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卤化反应

2023-03-21 12:54 作者:新火浇新茶  | 我要投稿

在有机化合物分子中建立碳-卤键有这样几个作用:1.改变原有机物的生理活性。2. 转化官能团时,作中间体。3. 提高反应选择性时,卤素原子作保护基、阻断剂。

主要对三类有机分子卤化:饱和烃、不饱和烃、醇酮羧酸。

卤化的方式主要为:加成、取代、置换。大多数不饱和烃,为加成;饱和烃、芳烃、羰基α位、苄位、烯丙位,为取代;醇羟基、羧羟基和其他官能团,为卤置换。



(一)不饱和烃的卤化

(1)卤素与不饱和烃的加成

卤素中的氟、碘二位,一个反应活泼、副产物多,一个反应可逆,因此不常做卤化剂,氯、溴常用。

反应的发生基于分子之间的碰撞。当卤素遇到平面型的不饱和烃时,按照亲电加成的机理,反应分步进行,在极性条件下,首先,π键被极化,当溴接近时,受其影响也发生极化,随后,溴正端与π电子一端碳结合,另一端则形成碳正离子。

*看哪一端形成碳正部分(极化时变成正性的趋势更大),看碳离子上连接的取代基,叔碳>仲碳>伯碳。另外连接给电子基,能让π键电子更富集,更易极化,此类烯烃活性更高。

接着,溴正的未共用电子对与碳正空轨道结合,形成溴鎓离子,最后,溴负端从背面进攻,与碳正结合,两个溴原子为反式加成,生成二溴烷烃。如果溴中有其他亲核试剂存在,例如氯离子、水,不影响溴鎓离子的生成,但溴负端亲核能力不及氯、水,产物就不止有二溴烷烃。

*但双键上有季碳取代基时,会发生重排反应。

(2)不饱和羧酸的卤内酯化反应

反应过程中,在形成溴鎓离子后,羧酸的亲核能力高于溴负端,优先发生加成,生成五元环,羧基与不饱和键的位置至少得满足能够形成五元环的碳数,因为成环的立体阻碍会比较小。

(3)不饱和烃和次卤酸(酯)、N-卤代酰胺的反应

与卤素的反应类似,极化出正性的卤素,最后亲核性溶剂参与反应,一般的溶剂为水,产物为β-卤醇,其他溶剂则生成β-卤醇衍生物。

*N-卤代酰胺与烯烃反应需要酸催化。

*Dalton反应:应用NBS在含水二甲基亚砜中与烯烃反应,生成β-溴醇;在干燥二氯亚砜中消除,生成α-溴酮。

(4)卤化氢对不饱和烯烃的加成反应

卤化氢的键属于离子键,会电离出亲核性的卤离子,氢离子打开双键,加在含氢多的碳上,驱动力是另一端碳更易形成碳正离子而为其让出位置,反应不产生溴鎓离子,产物为同向加成产物,这一条途径叫做亲电加成机理。

另一条途径,是溴化氢被自由基引发剂作用均裂生成的溴自由基,夺取烯烃的某一端的氢,同样取代基多的一边碳形成自由基更稳定,所以溴自由基是加在取代基少的那一端碳上,然后,碳自由基夺取溴化氢的氢,再生成溴自由基,反应得以延续下去,这一条途径叫做自由基机理。

*自由基总是夺取分子中的一价原子,一般就是氢。

(二)烃的取代反应


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