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卤化反应

2023-04-05 18:26 作者:新火浇新茶  | 我要投稿

碳-卤键:

  1. 改变生理活性。

  2. 作反应的中间体,后续反应是卤代的反应。

  3. 作保护剂,后续反应是脱去卤素。

不饱和烃的加成反应:
    双键会由于鎓离子的加成而显示出碳正和碳负,其中给电子取代基多的一侧常形成碳正,因为要保证碳正是稳定的,需要有一定的电子云密度。

  1. 烯烃、炔烃与卤素(常用氯、溴)加成,生成二卤化物,或者生成混合物。卤正先一步和双键结合生成鎓离子,此为亲电加成,后续为卤负与碳正结合,反应从背面进攻,如果溶液中存在比卤负亲核性更强的试剂,例如水、羧酸、醇等,就容易生成混合物。如果双键取代基上有季碳取代基时容易发生重排。

  2. 烯烃、炔烃与次卤酸、N-卤代酰胺加成,生成b卤代醇或衍生物。这是由于此试剂中没有卤负离子,只能形成鎓离子。不饱和烃与NBS/DMSO(干燥)发生消除反应,叫做Dalton反应。

  3. 不饱和羧酸发生自身环化。羧酸的氧-与鎓离子形成的碳+结合,反应在稀溶液中进行,能减少分子间反应的发生。

  4. 烯烃、炔烃与卤化氢反应,生成卤代烃。反应多以自由基反应机理进行。卤素在hv、过氧化物等的引发下异裂成卤自由基,卤自由基进攻双键并结合在烯烃上,另一侧形成碳自由基,碳自由基再夺取卤化氢上的氢,反应得以延续。也可按照亲电加成机理进行。卤化氢水溶液氢卤键为离子键,氢离子进攻双键,卤离子结合碳正。

烃类的卤取代:

  1. 饱和脂肪烃、烯丙位和卞位的反应为自由基反应机理。常用光照或者NBS/CCl4/BzO2的过氧化物引发,通常还需要回流reflux(回流)。 

  2. 炔烃、芳烃为亲电反应机理。加入碱、格式试剂有助于炔烃碳负离子的形成。含有胺基的芳烃可以走重氮盐的途径,取代掉胺基生成卤代芳烃,反应试剂为亚硝酸盐/酸/氯化铜。

羰基化合物的卤取代:

    在酸(包括路易斯酸)或碱的催化下,羰基化合物与卤化剂反应生成a卤代产物。碳基化合物的a碳显负性(羰基会转化成烯醇结构,而羟基是给电子基,羰基碳为正性,a碳为负性。)与卤化剂提供的卤正反应。若制成烯醇硅烷醚,其卤化反应也比烯醇酯容易。若加入胺会生成亚胺,让a碳亲核性更强,再水解会重新生成羰基。

    醛基氢原子和a碳原子上氢原子均可被卤素取代,这时需要将醛转化成烯醇醋酸酯更有利去a碳的反应(Ac2O/AcOK)。

    羧酸的a氢活性较小,一般要先转化成酰卤或酸酐(SOCl2/heat)。

醇、酚和醚的卤置换反应:

和提供卤负离子的试剂(卤化氢或氢卤酸、卤化亚砜、卤化磷、有机磷卤化物)反应得到卤化烃和水,反应是可逆的。醇有一步是羟基作为离去基团离去,碳显正性,与卤负结合。亲核反应有两种机理,一种形成碳正,多为易形成碳正的醇的反应机理,如叔醇、苄醇,此为SN1,产物是外消旋的,加入酸有利于羟基离去,加入有机碱游有利于产生卤负离子;另一种则不形成碳正,而是形成五原子的过渡态,此为SN2,多为伯醇发生,以及卤化磷和有机磷卤化物为此机理,此机理从背面进攻,构型翻转。

卤化亚砜与醇反应三种不同试剂可得到三种构型的产物:

  1. 二氧六环中,(与酯碳成键,增加了反方向位阻),得到构型保持产物。

  2. 吡啶中,得到构型翻转产物。

  3. 无溶剂,得到外消旋产物。

在β位具有叔碳取代基的伯醇(走碳正过程),用HBr/100摄氏度的条件,生成重排产物;用有机磷酸酯的途径,Ph3P/Br2/DMF,产物不重排,仅置换羟基。

与醇的反应类似,但由于含有超共轭结构,活性较低。

亦与醇类似,不过是把羟基换作了烷氧基,碳原子数较多的一侧作为烷氧基脱去。

把羟基换成磺酸酯也一样,磺酸酯的卤置换反应。

提供亲核试剂卤负离子的溶剂,还有KX、LiX等,卤代金属易溶于丙醇,所以拿丙醇作溶剂。 


羧酸的卤置换反应:

  1. 羧酸与卤化磷或卤化亚砜发生置换,生成酰卤。反应为SNi,羟基的离去方式是生成卤代磷酸酯,然后被卤素负离子进攻而离去。

  2. 羧酸盐和溴或碘反应,脱去二氧化碳,生成少一个碳原子的卤代烃。该反应是自由基反应,改进方法是使用四醋酸铅和卤化锂进行脱羧卤置换。



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