????一、结构
?? c—x,由于卤原子自身较大的电负性,使得电子云偏向卤原子而带有部分负电荷,而α-碳原子带有部分正电荷,即产生了吸电诱导效应。在这里也留意一下可极化度的概念。
?? 二、化学性质
1、亲核取代反应
(1)掌握基本概念:
亲核试剂、反应底物、离去基团。
(2)常见的亲核取代反应:
①水解反应
了解溶剂解的含义。
②醇解反应
产物为醚,醇解反应难以进行完全,可用醇钠或醇钾代替,掌握威廉姆森醚合成法。
③氨解反应
卤代烃和过量氨气反应制得伯胺,若卤代烃过量,则反应可能得到仲胺、叔胺或者季铵盐。
④氰解反应
生成的腈可用于后续反应,该反应常用于碳链的增长。
⑤与炔钠反应
用于制备高级炔烃
⑥与硝酸银醇溶液反应
该反应根据反应活性鉴别烃基种类,根据卤化银沉淀的颜色和反应速度鉴别卤原子的种类。
⑦卤素交换反应
反应为可逆反应,以丙酮为溶剂使平衡正向移动,由于生成的氯化钠或溴化钠几乎不溶于丙酮,因此该反应可用于鉴别氯代烃或溴代烃。
⑧与硫氢化钠、硫醇钠反应
(3)亲核取代反应机理
在这里大家要注意对比区分sn1反应与sn2反应。
①sn1反应(单分子亲核取代反应)
a、sn1反应分两步进行,第一步是限速步骤,反应速度只与卤代烃浓度成正比,与亲核试剂浓度无关。
b、中间体为碳正离子,常常会发生重排,为sn1反应特性。
c、产物为外消旋体,但很难完全外消旋,通常构型转化产物多于构型保持产物,溶剂亲核性越强构型翻转比例越大。
②sn2反应(双分子亲核取代反应)
a、sn2反应过程只有一步,反应速度与卤代烃及亲核试剂浓度有关。
b、亲核试剂从离去基团的背面进攻碳原子,反应中旧键断裂与新键生成是同时进行的。
c、中心碳原子构型发生瓦尔登(walden)翻转,这是sn2反应的标志。需要注意的是构型翻转指的是中心碳的构型骨架的翻转,并不是说手性碳构型的改变,这一点大家一定要注意区分。
(4)影响亲核取代反应机理的因素
①烃基结构的影响
a、碳正离子越稳定越有利于生成,越有利于sn1反应,
电效应是影响sn1反应的主要因素,速度顺序为:叔卤代烷>仲卤代烷>伯卤代烷>卤代甲烷。
b、桥头碳卤代烃的sn1与sn2反应均困难。
c、空间效应是影响sn2反应的主要因素,速度顺序为:卤代甲烷>伯卤代烷>仲卤代烷>叔卤代烷。
d、乙烯型卤代烃sn1与sn2反应均困难,烯丙型或苄基型卤代烃sn1与sn2反应均容易。
e、卤苯的反应过程比较特殊,大家留意一下。
? ②离去基团的影响
a、离去基团越容易离去,反应越倾向与亲核取代而不是消除,且更倾向于sn1反应,即离去基团对于sn1反应影响大于sn2反应。
b、离去基团碱性越弱越容易离去,书上的顺序表大家要看一下。
c、碘离子比较特殊,当其作为催化剂时,发生sn2反应。
? ③亲核试剂的影响
a、亲核试剂亲核性大小对于sn1反应影响小,对于sn2反应影响大。
b、同学们要区分好亲核性与碱性,这两个顺序通常一致但也有例外,书上有详细的规律总结,要看仔细。
? ④极性溶剂的影响? ? ? ? ? ? ? ?
a、溶剂极性越大,对于sn1反应越有利。
b、对于sn2反应,书上有详细的原则,理解起来就是sn2反应是一个起始态电荷集中而过渡态电荷相对分散的反应,如果增加溶剂极性会使亲核试剂溶剂化而不利于反应的进行。
c、这部分还包括了对于溶剂的分类,书上有每一类溶剂对应的例子,大家要记住。
?? 对于sn1反应来说,极性溶剂(质子型溶剂与极性非质子溶剂)有利于sn1反应;对于sn2反应,来说质子型溶剂不利于sn2反应,而非质子性溶剂有利于反应。
(5)邻基参与效应是一种特殊的反应类型,这部分有些难度,考察的可能性会比较小,简单了解即可。
2、消除反应
(1)消除反应及消除方向
①卤代烃消除反应通常为β-消除,反应条件为强碱与小极性溶剂,产物为烯烃或炔烃。
②消除方向遵循扎依采夫(saytzeff)规则,当产物烯烃有顺反异构体时,以反式产物为主。
(2)消除反应机理 ①单分子消除反应(e1)反应
同sn1反应一样,第一步为限速步骤,e1反应中间体也是碳正离子,也可能涉及到重排。
②双分子消除反应(e2)反应
(3)e2反应的立体化学
①要求被消除的基团或
原子处于反式共平面,故e2反应为反式消除。
? 结合前面立体化学部分,如果底物为赤型,则通过反式消除得到顺式烯烃;如果底物为苏型,则通过反式消除得到反式烯烃。
②卤代环己烷进行e2消除时,被消除的基团必须处于a键上,同时满足反式共平面的要求。
③在某些刚性环中,由于空阻问题,可能会使顺式消除比反式消除更容易。
(4)消除反应和取代反应的竞争(主要是sn2与e2之间的竞争)
①烃基结构的影响
a、伯卤代烷主要发生取代反应,只有在强碱与弱极性溶剂中才主要发生消除反应。
b、β位连有苄基或烯丙基时,有利于e2反应进行。
c、β—c上连有支链的伯卤代烃更易于消除。
d、叔卤代烃极易发生消除,只有在纯水或乙醇中才会以取代为主;仲卤代烃究竟发生什么反应取决于卤代烃结构与反应条件。
②试剂的碱性与亲核性的影响
碱性强而亲核性弱,利于消除反应;
碱性弱而亲和性强,利于取代反应;
体积大的利于消除反应。
这里再次强调一下碱性与亲核性顺序通常一致,但也不完全一致,大家一定要注意。
③溶剂极性的影响
极性大的溶剂有利于取代反应,而极性校的溶剂有利于消除反应,书上的例子可以方便大家理解。
④反应温度的影响
加热有利于消除反应。
(5)消除反应机理对于消除方向的解释
?? 说一下这里的两种特殊情况,当带有芳环及不饱和键的卤代烃发生消除时,易生成更加稳定的共轭烯烃。
? ? 这一点在前几年的真题中出现过几次,大家一定要格外注意。另外一个是当碱的体积过大时,可能不遵循扎依采夫规则,而去夺取位阻更小的伯氢 得到双键上取代基较少的烯烃。
3、与金属反应
(1)与金属镁反应
①格式试剂的制备:
卤代烃与镁在无水醚中制得,且最好用氮气保护。卤代烃中碘代烃活性最好但价格昂贵,故一般选用溴代烃;有时会用四氢呋喃作溶剂。
②格式反应:
格式试剂可以参与很多反应,可用于制备烷烃、醇等,这里不一一列举了,大家要总结好。
(2)与金属锂反应
这部分只需要知道吉尔曼试剂与考雷—豪斯(corey-house)合成法。
(3)与金属锌反应
需要掌握瑞福尔马斯基(reformatsky)反应,在后面的章节中还会介绍到。
4、还原反应
简单了解即可。
?? 三、卤代烃的制备
1、烃的卤代
这部分反应大多在前面的推送中都有介绍,大家可以参考之间的内容。溴代比氯代更容易制得较纯的卤代烃。
2、醇的卤代
大家记住那几个常见的卤化剂就可以,具体反应会在醇那一章介绍。
3、烯烃或炔烃的加成
相关内容详见烯烃。
4、卤素交换反应
相关内容见上。
5、氯甲基化反应
掌握布朗克(blanc)氯甲基化反应。
?? 四、多卤代烃和氟代烃
这部分大家看看书上内容,简单了解即可。????
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