卤代烷和卤代芳烃的制备方法

当脂肪烃或芳香烃中的氢原子被卤素原子取代时，会形成卤代烷（卤代烷）和卤代芳基（卤代芳烃）。卤代烷具有与烷基的 sp3 杂化碳原子相连的卤原子，而卤代芳烃具有与芳基的 sp2 杂化碳原子相连的卤原子。自然界中存在许多含卤素的有机化合物，其中一些具有临床应用价值。卤代烷和卤代芳烃的例子：

卤代烷的制备方法

有多种制备卤代烷的方法。卤代烷可以由醇、烃类制备。让我们看看所有的方法，

• 从酒精

当醇与浓卤酸、卤化磷或亚硫酰氯反应时，羟基被卤素取代。优选亚硫酰氯，因为在该反应中与气体SO ₂和HCl一起形成卤代烷。因为这两种气态产物是可逸出的，所以反应产生纯烷基卤化物。伯醇和仲醇与 HCl 的反应需要催化剂 ZnCl ₂的存在。 (R – 烷基)

                                          ZnCl₂

•  R-OH + HCl —————–> R-Cl + H2O          
•  R-OH + PCl₃ —————> R-Cl + POCl₃ + HCl
•  R-OH + NaBr + H₂SO₄  —————–> R-Br + NaHSO₄ + H₂O
• 3R-OH + PX₃ —————> 3R-X + H₃PO₃ (X = Cl, Br)

                         red P/X₂

• R-OH —————> R-X

                       X₂ = Br₂, I₂         

• R-OH + SOCl₂ —————> R-Cl + SO₂ + HCl               

烷基氯是通过将干燥的氯化氢气体通过醇溶液或加热含醇的卤酸水溶液来制备的。

• 来自碳氢化合物

1. 通过自由基卤化从烷烃

当自由基氯化或溴化烷烃时，会形成异构单卤代烷烃和多卤代烷烃的复杂混合物，这很难作为纯化合物分离。结果，任何单一化合物的产率都极低。

                                          Cl₂ / UV Light

• CH₃CH₂CH₂CH₃ ——————–> CH₃CH₂CH₂CH₂Cl + CH₃CH₂CHClCH₃

                                               or Heat

2. 来自烯烃

• 卤化氢的加成：与氯化氢、溴化氢或碘化氢的反应将烯烃转化为相应的卤代烷。

• (CH₃)₂C=C(CH₃)₂ + HX —————–> (CH₃)₂C-CX(CH₃)₂

Propene yields two products:

• CH₃CH=CH₂ + H-I ——————–> CH₃CH₂CH₂I + CH₃CHICH₃

                                                                                    (Minor)               (Major)

• 添加卤素

在实验室中，将CCl ₄中的溴添加到烯烃中会释放出红棕色的溴，这是检测分子中双键的重要方法。该反应导致形成无色vic-dibromides。

                                           CCl₄

CH₂=CH₂ + Br₂ ————————> BrCH₂-CH₂Br

                                                                      (vic-Dibromides)

• 卤素交换

烷基碘化物通常通过烷基氯化物/溴化物与 NaI 在无水丙酮中反应来合成。该反应也称为芬克尔斯坦反应。

R-X + NaI ————–> R-I + NaX (X = Cl, Br)

在金属氟化物存在下加热烷基氯化物/溴化物以产生烷基氟化物。例如AgF（氟化银）、Hg ₂ F ₂ 、CoF ₂或SbF ₃ 。斯沃茨反应是这种反应的名称。

H₃C-Br + AgF ————–> H₃C-F + AgBr

卤代芳烃的制备方法

卤代芳烃可以通过多种方式制备，例如，它们可以由烃类、胺类制备。让我们详细看看这些方法，

• 来自碳氢化合物

在路易斯酸催化剂如铁或氯化铁 (III) 的存在下，芳烃与氯或溴的亲电取代可以很容易地合成芳基氯化物和溴化物。

由于熔点差异很大，邻位和对位异构体很容易分离。

• 来自胺

从胺，卤代芳烃是使用Sandmeyer 反应制成的。当芳香胺溶解在亚硝酸钠溶液中时，形成重氮盐。新鲜制备的重氮盐与氯化亚铜或溴化亚铜混合，重氮基团被-Cl或-Br基团取代。

重氮基团的碘置换不需要卤化亚铜的存在，这可以简单地通过将重氮盐与碘化钾摇晃来完成。

概念问题

问题一：为什么酒精-KI反应中不用硫酸？

回答 ：

We know that (H₂SO₄) sulfuric acid is an oxidizing agent, if we use it in an alcoholic KI reaction, it will convert KI to corresponding HI and oxidize the HI. That’s why sulfuric acid can not be used in the reaction of alcohols with KI.

问题 2：确定 (CH3) ₂ CHCH ₂ CH ₃自由基单氯化过程中可能形成的所有单氯结构异构体。

回答 ：

When the monochlorination occurs the following 4 product will produce-

1. (CH₃)₂CHCH₂CH₂Cl, 
2. (CH₃)₂CHCH(Cl)CH₃, 
3. (CH₃)₂C(Cl)CH₂CH₃ and 
4. CH₃CH(CH₂Cl)CH₂CH₃.

问题3：如何区分C ₂ H ₅ Br 和C ₆ H ₅ Br 进行化学反应测试。

回答 ：

Aqueous NaOH is used to heat both. C₂H₅Br produces ethanol and NaBr, which when combined with AgNO₃ produces a yellow precipitate of AgBr. This test yields no results for C₆H₅Br.

问题4：环己烯与溴在热存在下反应的主要产物是什么？

回答：

The above reaction gives 3-Bromocyclohexene.

问题 5：为什么卤代烷在有机溶剂中如此容易溶解？

回答：

Because the new forces of attraction formed between haloalkanes and solvent molecules are as strong as the forces of attraction that are being broken.