是具有加和性的，随着碳上取代的卤原子增多，去诱导效应是具有加和性的，随着碳上取代的卤原子增多，去屏蔽效应也越大：屏蔽效应也越大：CHCl3 CH2Cl2 CH3Cl1H-NMR （）7.3 5.3 3.1诱导效应沿单键传递，其影响随距离的增加而减少，去屏蔽诱导效应沿单键传递，其影响随距离的增加而减少，去屏蔽作用下降：作用下降：CH2CH2CH2X 1H-NMR（）1.031.08 1.241.55 2.164.4 C-F 1000cm-11 350 cm-1（极强）（极强）C-Cl 600cm-1850 cm-1（强）（强）C-Br 500cm-1700 cm-1（强）（强）C-I 4 85cm-1610 cm-1（强）（强）红外光谱：红外光谱：CX键伸缩振动的吸收峰位置随着卤素原子量键伸缩振动的吸收峰位置随着卤素原子量的增加而减小，的增加而减小，分别为：分别为：第四节第四节 化学反应化学反应-消除反应消除反应金属反应金属反应亲核取亲核取代代一一 、亲核取代、亲核取代反应反应 (Nucleophilic Substitution Reaction)1 常见的常见的 亲核取代反应亲核取代反应1）水解：）水解：(为什么?)2）氨解：）氨解：因为生成的伯胺仍是一个亲核试剂，它可以继续与因为生成的伯胺仍是一个亲核试剂，它可以继续与卤代烷作用，生成仲胺或叔胺的混合物，故反应要卤代烷作用，生成仲胺或叔胺的混合物，故反应要在过量氨在过量氨(胺胺)的存在下进行。的存在下进行。3）醇解）醇解:该法是合成不对称醚的常用方法，称为该法是合成不对称醚的常用方法，称为 Williamson(威廉逊威廉逊)合成法。该法也常用于合成硫醚或芳醚。合成法。该法也常用于合成硫醚或芳醚。该法以伯卤烷效果最好，仲卤烷效果较差，不能使用该法以伯卤烷效果最好，仲卤烷效果较差，不能使用叔卤烷，因为叔卤烷易发生消除反应生成烯烃。叔卤烷，因为叔卤烷易发生消除反应生成烯烃。卤代醇在碱性条件下，可以生成环醚。卤代醇在碱性条件下，可以生成环醚。4）氰解：）氰解：该反应的重要意义除可增长碳链外，还可以通过氰该反应的重要意义除可增长碳链外，还可以通过氰基转化为基转化为COOH、CONH2等官能团。等官能团。5）生成硫醇）生成硫醇6）卤素交换反应：）卤素交换反应：NaBr与与NaCl不溶于丙酮，而不溶于丙酮，而NaI却溶于丙酮，从而却溶于丙酮，从而有利于反应的进行。有利于反应的进行。7）与硝酸银作用：）与硝酸银作用：活性顺序：活性顺序：RI RBr RCl u进攻试剂是负离子进攻试剂是负离子:HO-,RO-,HS-,CN-,NO3-RX+NaOH ROH+NaXRX+RONa ROR+NaX RX+NaCN RCN+NaXRX+AgNO3 RONO2+AgXu进攻试剂是有未共用电子对的中性分子进攻试剂是有未共用电子对的中性分子:RX+NH3 RNH2+HX 此外，由于此外，由于 NaI 溶于丙酮，所以溶于丙酮，所以RCl+NaI RI+NaCl 反应级数反应级数一级反应：反应速度只取决于一种化合物浓一级反应：反应速度只取决于一种化合物浓度的反应度的反应 v=k A二级反应：反应速度取决于两种化合物浓度二级反应：反应速度取决于两种化合物浓度的反应的反应 v=k A B2 亲核取代反应机理亲核取代反应机理(1)、双分子亲核取代反应、双分子亲核取代反应 (SN2Substitution Nucleophilic)：反应机理：反应机理：以以CH3Br的碱性水解为例的碱性水解为例由此可见，这是一个动力学二级反应。其反应速率由此可见，这是一个动力学二级反应。其反应速率与溴甲烷和碱的浓度成正比。与溴甲烷和碱的浓度成正比。过渡态出现了形式上的过渡态出现了形式上的“五价碳五价碳”原子，该原子，该“五价碳五价碳”可看成为可看成为sp2杂化，三个正常共价键在同一平面，杂化，三个正常共价键在同一平面，两个部分共价键在平面的两侧，此时，各个原子或基两个部分共价键在平面的两侧，此时，各个原子或基团之间的排斥作用最小，有利于过渡态的形成。团之间的排斥作用最小，有利于过渡态的形成。OH-从离去基团溴原子的背面进攻中心碳原子，从离去基团溴原子的背面进攻中心碳原子，受溴原子的电子效应和空间效应的影响最小。受溴原子的电子效应和空间效应的影响最小。中心碳原子与五个其中心碳原子与五个其他原子或基团相连接，他原子或基团相连接，由于较为拥挤，导致由于较为拥挤，导致其断键，使中心碳原其断键，使中心碳原子恢复子恢复sp3杂化。杂化。过渡态的特点：电荷分散过渡态的特点：电荷分散HOBrCO键尚未完全形成，键尚未完全形成，CBr也未完全断裂也未完全断裂 SN2反应的能量变化曲线如下图所示：反应的能量变化曲线如下图所示：由图可见，在由图可见，在SN2反应反应中，新键的形成和旧键中，新键的形成和旧键的断裂是同时进行的，的断裂是同时进行的，是一个一步完成的反应。是一个一步完成的反应。（2）、）、SN2反应的立体化学：反应的立体化学：SN2反应的立体化学特征：构型反转反应的立体化学特征：构型反转(亦称亦称Walden转化转化)。S R（3）、单分子亲核取代反应）、单分子亲核取代反应(SN1)反应机理：反应机理：以以(CH3)3CBr的碱性水解为例：的碱性水解为例：这是一个动力学一级反应，其反应速率只于叔丁基溴这是一个动力学一级反应，其反应速率只于叔丁基溴的浓度有关。单分子亲核取代反应是分步进行的：的浓度有关。单分子亲核取代反应是分步进行的：第一步第一步：第二步：第二步：过渡态过渡态中间体中间体(carbonium ion)SN1反应的能量变化曲线如下图所示：反应的能量变化曲线如下图所示：活化能大活化能大活化能小活化能小（4）、碳正离子的结构和相对稳定性）、碳正离子的结构和相对稳定性R3C+R2CH+RCH2+CH3+稳定性（稳定性（why?)叔叔(3o)仲仲(2o)伯伯(1o)空轨道空轨道(CH3)3C+(CH3)2CH+CH3CH2+CH3+-p-p 超共轭超共轭当当 C-H键与键与 键（或键（或p电子轨道）处于共轭位置时，电子轨道）处于共轭位置时，也会也会 产生电子的离域现象，这种产生电子的离域现象，这种C-H键键 电子的离电子的离域现象叫做域现象叫做超共轭效应。超共轭效应。在超共轭体系中，电子偏转的趋向用弧型箭头表示在超共轭体系中，电子偏转的趋向用弧型箭头表示-超共轭超共轭-p 超共轭超共轭超共轭效应超共轭效应甲基的给电子诱导效应使正电荷得甲基的给电子诱导效应使正电荷得到分散，使体系稳定到分散，使体系稳定,更多甲基给更多甲基给电子的叔丁基正离子就更稳定电子的叔丁基正离子就更稳定电子效应：有利于正电荷分散的取代基使碳正离电子效应：有利于正电荷分散的取代基使碳正离子稳定。子稳定。空间效应：当碳与三个大的基团相连时，有利于空间效应：当碳与三个大的基团相连时，有利于碳正离子的形成。碳正离子的形成。几何形状的影响：几何形状的影响：（CH3)3CBr相对相对速度速度1 10-3 10-6 10-11影响碳正离子稳定性的因素影响碳正离子稳定性的因素(5)SN1反应中的碳正离子重排：反应中的碳正离子重排：如：如：2,2-二甲基二甲基-3-溴丁烷的醇解：溴丁烷的醇解：重排产物重排产物消除产物消除产物甲基迁移重排甲基迁移重排伯正碳离子伯正碳离子 叔正碳离子叔正碳离子甲基迁移甲基迁移93%氢迁移氢迁移（6）、）、SN1反应的立体化学：反应的立体化学：SN1反应的立体化学较为复杂，在正常情况下，若中心反应的立体化学较为复杂，在正常情况下，若中心碳原子为碳原子为手性碳原子手性碳原子，由于，由于C+离子采取离子采取sp2平面构型，平面构型，亲核试剂将从两边机会均等的进攻亲核试剂将从两边机会均等的进攻C+离子的两侧，将离子的两侧，将得到外消旋化合物。得到外消旋化合物。然而，然而，100%的外消旋化是很少见的，的外消旋化是很少见的，经常是外消旋化伴随着构型反转，经常是外消旋化伴随着构型反转，且且构型反转要多些（？）构型反转要多些（？）。（7）、亲核取代反应的离子对理论）、亲核取代反应的离子对理论说明：一个亲核反应并不是完全按照说明：一个亲核反应并不是完全按照SN1 历程或历程或SN2历历程反应进行，可能同时发生两种反应，具体按哪种历程反应进行，可能同时发生两种反应，具体按哪种历程进行受很多因素的影响。程进行受很多因素的影响。紧密离子对紧密离子对松散离子对松散离子对正碳离子正碳离子此时进攻得构型此时进攻得构型转化产物转化产物 SN2 此时进攻产物构此时进攻产物构型转化占多数型转化占多数此时进攻得消此时进攻得消旋产物旋产物 SN1 旋光体旋光体95%外消旋化外消旋化较稳定的碳正离子较稳定的碳正离子40%水水-丙酮丙酮温斯坦温斯坦(S.Winstein)离子对机理离子对机理中间体碳正离子越稳定，消旋产物比例越高中间体碳正离子越稳定，消旋产物比例越高(SN1 方式反应比例高方式反应比例高)3、影响亲核反应速度的因素、影响亲核反应速度的因素（1）烷基结构的影响）烷基结构的影响（2）离去基团的影响）离去基团的影响（3）溶剂的影响）溶剂的影响（4）试剂亲核性的影响）试剂亲核性的影响RCH3CH3CH2(CH3)2CH(CH3)3C相对速度相对速度3010.020RCH3CH2CH3CH2CH2(CH3)2CHCH2(CH3)3CCH2相对速度相对速度1.00.820.0360.000012（1）烷基结构的影响）烷基结构的影响A A 烷基结构对烷基结构对S SN N2 2的影响的影响 CH3X 1o RX 2o RX 3o RXR-Br +I-RI +Br-卤代烷卤代烷SN2反应的活性反应的活性伯卤代烷伯卤代烷叔卤代烷叔卤代烷碳上有分支的伯卤代烷碳上有分支的伯卤代烷甲基甲基 烷基结构对烷基结构对SN2反应影响的原因解释反应影响的原因解释对于同类型的卤代烷，对于同类型的卤代烷，-碳上的分支越多，碳上的分支越多，SN2反反应越不易发生。应越不易发生。除除碳上的支链情况影响反应速度外，碳上的支链情况影响反应速度外，碳上的碳上的支链情况也影响反应速度。支链情况也影响反应速度。碳上连有的支链越多，碳上连有的支链越多，SN2反应越不易发生。反应越不易发生。CH3X 1o RX 2o RX 3o RX烷基结构对烷基结构对SN2的影响小结的影响小结 3o RX 2o RX 1o RX CH3XR-Br +H2O R-OH +HBrB 烷基结构对烷基结构对SN1的影响的影响SN1反应速度反应速度R相对速度相对速度CH31.0CH3CH21.7(CH3)2CH45(CH3)3C108 几种溴代烷几种溴代烷R-Br在水中反应的相对速率在水中反应的相对速率碳正离子的稳定性碳正离子的稳定性 3 2 1 CH3+由于由于水的亲核性非常弱，所以用水作为亲核试剂的反应水的亲核性非常弱，所以用水作为亲核试剂的反应 是是SN1的的。上表反映出。上表反映出SN1反应的活性次序。反应的活性次序。SN23 2 1 CH3XSN1 结论结论 CH3X RCH2X R2CHX R3CX SN2 SN2 SN1，SN2 SN1 SN2相对相对速度速度 1 40 120SN1：C+稳定稳定 SN2：过渡态稳定：过渡态稳定烯丙型、苯甲烷型卤代烷是烯丙型、苯甲烷型卤代烷是1oRX,但其但其SN1和和SN2反应反应都很易进行。都很易进行。RX CH3X CH3CH2X CH2=CHCH2X苯型、乙烯型卤代烃较难发生苯型、乙烯型卤代烃较难发生SN反应。反应。SN1:C-X 键不易断裂键不易断裂 SN2：不能发生瓦尔登转化：不能发生瓦尔登转化桥头卤素不利于桥头卤素不利于SN反应反应(比苯型、乙稀型卤代烃更难比苯型、乙稀型卤代烃更难)（CH3)3CBr SN1相对相对速度速度 1 10-3 10-6 10-13 SN1：不利于形成平面结构：不利于形成平面结构 SN2：不利于从背面进攻：不利于从背面进攻 （i）键能越弱，越易离去）键能越弱，越易离去卤代烷卤代烷 CH3F CH3Cl CH3Br CH3I离解能离解能（kJ/mol）1071.10 949.77 915 887.01(ii)离去基团离去基团碱性越弱，越易离去碱性越弱，越易离去酸性：酸性：HF HCl HBr Cl-Br-I-（2）离去基团（）离去基团（Leaving group）的影响）的影响离去基团的离去基团的离去能力越强，对离去能力越强，对SN1和和SN2反应都有利反应都有利溴代烷合成中最常用溴代烷合成中最常用相同烃基，不同卤素：相同烃基，不同卤素：RI RBr RCl RF在反应中，当离去基团的碱性大于亲核试剂的碱性时，在反应中，当离去基团的碱性大于亲核试剂的碱性时，反应就不易发生。比如反应就不易发生。比如CN-就不是一个好的离去基团就不是一个好的离去基团不易离去基团有不易离去基团有F-，HO-，RO-，-NH2，-NHR，-CN易离去基团有易离去基团有Cl-Br-H2O I-离去基团的离去能力强，则对亲核取代反应有利（无论离去基团的离去能力强，则对亲核取代反应有利（无论SN1还是还是SN2）。但对）。但对SN1影响更大（对消除反应不利）。影响更大（对消除反应不利）。u试剂亲核性强弱，对试剂亲核性强弱，对SN1反应不重要。反应不重要。u试剂亲核性越强，对试剂亲核性越强，对SN2反应有利。反应有利。碱碱 性：试剂对质子的亲合能力。性：试剂对质子的亲合能力。亲核性：试剂在形成过渡态时对碳原子的亲合能力亲核性：试剂在形成过渡态时对碳原子的亲合能力亲核试剂的亲核性由两种因素决定亲核试剂的亲核性由两种因素决定试剂的给电子能力试剂的给电子能力（碱性）（碱性）试剂的可极化性试剂的可极化性（3）试剂亲核性对亲核取代反应的影响）试剂亲核性对亲核取代反应的影响影响试剂亲核性的因素影响试剂亲核性的因素碱性碱性(给电子的能力给电子的能力)与与亲核性一致亲核性一致l中心原子相同时：亲核性与碱性顺序一致中心原子相同时：亲核性与碱性顺序一致亲核性大小顺序亲核性大小顺序 CH3O HO PhO CH3COO NO CH3OH共轭酸的共轭酸的pKa 15.9 15.7 9.89 4.8-1.3 -1.7l中心原子不同，但同周期并有相同电荷时，亲核性中心原子不同，但同周期并有相同电荷时，亲核性与碱性顺序也一致与碱性顺序也一致R3CR2NROF碳负离子碳负离子胺负离子胺负离子烷氧基负烷氧基负 离子离子氟离子氟离子碱性大，亲核性大碱性大，亲核性大 碱性小，亲核性小碱性小，亲核性小中心原子不同，但处于周期表同一族时，亲核中心原子不同，但处于周期表同一族时，亲核性和碱性强弱顺序相反性和碱性强弱顺序相反*可极化性与溶剂化作用可极化性与溶剂化作用亲核试剂亲核性的强弱，不仅影响亲核试剂亲核性的强弱，不仅影响SN2反应速率，而反应速率，而且对且对亲核取代反应的机理也有影响亲核取代反应的机理也有影响。强的强的亲核试剂亲核试剂主动进攻主动进攻卤代烷卤代烷SN2反应反应弱的弱的亲核试剂亲核试剂卤代烷卤代烷进攻乏力进攻乏力正碳正碳离子离子只好只好等待等待溶剂作用溶剂作用SN1反应反应 质子性溶剂都是极性的溶剂质子性溶剂都是极性的溶剂(水水,醇醇,酸）酸）溶剂的分类：溶剂的分类：极性（偶极）溶剂极性（偶极）溶剂 非质子性溶剂非质子性溶剂 （DMSO，DMF，THF）非极性溶剂非极性溶剂(CH2Cl2)（4）溶剂对亲核取代反应的影响）溶剂对亲核取代反应的影响 u极性溶剂对极性溶剂对SN1反应有利，对反应有利，对SN2反应多数情况不利反应多数情况不利（因为（因为SN1反应过渡态极性增大，反应过渡态极性增大，SN2反应过渡态极性反应过渡态极性减小）减小）u SN2反应中反应中,用质子性溶剂用质子性溶剂,使负离子亲核试剂溶剂化使负离子亲核试剂溶剂化 降低试剂的亲核性，反应速率减慢。降低试剂的亲核性，反应速率减慢。质子性溶剂对反应影响的规律质子性溶剂对反应影响的规律SN1 RXRX R+X-（质子溶剂可稳定碳正离子）（质子溶剂可稳定碳正离子）-+SN2 Nu-+RX Nu RX NuR +X-质子性溶剂不利于电荷分散质子性溶剂不利于电荷分散卤负离子溶剂化程度：卤负离子溶剂化程度：F-Cl-Br-I-卤负离子亲核性顺序：卤负离子亲核性顺序：I-Br-Cl-F-溶剂的影响主要在两方面：溶剂的影响主要在两方面：1、溶剂极性是否有利于电荷分散或集中、溶剂极性是否有利于电荷分散或集中若反应过渡态比起始态的电荷更明显或集若反应过渡态比起始态的电荷更明显或集中，则增加溶剂极性有得于反应；若反应中，则增加溶剂极性有得于反应；若反应过渡态比起始态的电荷更分散，则增加溶过渡态比起始态的电荷更分散，则增加溶剂极性有得于反应剂极性有得于反应2、溶剂对亲核试剂的溶剂化、溶剂对亲核试剂的溶剂化在质子性溶剂中，半径越小的离子越容易在质子性溶剂中，半径越小的离子越容易被溶剂化被溶剂化非质子型极性溶剂对反应影响的规律非质子型极性溶剂对反应影响的规律非质子型极性溶剂有利于非质子型极性溶剂有利于SN2反应，对反应，对SN1影影响不大响不大.因为非质子性溶剂正电中心藏于分子内部，因为非质子性溶剂正电中心藏于分子内部，不能使作为亲核试剂的负离子溶剂化不能使作为亲核试剂的负离子溶剂化试剂亲核性在两类溶剂中亲核工业性与碱性顺试剂亲核性在两类溶剂中亲核工业性与碱性顺序差异序差异甲醇中：甲醇中：I-Br-,CN-Cl-CH3COO-DMSO:CN-CH3COO-Cl-Br-I-,1.预测下列反应能否顺利进行预测下列反应能否顺利进行2.增加溶剂的极性对下列反应速率有何影响？增加溶剂的极性对下列反应速率有何影响？Exercise 4-1定义：卤代烷失去一分子卤化氢，生成稀烃的反定义：卤代烷失去一分子卤化氢，生成稀烃的反 应称为卤代烷的消除反应。应称为卤代烷的消除反应。（二）（二）消除反应消除反应(Elimination reaction)反应活性：叔卤烷仲卤烷伯卤烷。反应活性：叔卤烷仲卤烷伯卤烷。消除反应还有取向问题消除反应还有取向问题消除反应需要消除反应需要较强的碱，极性较小的溶剂较强的碱，极性较小的溶剂1.消除反应机理：消除反应机理：（1）双分子消除反应双分子消除反应(E2):以以CH3CH2CH2Br为例：为例：亲核取代反应亲核取代反应-消除反应消除反应碱进攻的是碱进攻的是-C，发生亲核取代反应；，发生亲核取代反应；碱进攻的是碱进攻的是-H，发生消除反应。，发生消除反应。SN2(E2)由反应历程可见，卤代烷的双分子消除反应也是一步由反应历程可见，卤代烷的双分子消除反应也是一步完成的反应，反应的动力学方程为：完成的反应，反应的动力学方程为：单一过渡态，反式消除，亲核试剂进攻与离去基团单一过渡态，反式消除，亲核试剂进攻与离去基团离去同时进行。离去同时进行。E2反应机理反应机理SN2反应机理反应机理试剂亲核性强，碱性弱，体积小，利于试剂亲核性强，碱性弱，体积小，利于SN2。试剂碱性强，浓度大，体积大，升温利于试剂碱性强，浓度大，体积大，升温利于E2。反式消除反式消除（2）单分子消除反应单分子消除反应(E1)-以以(CH3)3CBr为例：为例：由此可见：由此可见：a.反应也是分步进行的；反应也是分步进行的；b.反应速度只与反应速度只与RX有关，其动力学方程为有关，其动力学方程为：亲核取代反应和消除反应是相互竞争，伴随发生的亲核取代反应和消除反应是相互竞争，伴随发生的碱性强，升温对碱性强，升温对E1有利。有利。中性极性溶剂对中性极性溶剂对SN1有利。有利。2.消除反应的取向消除反应的取向当卤代烷分子含有两个或两个以上不同的当卤代烷分子含有两个或两个以上不同的-H 原子原子可供消除时，生成的烯烃也就不止一种结构，这就可供消除时，生成的烯烃也就不止一种结构，这就是取向问题。是取向问题。Saytzeff规则规则Saytzeff(查依采夫查依采夫)规则规则:卤代烷的卤代烷的-消除反应，通消除反应，通常情况下生成连有取代基较多的烯烃。常情况下生成连有取代基较多的烯烃。消除反应的这种取向的规律与烯烃的稳定性有关。消除反应的这种取向的规律与烯烃的稳定性有关。其规律是：在消除反应中，优先生成热力学稳定其规律是：在消除反应中，优先生成热力学稳定的烯烃。的烯烃。在双键碳原子上连有的烷基越多烯烃就越稳定在双键碳原子上连有的烷基越多烯烃就越稳定3.消除反应中卤代烷的活性消除反应中卤代烷的活性无论无论E1还是还是E2机理的卤代烷消除反应活性顺序均为机理的卤代烷消除反应活性顺序均为 叔仲伯叔仲伯 u对于对于E1反应，是因为叔卤代烷产生的碳正离子最反应，是因为叔卤代烷产生的碳正离子最稳定，因此其活性最高。稳定，因此其活性最高。u对于对于E2反应，是由于叔卤代烷消除后更易生成烷反应，是由于叔卤代烷消除后更易生成烷基取代较多的烯烃。基取代较多的烯烃。4、影响消除和取代反应的因素：、影响消除和取代反应的因素：(1)烷基结构影响烷基结构影响:伯卤代烷主要发生取代反应，伯卤代烷主要发生取代反应，而叔卤代烷主要发生消除反应。而叔卤代烷主要发生消除反应。(2).亲核试剂亲核试剂:亲核试剂碱性强，有利于消除。亲核试剂碱性强，有利于消除。如碱性如碱性:-NH2 RO-HO-CH3COO-I-当伯或仲卤代烷用当伯或仲卤代烷用NaOH水解，得到取代和消除两产物水解，得到取代和消除两产物当伯或仲卤代烷用当伯或仲卤代烷用CH3COO-或或 I-时，仅得到取代产物时，仅得到取代产物为了提高卤代烷水解产率，可用如下方法：为了提高卤代烷水解产率，可用如下方法：(3).溶剂的极性溶剂的极性:一般极性增大，有利于取代，不利于消除。一般极性增大，有利于取代，不利于消除。溶剂极性大，不利于电荷分散。所以：溶剂极性大，不利于电荷分散。所以：(4).反应温度反应温度:因为消除反应的过渡态要拉长因为消除反应的过渡态要拉长C-H键，活化能较键，活化能较大大,所以升高温度对消除有利。所以升高温度对消除有利。对对于于E1反反应应历历程程,由由于于形形成成 C+中中间间体体,所所以以为为平平面面过过渡渡态态,无无立立 体体选选择择性性,对对于于E2历历程程,则则为为 反反式式共共平面消除。平面消除。(anti elimination)消除反应的立体化学消除反应的立体化学反式可使过渡态中部分形成的双键中的反式可使过渡态中部分形成的双键中的p轨道重叠。轨道重叠。（）（）适用范围：芳香卤代烃、苯甲型、稀丙型卤代烃、适用范围：芳香卤代烃、苯甲型、稀丙型卤代烃、三级卤代烃、三级卤代烃、RI。1、中性还原剂中性还原剂 催化氢化催化氢化R-H还原剂还原剂R-XRX被还原的难易：被还原的难易：RI(易易)RBr RCl(难难)（三）还原反应（三）还原反应2、酸性还原剂：、酸性还原剂：Zn +CH3COOH（1）硼氢化钠（）硼氢化钠（NaBH4）温和还原剂）温和还原剂（2）氢化锂铝（）氢化锂铝（LiAlH4）强还原剂）强还原剂（3）Na的液氨溶液的液氨溶液3、碱性还原剂、碱性还原剂氢化锂铝LiAlH4(lithium aluminium hydride）是提供氢负离子的还原剂。氢负离子对卤代烷进行SN2反应，置换卤素得到烷烃。氢化三正丁基锡(n-C4H9)3SnH(tributylstannic hydride)是另一种还原剂，其还原过程为自由基反应。此还原剂的优点是不与碳氧双键反应。金属与碳直接相连的一类化合物称为有机金属化金属与碳直接相连的一类化合物称为有机金属化合物。合物。（四）（四）有机金属化合物的生成有机金属化合物的生成(CH3)4Si 四甲基硅烷四甲基硅烷 tetramethylsilaneCH3Li 甲基锂甲基锂methyllithiumCH3CH2HgCl 氯化乙基汞氯化乙基汞ethylmercuric chloride (CH3CH2)2Hg 二乙基汞二乙基汞diethylmercury格氏试剂的制备格氏试剂的制备（Grignard reagent）格氏试剂是由卤代烷与金属镁在无水乙醚中格氏试剂是由卤代烷与金属镁在无水乙醚中反应得到的。反应得到的。无水乙醚与格氏试剂形无水乙醚与格氏试剂形成成Lewis酸和酸和Lewis碱的碱的络合物而使格氏试剂稳络合物而使格氏试剂稳定定卤代烷的反应活性是卤代烷的反应活性是 RIRBrRCl伯卤代烷最合适，仲卤代烷也可以，但叔卤代烷在伯卤代烷最合适，仲卤代烷也可以，但叔卤代烷在碱金属镁的作用下，主要发生消除反应，故难以制成碱金属镁的作用下，主要发生消除反应，故难以制成格氏试剂格氏试剂.卤代芳烃需要较高温度下卤代芳烃需要较高温度下,用四氢呋喃作溶剂用四氢呋喃作溶剂;带有部分负电荷的碳原子是一个好的亲核试剂。可带有部分负电荷的碳原子是一个好的亲核试剂。可以与活泼的卤代烷、羰基化合物等进行亲核取代或亲以与活泼的卤代烷、羰基化合物等进行亲核取代或亲核加成反应。核加成反应。1：根据放出的根据放出的CH4体积，测定体系中醇、水的含量。体积，测定体系中醇、水的含量。2：还原卤代烃：还原卤代烃格氏试剂格氏试剂的具体应用的具体应用3：制备高级炔烃：制备高级炔烃与与Li反应：反应：烷基锂易被空气氧化，与活泼氢分解。烷基锂易被空气氧化，与活泼氢分解。Corey-House合成合成：以伯卤代烷为佳，叔卤代烷几乎不反应以伯卤代烷为佳，叔卤代烷几乎不反应 练习练习4-21.指出下列各步有无错误？如有，指出错在何处。指出下列各步有无错误？如有，指出错在何处。2.排列下列各组化合物发生排列下列各组化合物发生SN1,SN2,E2,E1的活性顺序（大到的活性顺序（大到小）小）（1）A.2-溴溴-2-甲基丁烷，甲基丁烷，B.1-溴戊烷，溴戊烷，C.2-溴戊烷溴戊烷SN1:ACB SN2:BCA E1:ACB E2:BCA（2）A.1-溴溴-3-甲基丁烷，甲基丁烷，B.2-溴溴-2-甲基丁烷，甲基丁烷，C.3-溴溴-2-甲基丁烷甲基丁烷SN1:B C A SN2:A C B E1:B C A E2:A C B