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文檔簡介
高等有機(jī)化工工藝學(xué)鹵代烴的合成方法第一頁,共七十七頁,2022年,8月28日第一節(jié)通過碳-氫鍵的氫原子的鹵代反應(yīng)制備鹵代烴
烷烴的直接鹵代是低分子鹵代烴的工業(yè)合成方法。
丙烯及烷基芳烴的α-氫比較活潑,因此,它們的鹵代具有良好的區(qū)域選擇性。
醛、酮、羧酸及其衍生物的鹵代是它們的α-鹵代物的重要合成方法,醛的緩和鹵代及酮的區(qū)域定向鹵代均為近年發(fā)現(xiàn)的新方法。
芳香族化合物亦可發(fā)生直接鹵代。芳烴的鹵代是鹵代芳烴的經(jīng)典而又重要的合成方法,但氟代、碘代的新試劑仍不斷涌現(xiàn)。
酚、芳胺的鹵化物均為重要的有機(jī)合成中間體,它們亦可通過直接鹵代來合成。
芳烴的氯甲基化是廣有用途的增加一個(gè)碳原子的α-鹵代烷基芳烴的合成方法。第二頁,共七十七頁,2022年,8月28日一、烷烴的鹵代
烷烴的鹵代是鹵代烴的工業(yè)合成方法。由于各種C-H鍵鹵代的選擇性較差,而且二元取代的速度又與一元取代速度幾乎相等,往往生成多種鹵代產(chǎn)物的混合物,因此,通常不用作實(shí)驗(yàn)室制備。鹵代反應(yīng)可在液相或氣相中發(fā)生,是按游離基歷程進(jìn)行的,并常為熱、光和游離基引發(fā)劑所催化。鹵素是常用的鹵代劑,其活性次序?yàn)镕2>Cl2>Br2。
為了減少二元鹵代副反應(yīng),利用大量氮?dú)庀♂尩穆葰?或溴氣)與過量的烴反應(yīng),可獲得一元鹵代烴。第三頁,共七十七頁,2022年,8月28日
烷烴與溴、氧化汞在四氯化碳中回流,以良好產(chǎn)率生成一元溴代烷。反應(yīng)生成的溴化汞容易轉(zhuǎn)變成氧化汞,可循環(huán)使用。
由于氯作氯化試劑時(shí),反應(yīng)的區(qū)域選擇性較差,新近發(fā)現(xiàn)了多種選擇性良好的氯化劑,例如硫酰氯、亞硫酰氯及許多N-氯化物等。
在二價(jià)鈷絡(luò)合物催化下,己烷在苯中與硫酰氯反應(yīng),以85%的選擇生成α-氯己烷,產(chǎn)率為75%。第四頁,共七十七頁,2022年,8月28日N-鹵代胺在強(qiáng)酸條件下可作烷烴的鹵化劑。例如,N-氯代二異丙胺、N-氯代二甲胺均是選擇性良好的氯化劑。它們的優(yōu)點(diǎn)是試劑易得、操作簡便、反應(yīng)在室溫下進(jìn)行。更突出的是氟與溴均具有良好選擇性。
氟代烷可由氟或高價(jià)金屬氟化物如CoF3與飽和烴反應(yīng)制得。但反應(yīng)的區(qū)域選擇性差,僅適用于某些特殊活性的化合物的氟代。若在光引發(fā)下,利用氟氧化三氟甲烷(CP30F)與烴反應(yīng),可獲得區(qū)域選擇氟代的產(chǎn)物第五頁,共七十七頁,2022年,8月28日
碘的活性較差,不能與烷烴反應(yīng)。若利用次碘酸叔丁酯或多氟正丁基碘化物作碘化劑則可使烷烴直接碘代。
在三價(jià)鐵及過氧叔丁醇存在下,全氟正丁基碘可與環(huán)已烷發(fā)生碘代反應(yīng),以70%產(chǎn)率生成隨代環(huán)己烷。第六頁,共七十七頁,2022年,8月28日二、丙烯及烷基芳烴的α-鹵代(Wohl-Ziegler反應(yīng))
烯丙基化合物的α-鹵代是合成不飽和鹵代烴的重要方法。其中以α-溴代更為普通。一般操作是將烯烴與N-溴代丁二酰亞膠(NBS)一起在四氯化碳中回流。由于N-溴代丁二酰亞胺不溶于四氯化碳中,所以是非均相反應(yīng),產(chǎn)率達(dá)70%-90%。
常用的溴化劑有N-溴代丁二酰亞胺、N-溴代乙酰胺、N-溴代鄰苯二甲酰亞胺、二苯酮-N-溴亞胺[(C6H5)2C=NBr]、三氯甲烷磺酰溴(CCl3SO2Br)等。1、鹵代物鹵化第七頁,共七十七頁,2022年,8月28日
直鏈或支鏈烯烴用NBS溴代時(shí)僅發(fā)生在α-位。環(huán)狀烯烴亦有類似情況,但有時(shí)會(huì)發(fā)生溴的加成或溴化氫的消除。3-溴-1(3H)-異苯井呋喃酮的合成。第八頁,共七十七頁,2022年,8月28日二苯酮-N-溴亞胺與環(huán)己烯在紫外光照射下于80℃反應(yīng),生成3-溴環(huán)己烯。在光照下鄰甲氧基甲苯可與NBS于乙腈中順利發(fā)生側(cè)鏈的選擇溴代。第九頁,共七十七頁,2022年,8月28日
實(shí)驗(yàn)室里常用的氯化試劑有N-氯代丁二酰亞胺、N-氯代-N-環(huán)己基苯磺酰胺,三氯甲烷磺酰氯,次氯酸叔丁酯等。N-氯代-N-(2-氯環(huán)己基)苯磺酰胺易由N,N-二氯苯磺酰胺與環(huán)己烯于20℃反應(yīng)迅速制得,它在70℃左右即可使烯烴的α-位順利氯代。第十頁,共七十七頁,2022年,8月28日
工業(yè)上烯烴的氯化常采用烯烴與氯氣在高溫下直接反應(yīng)。例如丙烯與氯在500-600℃反應(yīng)是合成3-氯丙烯的重要方法。2、鹵素直接鹵化工業(yè)上氯化芐是甲苯和氯氣直接反應(yīng)得到的第十一頁,共七十七頁,2022年,8月28日2-氯-2-苯丙烷的合成。
在光照下,鄰二甲苯與溴在水中室溫下即能順利反應(yīng),生成α,α’二溴鄰二甲苯。此法具有簡便,對環(huán)境友好的特點(diǎn)第十二頁,共七十七頁,2022年,8月28日
甲苯與溴酸鈉及亞硫酸氫鈉于乙酸乙酯及水進(jìn)行兩相反應(yīng),可順利發(fā)生α-溴代反應(yīng)。第十三頁,共七十七頁,2022年,8月28日三、羧酸及其酯的α-鹵代
由于羧酸及其酯的α-氫的活性較小,一般酸直接鹵化時(shí)需要催化劑。采用羧酸與鹵素及磷,或與三鹵化磷反應(yīng),即可將羧酸轉(zhuǎn)變成酰鹵再進(jìn)行鹵代的反應(yīng)合并為一步進(jìn)行,產(chǎn)率達(dá)80%-90%。α-溴十二酸的合成。
若將它們轉(zhuǎn)變成酰鹵及酸酐,則可使α-氫的活性增強(qiáng),因而易于鹵代第十四頁,共七十七頁,2022年,8月28日
二元羧酸鹵代易形成α,α’-二鹵代羧酸。若合成一鹵代物,可用二元羧酸的單酯單酰氯在亞硫酰氯中與溴或硫酰氯反應(yīng)制得。第十五頁,共七十七頁,2022年,8月28日四、芳烴的鹵代
芳烴的鹵代是合成鹵代芳烴的重要方法。鹵素是最常用的鹵化試劑。它們鹵代時(shí)通常在催化劑FeX3、A1X3、I2等存在下進(jìn)行,這些催化劑均能與鹵素形成鹵正離子的絡(luò)合物,因而促進(jìn)鹵素對芳核的親電進(jìn)攻。
在三氯化鐵存在下,苯與氯氣反應(yīng)生成氯代苯。若氯代苯繼續(xù)與氯反應(yīng),則生成對二氯苯及鄰二氯苯的混合物,間二氯苯的含量甚微。
氯是芳烴氯代最常用的試劑,但新近亦發(fā)現(xiàn)了許多反應(yīng)條件緩和、選擇性良好的氯化試劑。第十六頁,共七十七頁,2022年,8月28日在三氟過氧乙酸存在下,四氯化鈦可使芳烴氯代。它的特點(diǎn)是反應(yīng)在室溫下進(jìn)行。N-氯代丁二酰亞胺亦是芳環(huán)氯代的常用試劑第十七頁,共七十七頁,2022年,8月28日
在鐵粉、三氯化鋁存在下,溴是常用的溴化劑。但是,能生成Br正離子體系的更活潑的溴化劑是N-溴代丁二酰亞胺、溴化氨-過氧化物等4-硝基-2-溴甲苯的合成。N-溴代丁二酰亞胺作溴化劑具有反應(yīng)迅速、操作簡便、產(chǎn)率高的特點(diǎn)。第十八頁,共七十七頁,2022年,8月28日溴化氫與過氧叔丁醇可形成次溴酸叔丁酯,它是芳環(huán)溴代的有效試劑。在鎢酸鈉催化下,溴酸鈉、溴化鉀可使乙酰苯胺對位選擇溴代。第十九頁,共七十七頁,2022年,8月28日五、酚及芳胺的鹵代
苯酚在惰性溶劑如四氯化碳中氯代或溴代時(shí),若控制鹵素的用量,可分別生成4-鹵苯酚、2,4-二鹵苯酚或2,4,6-三鹵苯酚。若在堿性水溶液中鹵代,主要生成2,4,6-三鹵苯酚。以叔丁胺為溶劑,苯酚進(jìn)行低溫溴代,可合成鄰溴苯酚。若用雙(N,N-二甲乙酰胺基三溴化氫作溴化劑可使苯酚的對位優(yōu)先溴第二十頁,共七十七頁,2022年,8月28日鄰溴苯酚的合成。-70C對溴苯酚的合成。20C第二十一頁,共七十七頁,2022年,8月28日在水溶液中,苯胺與鹵素反應(yīng)極快。苯胺與氯或溴反應(yīng)時(shí),主要生成2,4,6-三氯苯胺或4,6-三溴苯胺。若欲合成對氯(或?qū)︿?苯胺,可借乙酰胺鹵代,繼而水解獲得。第二十二頁,共七十七頁,2022年,8月28日在鉬酸銨存在下,乙酰苯胺與溴化鉀及過氧化氫作用,可順利發(fā)生對位溴代,本法具有經(jīng)濟(jì)和對環(huán)境友好的特點(diǎn)。若將苯胺首先形成銨鹽,繼而在亞硝酰硫酸存在下與溴反應(yīng)可使其對位選擇溴代。若用三溴化四丁銨作溴化試劑,亦可使苯胺的對位發(fā)生選擇溴代。第二十三頁,共七十七頁,2022年,8月28日六、芳烴的氯甲基化本合成法是將一個(gè)以上的氯甲基引入芳香族化合物中的重要方法。若芳環(huán)連有給電子取代基,有利于氯甲基化;若芳烴連有吸電子取代基,則不利于氟甲基化反應(yīng)的進(jìn)行。硝基苯甚難發(fā)生氯甲基化反應(yīng);而酚則甚易反應(yīng),生成物是O,O’-二羥基二苯甲烷,因此,欲引入一個(gè)氟甲基必須采用間接方法。常用的氟甲基化試劑有甲醛或多聚甲醛及氯化氫、氯甲醚等。質(zhì)子酸如鹽酸、硫酸、磷酸、乙酸及Lewis酸(如氟化鋅、三氟化鋁、四氟化錫)均是反應(yīng)的有效催化劑。第二十四頁,共七十七頁,2022年,8月28日l-氯甲基萘的合成3-氯甲基-5-硝基水楊醛的合成。第二十五頁,共七十七頁,2022年,8月28日第二節(jié)通過官能團(tuán)的鹵代制備鹵代烴多種官能團(tuán)如羥基、烷氧基、鹵素、磺酸基、羧基、金屬取代基均可被鹵素取代,提供了多種重要的鹵代烴的合成方法。就反應(yīng)機(jī)理而言,其中多數(shù)反應(yīng)均按親核取代歷程進(jìn)行,而金屬有機(jī)化合物與鹵素的反應(yīng)應(yīng)為親電取代反應(yīng)。而羧基被鹵素的取代則屬游離基反應(yīng)。酵的鹵代是合成鹵代烴最適用的方法。鹵素交換反應(yīng)特別適用于碘代烴和氟代烴的合成。金屬有機(jī)化合物可由相應(yīng)的鹵代烴迅速制得,因此,金屬有機(jī)化合物與鹵素的取代反應(yīng)可看成是間接的鹵素交換反應(yīng),它是合成不活潑鹵代烴及氟代烴的方法。若將醇轉(zhuǎn)變成磺酸酯,再進(jìn)行鹵代,可防止醇直接鹵代時(shí)所發(fā)生的消除、重排等副反應(yīng)。醚的裂解可作為烷氧基的測定和羥基保護(hù)的方法。某些易得的環(huán)醚裂解更具有合成的意義。醛、酮與五氯化磷的反應(yīng)是積二氯化物的合成法。羧酸的羧基可被鹵素取代,是以羧酸為原料合成少一個(gè)碳原子的鹵代烴的方法。重氮基被鹵素取代可用于合成特殊取代位置的鹵代芳烴。鹵代烷的碘烷基化是合成高級碘代烴的新方法。第二十六頁,共七十七頁,2022年,8月28日一、醇的氯代醇的羥基可被多種氯代試劑如鹽酸-氯化鋅、亞硫酰氯、五氯化磷等所氯代。鹽酸-氯化鋅是常用的氯代試劑,直鏈伯醇反應(yīng)時(shí),可生成良好產(chǎn)率的伯鹵代烴。具有α-H的仲醇及高度支鏈的伯醇RR’R’’CCH20H常發(fā)生重排,生成叔鹵代烴,但異丙醇與冷的鹽酸-氯化鋅反應(yīng),仍能生成相應(yīng)的鹵代物。叔醇易被取代,可與干燥的氯化氫順利反應(yīng)。由正丁醇用鹽酸-氯化鋅合成1-氯丁烷的合成,產(chǎn)率為78%。第二十七頁,共七十七頁,2022年,8月28日氯化氫-三氯乙腈是醇的緩和氯化劑,反應(yīng)可在室溫下進(jìn)行,廣泛用于氯代糖的合成。亞硫酰氯是醇的最有效的氯代試劑之一。當(dāng)采用鹽酸-氯化鋅法易發(fā)生異構(gòu)化等副反應(yīng)時(shí),本法往往獲得良好結(jié)果α-羥基膦酸酯與亞硫酰氯在二氯甲烷中反應(yīng),可以良好產(chǎn)率生成α-氯代膦酸酯第二十八頁,共七十七頁,2022年,8月28日亞硫酰氯在六甲基磷酰三胺中可作為醇的緩和氯代試劑,它與2-庚醇在-l0-10℃反應(yīng),可以79%的產(chǎn)率生成2-氯庚烷二、醇的溴代
醇與氫溴酸反應(yīng)是合成溴代烴的重要方法。分子量小的伯醇可與氯溴酸及濃硫酸一起反應(yīng)。分子量比較大的伯醇溴代時(shí),可將溴化氫通到加熱至100-110℃的醇中。將干燥的溴化氫通到加熱至l00℃的癸醇中,即可生成1-溴癸烷第二十九頁,共七十七頁,2022年,8月28日
三溴化磷亦是醇溴代的常用試劑。此法合成低分子溴代烴的產(chǎn)率比氫溴酸-濃硫酸法好,而且合成仲鹵代烴及叔鹵代烴時(shí),異構(gòu)化副反應(yīng)顯著減少。2-戊醇、3-戊醇與三溴化磷或氫溴酸-濃硫酸反應(yīng)的產(chǎn)物。第三十頁,共七十七頁,2022年,8月28日三、官能團(tuán)的鹵代反應(yīng)
1、鹵素交換鹵代烴中氯原子或溴原子被碘原子的取代是碘代烴的重要合成方法。鹵代烴的活性次序?yàn)椋翰局伲臼澹蚁u化物及芳鹵的反應(yīng)活性更弱。一般操作是將鹵代烴與碘化鈉在適當(dāng)溶劑中回流。常用的溶劑有:丙酮、四氯化碳、二甲基甲酰胺等碘代糖的合成。第三十一頁,共七十七頁,2022年,8月28日活性芳鹵的鹵素交換第三十二頁,共七十七頁,2022年,8月28日
在氯化鋅或三氯化鐵催化下,氯代烴與碘化鈉在二硫化碳中室溫反應(yīng),以92%-100%的產(chǎn)率生成碘代烴,甚至可以制備立體位阻的碘代烴。在溴化鎳及鋅粉催化下,烯基氯化物亦可與碘化鈉反應(yīng),轉(zhuǎn)變成碘代烯烴。第三十三頁,共七十七頁,2022年,8月28日
鹵素交換反應(yīng)是合成脂肪族氟化物的主要方法。氟化鉀、氟化鋅、氟化銻、氟化氫均為常用的氟代試劑。反應(yīng)過程中加入少量五氯化銻可以增加速度和提高產(chǎn)率二氟甲烷的合成
新近報(bào)道四丁基氟化銨、四丁基氫二氟化銨及四丁基(三苯基乙硅基)氟化均是脂肪族鹵化物進(jìn)行氟代的有效試劑。第三十四頁,共七十七頁,2022年,8月28日
一般而言,芳鹵不能與無機(jī)氟進(jìn)行鹵素交換,但硝基取代的芳鹵在二甲基亞砜或甲基甲酰胺中可被氟代。
芳香硝基化合物與四甲基氫二氟化銨在DMF中反應(yīng),硝基可被氟原子取代,分子中存在易離去基團(tuán)氯原子、氰基、羰基均無影響。第三十五頁,共七十七頁,2022年,8月28日2、磺酸酯與鹵化鈉作用
若將醇與磺酰氯反應(yīng)轉(zhuǎn)變成磺酸酯,繼而與鹵化鈉反應(yīng),即可避免許多直接鹵代所遇到的異構(gòu)化的困難。本法特別適用于甾族及糖的鹵化物的合成。除鹵化鈉外,鹵化鉀、鹵化鈣、鹵化鎂等均為常用的鹵鹽。反應(yīng)用的溶劑為丙酮、醚、醇、二甲基亞砜、二甲基甲酰胺等3-溴戊烷的合成。第三十六頁,共七十七頁,2022年,8月28日
烷基磺酸鈉在DMF中與亞硫酰氯反應(yīng),可以良好產(chǎn)率生成相應(yīng)的氯化物,此方法具簡便、溫和、選擇性好的特點(diǎn)。100C第三十七頁,共七十七頁,2022年,8月28日3、醚的裂解
烷基芳基醚或二烷基酸與氫溴酸或氫碘酸反應(yīng),可合成鹵代烴。甲基醚與氫碘酸反應(yīng)能定量地生成碘甲烷,提供了甲氧基的測定方法。芳氧基可作為鹵素的保護(hù)基團(tuán),待反應(yīng)完成后,再用本法轉(zhuǎn)變成原來的鹵素。
四氫呋喃、四氫吡喃均是易得的環(huán)醚,它們的裂解可合成相應(yīng)的二鹵化物。環(huán)氧乙烷化合物與六氯化鎢在二氯甲烷中反應(yīng),可裂解成1,2-二氯化合物。第三十八頁,共七十七頁,2022年,8月28日
若采用三鹵化硼、二鹵化三苯基膦等緩和試劑,反應(yīng)可在中性條件下進(jìn)行,更適合于仲烷基醚的裂解。三鹵化硼作醚的裂解試劑時(shí),反應(yīng)可在室溫下進(jìn)行。第三十九頁,共七十七頁,2022年,8月28日第四十頁,共七十七頁,2022年,8月28日四、醛、酮與五氯化磷作用
脂肪族醛、酮與五氯化磷作用,可用于合成積二鹵化物。除五氯化磷外,亞硫酰氯、α,α-二氯甲醚-氯化鋅、乙酰氯-三氯化鋁等均是常用的氯代試劑。若含有α-氫的醛、酮與五氯化磷反應(yīng)的主要副產(chǎn)物是乙烯氯化物,但它們與積二氯化物的混合物均適用于炔烴的合成。2,2-二氯雙環(huán)[2.2.1]庚烷的合成。0C第四十一頁,共七十七頁,2022年,8月28日六氯化鎢亦是醛形成積二氯化物的有效試劑。
四氟化硒是有效的氟化劑,它與醛、酮在1,1,2-三氟-1,2,2-三氯乙烷中于20-47℃反應(yīng),以65%-100%的產(chǎn)率生成積二氟代烴。第四十二頁,共七十七頁,2022年,8月28日
新近報(bào)道,芳烷酮在三氟乙酸中與乙酰氯在室溫下進(jìn)行反應(yīng),可以良好產(chǎn)氯生成烯基氯化物。若與乙酰溴反應(yīng),則生成烯基溴化物。第四十三頁,共七十七頁,2022年,8月28日五、羧酸及其鹽與鹵素作用
1、Hunsdiecker反應(yīng)
羧酸銀在惰性溶劑四氯化碳中與鹵素反應(yīng),生成比羧酸少一個(gè)碳原子的鹵代烴。此反應(yīng)是按游離基歷程進(jìn)行的。一般而言,飽和脂肪酸C2-C18者均能以良好的產(chǎn)率生成鹵代烴。特別適用于二元羧酸合成ω-溴代酸。第四十四頁,共七十七頁,2022年,8月28日
由于許多羧酸銀對熱不穩(wěn)定,不易獲得純凈干燥的銀鹽,而少量水的存在又嚴(yán)重影響產(chǎn)率。因此采用改良法克服這一缺點(diǎn)。改良法是將羧酸及過量的氧化汞與鹵素直接反應(yīng)。同時(shí)水的存在對產(chǎn)率的影響不大。第四十五頁,共七十七頁,2022年,8月28日銀鹽法的另一改良法是利用羧酸的鉈鹽,因?yàn)楹笳邔岱€(wěn)定,易于重結(jié)晶提純。
環(huán)亞烷基乙酸的鈉鹽與溴在二甲基甲酰胺中反應(yīng)亦得良好結(jié)果。氟化物可用類似方法獲得。第四十六頁,共七十七頁,2022年,8月28日2、Barton反應(yīng)
羧酸與碘及四乙酸鉛在光引發(fā)下反應(yīng),生成碘代烴。此法特點(diǎn)是不僅適用于合成伯碘代烷,亦適用于合成仲碘代烷,產(chǎn)率為63%-100%。它的機(jī)理與Hunsdiecker反應(yīng)類似,亦按游離基機(jī)理進(jìn)行的。?;蔚馑?RCOOI)是可能的中間體。1-碘戊烷的合成。第四十七頁,共七十七頁,2022年,8月28日次碘酸叔丁酯應(yīng)是Barton反應(yīng)的有效試劑,因?yàn)樗c羧酸反應(yīng)可以生成?;蔚馑帷5谒氖隧?,共七十七頁,2022年,8月28日3、Kochi反應(yīng)
羧酸在金屬氯化物如氯化鋰、氯化鉀、氯化鈣存在下與四乙酸鉛進(jìn)行脫羧反應(yīng),可得良好產(chǎn)率的氯代烴。由于反應(yīng)過程中沒有重排等副反應(yīng),適用于仲氯化物及叔氯化物的合成。反應(yīng)亦是按游離基歷程進(jìn)行的。第四十九頁,共七十七頁,2022年,8月28日氯代環(huán)丁烷的合成。
若用N-氯代丁二酰亞胺及四乙酸鉛與羧酸在二甲基甲酰胺中反應(yīng),亦可生成氯代烴。它的優(yōu)點(diǎn)是避免了金屬氯化物在苯中的低溶解性。第五十頁,共七十七頁,2022年,8月28日六、重氮基被鹵素取代
重氮基被鹵素的取代是芳鹵的重要合成方法。重氮化合物一般是由硝基化合物還原成氨基化合物再重氮化制得,因此,本法是硝基化合物或氨基化合物轉(zhuǎn)變成芳鹵的方法。特別適用于將鹵素引入用其他方法難以引入的位置。
制備芳氯或芳溴時(shí),可用氯化亞銅或溴化亞銅在相應(yīng)的氫鹵酸存在下分解重氮鹽,稱為Sandmeyer反應(yīng),亦可用銅粉及氫鹵酸作分解重氮鹽的試劑,稱為Gattrmann反應(yīng)。第五十一頁,共七十七頁,2022年,8月28日Sandmeyer反應(yīng)重氮鹽用氯化亞銅或溴化亞銅處理,得到氯代或溴代芳烴:第五十二頁,共七十七頁,2022年,8月28日2,6-二硝基氯苯的合成。第五十三頁,共七十七頁,2022年,8月28日若將重氮鹽轉(zhuǎn)變成四氯化銅重氮鹽,在DMS0中室溫下即可分解成芳氯化合物。Gattrmann反應(yīng)。第五十四頁,共七十七頁,2022年,8月28日
若欲將氟引入芳核中,可將重氮鹽轉(zhuǎn)變成不溶性的重氮氟硼酸鹽,或直接在氟硼酸存在下進(jìn)行至氯化,再加熱分解此固體重氮鹽,稱為Schiemann反應(yīng)對氟乙酰苯胺的合成在汞燈照射下,氟硼酸重氮鹽與氟化氫在12℃時(shí)反應(yīng),即可順利氟代。第五十五頁,共七十七頁,2022年,8月28日
本法的一種改良方法是用六氟磷酸(HPF6)代替氟硼酸,可得溶解度更小的重氮鹽,因而提高了產(chǎn)率。第五十六頁,共七十七頁,2022年,8月28日制備芳碘時(shí),并不需加入銅鹽,只要將碘化鉀加到重氮鹽中即可2-碘甲苯的合成。芳胺與亞硝酸戊酯可在苯中進(jìn)行重氮化,若有碘存在時(shí),則生成碘代芳烴。第五十七頁,共七十七頁,2022年,8月28日第三節(jié)加成反應(yīng)
烯、炔烴可與多種含鹵化物發(fā)生加成反應(yīng)。烯、炔與含鹵化物的加成反應(yīng)亦是合成鹵代烴的一大類重要合成方法。就反應(yīng)機(jī)理而言,含鹵化物對烯、炔烴的加成反應(yīng)是以親電加成為主要類型。但烯烴亦能與多種含鹵化物發(fā)生游離基加成。若為不對稱烯烴,前者按馬氏加成法則,而后者按反馬氏加成法則。有時(shí)相同反應(yīng)物由于反應(yīng)條件不同,可以按兩種不同途徑進(jìn)行,結(jié)果可以獲得不同定位的產(chǎn)物,這在合成上是極有意義的。第五十八頁,共七十七頁,2022年,8月28日一、烯烴與鹵素的加成
烯烴與鹵素極易發(fā)生加成反應(yīng),是合成鄰二鹵化物的重要方法。其加成速度是Cl2>Br2>I2。烯烴與鹵素的加成在立體化學(xué)上屬反式加成。因此,順式烯烴與鹵素加成得外消旋體,而反式烯烴則生成內(nèi)消旋體。烯烴與氯加成時(shí),需控制較低的反應(yīng)溫度,以避免取代反應(yīng)的發(fā)生。
Lewis酸如五氯化銻、三氯化鐵均是常用的催化劑。除氯而外,硫酰氯、五氯化磷、N-氯代丁二酰亞胺及氯化氫均是有效的氯化劑。第五十九頁,共七十七頁,2022年,8月28日內(nèi)消旋3,4-二氯己烷的合成-70C四乙基三氯化銨是易制備的晶體氯化試劑,它可使炔烴加成停留在一元加成階段.-78C環(huán)己烯與硫酰氯在四氯化碳中回流,即高產(chǎn)率地生成1,2-二氯環(huán)己烷。1、氯的加成第六十頁,共七十七頁,2022年,8月28日
高錳酸鉀與鹽酸反應(yīng)生成的氯可直接與烯烴加成,若用氫溴酸則可生成1,2-二溴化合物,高錳酸季銨鹽與三甲基氯硅烷亦可在反應(yīng)體系的形成氯直接與烯烴加成。
在相轉(zhuǎn)移催化劑氯化三乙基芐基銨存在下,烯烴與氯化氫及過氧化氫反應(yīng),可達(dá)到與氯加成的目的。它的特點(diǎn)是反應(yīng)條件緩和、產(chǎn)率較好,沒有像采用氯氣、硫酰氯作氯化劑時(shí)所遇到的游離基取代的副反應(yīng)。第六十一頁,共七十七頁,2022年,8月28日2、溴的加成
烯烴與溴極易加成,而且副反應(yīng)也不如氯的加成嚴(yán)重。烯烴與溴在四氯化碳存在下于室溫即可進(jìn)行反應(yīng),甚至α,β-不飽和羰基化合物亦能順利反應(yīng)。溴化l,4-二氧雜環(huán)己烷、過溴化吡啶氫溴酸鹽均是緩和的溴化試劑。
新近報(bào)道,炔丙酸酯與溴加成,立體選擇地生成Z型2,3-二溴丙烯酸酯,若與吡啶氫三溴化鹽反應(yīng)則生成E型二溴化物。第六十二頁,共七十七頁,2022年,8月28日
利用溴化鈉(鉀)與氧化劑在反應(yīng)體系內(nèi)部產(chǎn)生溴并與烯、炔烴進(jìn)行加成反應(yīng),可以避免使用溴引起的設(shè)備腐蝕和環(huán)境污染。常用的溴化試劑有溴化鈉-硼酸鈉、溴化鉀-過氧化氫等。
炔烴與溴化鈉-硼酸鈉在乙酸中反應(yīng),可停止在一元加成階段,生成Z-型加成產(chǎn)物。溴化鈉-過氧化物作用生成的溴與烯烴能順利加成。第六十三頁,共七十七頁,2022年,8月28日3、與碘與氟的加成烯烴與碘的加成是一平衡反應(yīng),簡單烯烴與碘的加成不僅產(chǎn)率較低,而且產(chǎn)物亦不穩(wěn)定。烯烴與氟的加成反應(yīng)極為劇烈,并伴隨發(fā)生取代及碳鏈斷裂等副反應(yīng)。若將溫度控制在-78℃,烯烴與氟可順利加成。新近報(bào)道,四氟化氙、二氟二乙酸鉛均是烯烴氟化劑,但它們與烯烴反應(yīng)時(shí)常伴隨發(fā)生重排,生成一定數(shù)量的積二氟烴1,1-二氟乙烷及1,2-二氟乙烷的合成。第六十四頁,共七十七頁,2022年,8月28日二、烯烴與鹵化烴的加成
簡單烯烴如乙烯、丙烯等可由石油裂解大量制得,因此它們與鹵化氫加成是合成簡單鹵代烷的工業(yè)方法。而實(shí)驗(yàn)里往往由相應(yīng)的醇的鹵代法制備。一般而言,烯烴與鹵化氫的加成按離子歷程進(jìn)行。若為不對稱烯烴,其加成方向可根據(jù)馬氏法則決定。鹵化氫對烯烴加成的活性次序?yàn)镠I>HBr>HCl。烯烴與碘化氫、溴化氫反應(yīng)可在室溫下進(jìn)行,而與氯化氫反應(yīng)必須加熱。苯、戊烷、醚均為常用的溶劑。本合成法的主要應(yīng)用是由α,β-不飽和醛、酮、酯、腈合成β-鹵代物。第六十五頁,共七十七頁,2022年,8月28日
異戊二烯與干燥的氯化氫在乙醚中于-15℃反應(yīng),首先發(fā)生1,2-加成生成3-氯-3-甲基-1-丁烯,繼而加熱重排成1-氯-3-甲基-2-甲丁烯。
在硫酸鐵催化下烯烴可與氫溴酸順利加成.本法具有原料價(jià)廉,產(chǎn)率較高,適于工業(yè)化生產(chǎn)。第六十六頁,共七十七頁,2022年,8月28日β-溴丙酸甲酯的合成。烯烴與碘化鉀及95%磷酸共回流,即可順利完成碘化氫的加成。第六十七頁,共七十七頁,2022年,8月28日
在無過氧化物存在下,溴化氫對烯烴的加成按離子歷程進(jìn)行;若在過氧化物引發(fā)下,則按游離基歷程進(jìn)行,不對稱烯烴主要生成反馬氏加成法則的產(chǎn)物。溴化氫的游離基加成廣泛用于烯、炔烴及具有多種取代基的烯、炔烴的加成。
在過氧化物存在下,末端烯烴與溴化氫的加成是合成1-溴代烷的重要方法。若在末端碳原子上鹵素,則生成2-溴加成物。第六十八頁,共七十七頁,2022年,8
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