卤代化合物ClBrI的合成MA讲稿.ppt
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1、卤代化合物代化合物ClBrI的合成的合成MA第一页,讲稿共六十四页哦讲课内容讲课内容 脂肪卤代化合物的合成脂肪卤代化合物的合成芳香卤代化合物的合成芳香卤代化合物的合成l一般芳香卤代烃的合成一般芳香卤代烃的合成l 杂环卤代烃的合成杂环卤代烃的合成a a-卤代酮的合成卤代酮的合成 第二页,讲稿共六十四页哦CONFIDENTIAL Part I:脂肪卤代化合物的合成脂肪卤代化合物的合成第三页,讲稿共六十四页哦1.前前 言言 醇羟基的卤置换反应是制备卤化物的重要方法,常用的卤化试醇羟基的卤置换反应是制备卤化物的重要方法,常用的卤化试剂有氢卤酸、含磷卤化物和含硫卤化物等,剂有氢卤酸、含磷卤化物和含硫卤化
2、物等,极大多数属于醇羟基被卤素负离子亲核取代的机理。极大多数属于醇羟基被卤素负离子亲核取代的机理。以下按照不同结构的醇与不同类型的卤化物的反应进行讨以下按照不同结构的醇与不同类型的卤化物的反应进行讨论。论。第四页,讲稿共六十四页哦2.醇和卤化氢或氢卤酸的反应醇和卤化氢或氢卤酸的反应在亲核取代反应中醇羟基的活性顺序为叔羟基在亲核取代反应中醇羟基的活性顺序为叔羟基仲羟基仲羟基伯羟基,苄位伯羟基,苄位和烯丙位的羟基也很活波,这是由于碳正离子稳定性差别的结果。同样理由,和烯丙位的羟基也很活波,这是由于碳正离子稳定性差别的结果。同样理由,活性较大的叔醇、苄醇的卤置换反应倾向于活性较大的叔醇、苄醇的卤置换
3、反应倾向于SN1机理,而其他醇的反应,大多数机理,而其他醇的反应,大多数以以SN2反应机理为主。氢卤酸或者是卤化氢的活性,按照负离子亲核能力的反应机理为主。氢卤酸或者是卤化氢的活性,按照负离子亲核能力的大小,顺序为大小,顺序为HIHBrHClHF。醇和醇和HX的反应属于可逆性平衡反应,其反应难易程度取决于醇和的反应属于可逆性平衡反应,其反应难易程度取决于醇和HX的活性以及平的活性以及平衡点的移动方向。若增加醇和衡点的移动方向。若增加醇和HX的浓度,以及能够不断移去产物和反应生成的水,的浓度,以及能够不断移去产物和反应生成的水,则均有利于加速卤置换反应和提高收率。则均有利于加速卤置换反应和提高收
4、率。采用氢溴酸进行卤置换反应时,为了保持反应中足够的溴化氢浓度可以采用氢溴酸进行卤置换反应时,为了保持反应中足够的溴化氢浓度可以在反应中及时分馏出去水分;有时亦可将浓硫酸慢慢滴如溴化钠和醇的水溶在反应中及时分馏出去水分;有时亦可将浓硫酸慢慢滴如溴化钠和醇的水溶液中进行反应;也可加入添加剂。液中进行反应;也可加入添加剂。第五页,讲稿共六十四页哦在醇的氯置换反应中,活性较大的叔醇、苄醇等可以直接用浓盐酸或氯化氢气在醇的氯置换反应中,活性较大的叔醇、苄醇等可以直接用浓盐酸或氯化氢气体,而伯醇常用卢卡斯试剂(浓烟酸体,而伯醇常用卢卡斯试剂(浓烟酸-氯化锌)进行氯置换反应。氯化锌)进行氯置换反应。在某些
5、仲醇、叔醇和在某些仲醇、叔醇和位具有叔碳取代基的伯醇的反应中,若反应温度过高,位具有叔碳取代基的伯醇的反应中,若反应温度过高,会产生重排、异构化和脱卤等副反应。例如,巴豆醇会产生重排、异构化和脱卤等副反应。例如,巴豆醇(1)用用48%氢溴酸于氢溴酸于-15反反应,或者用饱和溴化氢气体于应,或者用饱和溴化氢气体于0反应,除主要得到正常卤代物反应,除主要得到正常卤代物(2)外,还有不同比例外,还有不同比例的双键异构化副产物的双键异构化副产物(3)。2.醇和卤化氢或氢卤酸的反应醇和卤化氢或氢卤酸的反应第六页,讲稿共六十四页哦2.1 醇和氯化氢反应的方法示例醇和氯化氢反应的方法示例2.2 醇和溴化氢反
6、应的方法示例醇和溴化氢反应的方法示例2.醇和卤化氢或氢卤酸的反应醇和卤化氢或氢卤酸的反应第七页,讲稿共六十四页哦3.醇和卤化亚砜的反应醇和卤化亚砜的反应 氯化亚砜是醇的氯置换反应中一种常用的良好试剂,主要是反应中生成的氯化氢和氯化亚砜是醇的氯置换反应中一种常用的良好试剂,主要是反应中生成的氯化氢和二氧化硫均为气体,易挥发除去而无残留物,经直接蒸馏可二氧化硫均为气体,易挥发除去而无残留物,经直接蒸馏可得到纯净的氯代烃。得到纯净的氯代烃。醇和氯化亚砜的反应过程,首先形成氯化亚硫酸酯醇和氯化亚砜的反应过程,首先形成氯化亚硫酸酯(4),然后断裂,然后断裂C-O键,释放出二氧化硫生成键,释放出二氧化硫生
7、成氯代烃。氯代烃。(4)的分解方式与溶剂极性有关,同时又决定了醇碳原子构型在氯化反应中的变化。如的分解方式与溶剂极性有关,同时又决定了醇碳原子构型在氯化反应中的变化。如在二氧六环中反应,由于二氧六环的氧原子上未共用电子对从酯基的反位和酯碳原子形成微在二氧六环中反应,由于二氧六环的氧原子上未共用电子对从酯基的反位和酯碳原子形成微弱的键,增加了反位方向的位阻,促使氯离子作弱的键,增加了反位方向的位阻,促使氯离子作SNi取代,结果保留了醇碳原子原有的构型;但是如取代,结果保留了醇碳原子原有的构型;但是如果是在吡啶中反应时,由于氯化氢和吡啶成盐而贮存于反应液中,离解后的氯离子可从酯基的反应作果是在吡啶
8、中反应时,由于氯化氢和吡啶成盐而贮存于反应液中,离解后的氯离子可从酯基的反应作SN2取代,得到构型翻转的产物;如果没有溶剂,在某些催化剂(如氯化锌)作用下,取代,得到构型翻转的产物;如果没有溶剂,在某些催化剂(如氯化锌)作用下,(4)直直接分解成离子对形式,于是按照接分解成离子对形式,于是按照SN1机理得到外消旋产物。机理得到外消旋产物。第八页,讲稿共六十四页哦例如,光学活性的例如,光学活性的2-正辛醇用氯化亚砜在不同溶剂中进行反应,得到不同正辛醇用氯化亚砜在不同溶剂中进行反应,得到不同构型的相应氯化物,若添加氯化锌作为催化剂,反应速率明显加快,构型的相应氯化物,若添加氯化锌作为催化剂,反应速
9、率明显加快,SNi机机理转化为理转化为SN1机理,得到外消旋产物。机理,得到外消旋产物。烯丙醇和氯化亚砜在乙醚中进行反应时,烯丙位重排产物的比例与所用的烯丙醇和氯化亚砜在乙醚中进行反应时,烯丙位重排产物的比例与所用的氯化亚砜浓度有关系。例如,化合物氯化亚砜浓度有关系。例如,化合物2-丁烯丁烯-1-醇醇(5)在在5.6 mol 氯化亚砜醚溶氯化亚砜醚溶液中得到两种双键位置不同的异构体混合物;而用液中得到两种双键位置不同的异构体混合物;而用0.7 mol氯化亚砜时,几氯化亚砜时,几乎完全得到重排产物,这可能由于在稀溶液中无水乙醚易和干燥氯化氢生成氢乎完全得到重排产物,这可能由于在稀溶液中无水乙醚易
10、和干燥氯化氢生成氢键连接的复合物,从而有利于键连接的复合物,从而有利于SN1反应和双键重排。反应和双键重排。3.醇和卤化亚砜的反应醇和卤化亚砜的反应 第九页,讲稿共六十四页哦在氯化亚砜的反应中,若加入有机碱(如吡啶)作为催化剂,或者醇本身分子内存在氨在氯化亚砜的反应中,若加入有机碱(如吡啶)作为催化剂,或者醇本身分子内存在氨基等碱性基团,因能与反应中生成的氯化氢结合,故有利于提高卤代反应速率。此外,该反基等碱性基团,因能与反应中生成的氯化氢结合,故有利于提高卤代反应速率。此外,该反应也适宜于一些对酸敏感的醇类的氯置换反应。例如,应也适宜于一些对酸敏感的醇类的氯置换反应。例如,2-羟甲基四氢呋喃
11、羟甲基四氢呋喃(6)用二氯亚砜和用二氯亚砜和吡啶在室温下反应,可得到预期的吡啶在室温下反应,可得到预期的2-氯甲基四氢呋喃,而不影响酯环醚结构氯甲基四氢呋喃,而不影响酯环醚结构.在在SOCl2和和DMF或或HMPA(催化剂兼溶剂)合用时,其氯化剂的实际形式为(催化剂兼溶剂)合用时,其氯化剂的实际形式为(7)或()或(8)。由于它们具有活性大、反应迅速、选择性好以及能够有效的结合反应中生成的)。由于它们具有活性大、反应迅速、选择性好以及能够有效的结合反应中生成的HCl等优点,故特别适宜于某些特殊要求的醇羟基氯置换反应,亦可作为良好的羧羟基氯等优点,故特别适宜于某些特殊要求的醇羟基氯置换反应,亦可
12、作为良好的羧羟基氯置换试剂。置换试剂。3.醇和卤化亚砜的反应醇和卤化亚砜的反应 第十页,讲稿共六十四页哦醇用溴化亚砜的溴置换反应,类似于氯化亚砜。溴化亚砜可醇用溴化亚砜的溴置换反应,类似于氯化亚砜。溴化亚砜可以由以由SOCl2和溴化氢气体在和溴化氢气体在0反应得到。反应得到。3.1 醇和二氯亚砜反应的方法示例醇和二氯亚砜反应的方法示例3.醇和卤化亚砜的反应醇和卤化亚砜的反应 第十一页,讲稿共六十四页哦4.醇和卤化磷的反应醇和卤化磷的反应 用三卤化磷、五卤化磷对醇羟基做亲核取代反应也是经典的卤置换反应。这用三卤化磷、五卤化磷对醇羟基做亲核取代反应也是经典的卤置换反应。这卤化剂的活性比氢卤酸大,与
13、后者相比,重排副反应也较少。其中,三溴化磷和三卤化剂的活性比氢卤酸大,与后者相比,重排副反应也较少。其中,三溴化磷和三氯化磷应用最多,前者效果比较好,也可以由溴和磷在反应中直接生成,使用方便。氯化磷应用最多,前者效果比较好,也可以由溴和磷在反应中直接生成,使用方便。三卤化磷和醇进行反应时,首先生成亚磷酸的单、双或三酯的混合(三卤化磷和醇进行反应时,首先生成亚磷酸的单、双或三酯的混合(9)和卤化氢,然后,由于倾向于形成磷酰基(和卤化氢,然后,由于倾向于形成磷酰基(P=O)而使()而使(9)中烷氧键发生断裂,)中烷氧键发生断裂,于是卤素负离子对酯分子中亲电性烷基作亲核取代反应,生成卤化物。于是卤素
14、负离子对酯分子中亲电性烷基作亲核取代反应,生成卤化物。第十二页,讲稿共六十四页哦上述亲核取代过程,大多属于上述亲核取代过程,大多属于SN2机理,因此,光学活性醇在与三卤化磷反应后机理,因此,光学活性醇在与三卤化磷反应后的主要产物常常为构型翻转的卤化物。但是,由于亚磷酸酯反应的立体选择性不高,的主要产物常常为构型翻转的卤化物。但是,由于亚磷酸酯反应的立体选择性不高,故会发生一定比例的外消旋化。故会发生一定比例的外消旋化。对于某些易发生重拍的醇(仲醇、对于某些易发生重拍的醇(仲醇、位具有叔碳取代基的伯醇等),由于位具有叔碳取代基的伯醇等),由于SN1机理可能性增加,则随着所用卤化磷以及其用量、反应
15、条件不同,其收率和重排机理可能性增加,则随着所用卤化磷以及其用量、反应条件不同,其收率和重排副产物的比例也不同。副产物的比例也不同。4.醇和卤化磷的反应醇和卤化磷的反应 第十三页,讲稿共六十四页哦五氯化磷和五氯化磷和DMF反应也生成氯代亚氨盐(反应也生成氯代亚氨盐(7)()(Vilsmeier-Haack试剂),在二试剂),在二氧六环或者是乙腈等溶剂中和光学性仲醇(氧六环或者是乙腈等溶剂中和光学性仲醇(10)加热反应,可得到高收率、构型)加热反应,可得到高收率、构型翻转的氯代烃。翻转的氯代烃。4.1 醇和卤化磷反应的方法示例醇和卤化磷反应的方法示例 4.醇和卤化磷的反应醇和卤化磷的反应 第十四
16、页,讲稿共六十四页哦5.醇和有机磷卤化物的反应醇和有机磷卤化物的反应 三苯膦卤化物,如三苯膦卤化物,如Ph3PX2,PH3P+CX3X-以及亚磷酸三苯酯卤化物如以及亚磷酸三苯酯卤化物如(PhO)3PX2、PhO)3P+RX-,在和醇进行卤置换反应是,具有活性大,反应条件温和等特点。由于,在和醇进行卤置换反应是,具有活性大,反应条件温和等特点。由于反应中产生的卤化氢少,因此不容易发生卤化氢引起的副反应。反应中产生的卤化氢少,因此不容易发生卤化氢引起的副反应。这两类试剂均可由三苯膦或亚磷酸三苯酯和卤素或卤代烷直接制得,不经过分离纯化这两类试剂均可由三苯膦或亚磷酸三苯酯和卤素或卤代烷直接制得,不经过
17、分离纯化即可和醇进行反应。其反应历程是这些试剂和醇反应生成醇烷氧基取代的三苯膦加成物或即可和醇进行反应。其反应历程是这些试剂和醇反应生成醇烷氧基取代的三苯膦加成物或相应的亚磷酸酯,后经卤素负离子的相应的亚磷酸酯,后经卤素负离子的SN2反应,生成卤化物,同时发生构型翻转。反应,生成卤化物,同时发生构型翻转。第十五页,讲稿共六十四页哦这些试剂的应用很广泛,常以这些试剂的应用很广泛,常以DMF或或HMPTA作为溶剂进行卤置换反应,也可在较作为溶剂进行卤置换反应,也可在较温和的条件下将光学活性的仲醇转化成构型翻转的卤代烃,或对某些在酸性条件下不稳定的化温和的条件下将光学活性的仲醇转化成构型翻转的卤代烃
18、,或对某些在酸性条件下不稳定的化合物进行卤化。合物进行卤化。三苯膦和六氯代丙酮(三苯膦和六氯代丙酮(HCA)复合物和)复合物和Ph3P/CCl4相似,也能将光学活性的烯丙醇在温相似,也能将光学活性的烯丙醇在温和条件下转化成为构型翻转的烯丙氯代物,而且不发生异构、重排等副反应。这个试剂比和条件下转化成为构型翻转的烯丙氯代物,而且不发生异构、重排等副反应。这个试剂比Ph3P/CCl4更温和,反应迅速,特别适宜于用其他方法易引起重排的烯丙醇。更温和,反应迅速,特别适宜于用其他方法易引起重排的烯丙醇。5.醇和有机磷卤化物的反应醇和有机磷卤化物的反应 第十六页,讲稿共六十四页哦此外,三苯膦或亚磷酸酯和此
19、外,三苯膦或亚磷酸酯和N-卤代酰胺组成的复合卤化剂与上述试剂相似,卤代酰胺组成的复合卤化剂与上述试剂相似,但特别适宜于对酸不稳定的醇或者是甾体醇的卤置换反应,也可用于缺电子的但特别适宜于对酸不稳定的醇或者是甾体醇的卤置换反应,也可用于缺电子的体体系的羟基卤置换。系的羟基卤置换。5.1 醇和有机磷卤化物的反应示例醇和有机磷卤化物的反应示例5.1.1 醇和三苯基膦和四溴化碳加合物的反应醇和三苯基膦和四溴化碳加合物的反应5.醇和有机磷卤化物的反应醇和有机磷卤化物的反应 第十七页,讲稿共六十四页哦5.1.2 醇和三苯基膦和溴的加合物的反应醇和三苯基膦和溴的加合物的反应5.1.3 醇和三苯基膦和四氯化碳
20、加合物的反应醇和三苯基膦和四氯化碳加合物的反应5.1.4 醇和三苯基膦和六氯代丙酮加合物的反应醇和三苯基膦和六氯代丙酮加合物的反应5.1.5 醇和三苯基膦和醇和三苯基膦和NBS加合物的反应加合物的反应5.醇和有机磷卤化物的反应醇和有机磷卤化物的反应 第十八页,讲稿共六十四页哦6.磺酸酯的卤置换反应磺酸酯的卤置换反应 为了避免醇羟基在直接卤置换反应中可能产生的副反应,可先将醇用磺酰为了避免醇羟基在直接卤置换反应中可能产生的副反应,可先将醇用磺酰氯转化成为相应的磺酸酯,再与亲核性卤化试剂反应,生成所需的卤化烃。由氯转化成为相应的磺酸酯,再与亲核性卤化试剂反应,生成所需的卤化烃。由于磺酰氯及其酯的活
21、性较大,磺酰氯和卤置换反应均在较温和的条件下进行,于磺酰氯及其酯的活性较大,磺酰氯和卤置换反应均在较温和的条件下进行,且常比卤素交换反应更加有效。常用的卤化剂有卤化钠、卤化锂、卤化镁等。且常比卤素交换反应更加有效。常用的卤化剂有卤化钠、卤化锂、卤化镁等。反应溶剂为丙酮、醇、反应溶剂为丙酮、醇、DMF等极性溶剂。等极性溶剂。第十九页,讲稿共六十四页哦6.1.2 氯化锂作为卤化剂的磺酸酯卤置换反应氯化锂作为卤化剂的磺酸酯卤置换反应6.1 磺酸酯的卤置换反应合成示例磺酸酯的卤置换反应合成示例6.1.1 溴化锂作为卤化剂的磺酸酯卤置换反应溴化锂作为卤化剂的磺酸酯卤置换反应6.磺酸酯的卤置换反应磺酸酯的
22、卤置换反应 第二十页,讲稿共六十四页哦7.醇和其他卤化剂的反应醇和其他卤化剂的反应 卤硅烷类试剂可以在温和的条件下进行醇羟基卤置换反应,高收率地卤硅烷类试剂可以在温和的条件下进行醇羟基卤置换反应,高收率地得到卤代物。得到卤代物。N-卤代酰胺与二甲硫醚反应生成的卤代硫鎓盐,对烯丙位或苄位的羟基的取代卤代酰胺与二甲硫醚反应生成的卤代硫鎓盐,对烯丙位或苄位的羟基的取代具有高度的选择性,在低温和中性条件下进行反应,不会发生双键的异构化,且不具有高度的选择性,在低温和中性条件下进行反应,不会发生双键的异构化,且不影响脂肪族伯、仲羟基。影响脂肪族伯、仲羟基。第二十一页,讲稿共六十四页哦用三溴化硼和四氯化锡
23、也可在温和的条件下高收率的将烯丙位、苄位羟基分别置换为用三溴化硼和四氯化锡也可在温和的条件下高收率的将烯丙位、苄位羟基分别置换为溴和氯。溴和氯。四甲基四甲基-卤代烯胺(卤代烯胺(tetramethyl-haloenamines)(13)可将伯、仲羟基及烯丙位、苄可将伯、仲羟基及烯丙位、苄位、炔丙位羟基在温和的条件下转化为相应的卤代物。若将具有较大空间位阻的取代基替代氮原位、炔丙位羟基在温和的条件下转化为相应的卤代物。若将具有较大空间位阻的取代基替代氮原子上的甲基(子上的甲基(14)或改用结构类似物)或改用结构类似物CMPA(chloro-phenylthio-methylene)dimethy
24、lammonium chloride(15),则对伯羟基及烯丙位、苄位羟基的选择性提高,特别是(,则对伯羟基及烯丙位、苄位羟基的选择性提高,特别是(15)不会影响底物结构中存在的敏感基团。不会影响底物结构中存在的敏感基团。7.醇和其他卤化剂的反应醇和其他卤化剂的反应 第二十二页,讲稿共六十四页哦其反应历程为其反应历程为SN2机理:机理:2-氯代氯代-3-乙基苯并噁唑四氟硼酸盐(乙基苯并噁唑四氟硼酸盐(2-chloro-3-ethylbenzoxazolium tetrafluoroborate)()(16),也为一较新发展的卤化剂,他是由邻氨基苯),也为一较新发展的卤化剂,他是由邻氨基苯酚在酚
25、在EtOCS2K和和HCl作用下环合,再季铵化作用下环合,再季铵化而制得。而制得。7.1 醇和其他卤化剂的反应的合成实例醇和其他卤化剂的反应的合成实例7.醇和其他卤化剂的反应醇和其他卤化剂的反应 第二十三页,讲稿共六十四页哦8.脂肪碘代物的合成脂肪碘代物的合成 1.脂肪型醇的直接碘代脂肪型醇的直接碘代1)(PhO)3P,CH3I体系体系2)Ph3P,I2,imidazole体系体系3)P,I2体系体系4)H3PO4,KI体系体系2.脂肪型氯代物或溴代物的碘交换脂肪型氯代物或溴代物的碘交换1)氯代物系列氯代物系列2)溴代物系列溴代物系列3.脂肪型醇磺酸酯的碘交换脂肪型醇磺酸酯的碘交换 脂肪型碘代
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