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📜  卤代烷烃和卤代芳烃的化学反应

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:56:14.803000             🧑  作者: Mango

卤代烷烃和卤代芳烃的化学反应

当芳族或脂族烃中的氢原子被卤素原子取代时，会生成卤代烷烃和卤代芳烃。当脂肪烃中的 H 原子被取代时会生成卤代烷烃，而当芳烃中的相同 H 原子被取代时会形成卤代芳烃。

当一种或多种氢脂肪烃被相应数量的卤素原子（如氯、溴或碘）取代时，生成的化合物称为烷烃（即卤代烷烃）的卤素衍生物（CH 3 Cl – 氯甲烷）。

卤代烷的化学反应

取代反应

  • 醇的形成

当卤代烷与碱水溶液如氢氧化钠或氢氧化钾一起加热时，它们会水解并产生相应的醇。在该反应中，卤化物 (-X) 基团被羟基 (-OH) 基团取代。

例如：当与氢氧化钾水溶液一起加热时，甲基碘水解并生成甲醇。

CH 3​ -I + KOH ⇢ ​CH 3 -OH + KI

该反应也称为水解反应。

一般来说，我们也可以这样写，

R ​−X + KOH ⇢ R​−OH + KI

  • 与湿氧化银反应

当卤代烷与潮湿的氧化银 (Ag 2 O) 一起煮熟时，它们会水解并产生适当的醇。尽管氢氧化银不存在，但漂浮在水中的氧化银的行为与氢氧化银相似。

示例：当溴乙烷与潮湿的氧化银 (Ag 2 O) 一起加热时，它会发生水解并生成氯乙烷。

一般来说，我们可以写，

  • 烷基氰化物或烷烃腈的形成

与相应的烷基氰化物或烷烃腈的氰化钾醇溶液一起煮沸时的烷基卤化物。在该反应中，卤代烷的卤化物(-X)被氰基(-C＝N)取代。

例如，甲基碘在与氰化钾的醇溶液一起煮沸时会形成甲基氰化物或乙烷。

CH 3 ​−I + KCN ⇢ ​CH 3 ​−C≡N + KI

一般来说，我们可以写，

R​−X + KCN ⇢ ​R−N + KX

  • 烷基异氰化物的形成

与烷基异氰化物的氰化银一起加热时的烷基卤化物。在该反应中，卤代烷的卤化物 (-X) 被异氰基 (-NC) 取代。

例如，氯甲烷与氰化银一起加热时会形成甲基异氰化物。

一般来说，我们可以写，

  • 伯胺的形成：氨解

卤代烷与过量的氨醇溶液在压力下沸腾，形成相应的伯胺。该反应也称为卤代烷的氨解。在该反应中，卤代烷的卤化物（-X）被氨基（-NH 2 ）取代。

例如，氯甲烷与过量氨的醇溶液在压力下沸腾，形成甲胺。  

一般来说，我们可以写，

  • 醚的形成

当与醇钠一起煮沸时，烷基卤化物会发生取代反应以形成相应的醚。在该反应中，卤代烷的卤化物（-X）被烷氧基（-O-R）取代。这个反应被称为威廉姆森的醚合成。 RO-基团是与氧相连的烷基，因此称为醇盐，例如CH、O-是甲醇盐，C、H、O-是乙醇盐。

醇钠是由钠与醇作用制得的，

2R – OH + 2Na ⇢ 2RONa + H 2

例如：溴甲烷与乙醇钠一起煮沸会发生取代反应并形成乙基甲基醚

CH 3 -Br + Na-O-C 2 ​H 5 ⇢ CH 3 ​-O-C 2 ​H 5​ + NaBr

  • 酯的形成

烷基卤化物在与羧酸银盐加热时形成相应的酯。在该反应中，卤代烷的卤化物(-X)被羧酸酯(R-COO-)基团取代。

例如，甲基碘在与乙酸银加热时形成乙酸甲酯。

一般来说，我们可以写，

消除反应

分子中相邻碳原子上的两个原子或基团脱去形成不饱和化合物的反应称为消除反应

  • 脱卤化氢反应

当与氢氧化钾或氢氧化钠的醇溶液一起加热时，烷基卤化物会发生脱卤化氢并形成烯烃。脱卤化氢包括从α-碳中去除卤原子和从相邻的β-碳原子中去除氢原子[参见下图]。

例如，溴乙烷与氢氧化钾的醇溶液一起加热时会形成乙烯。

CH 3 -CH 2 -Br + KOH (alc.) ⇢ ​H 2 ​C=CH 2​ + KBr + H 2 ​O

  • 赛策夫规则

在脱卤化氢反应中，优选的产物是烯烃，它有更多的烷基连接到双键碳原子上。 （形成更多取代的双键）

例如：

  • 单取代 – (CH 2 = CH – R)
  • 二取代 - (R - CH = CH - R)

一般来说，

与金属反应

  • 与钠的反应：（形成高级烷烃）

当在无水醚存在下用钠处理烷基卤化物时，形成高级烷烃。

示例：溴甲烷在无水醚存在下与钠反应形成乙烷。

如果在无水醚存在下用钠处理两种不同烷基卤化物的混合物，则得到烷烃混合物。自耦合产品优先于交叉耦合产品形成

  • 与镁的反应：格氏试剂的形成

格氏试剂是一种有机金属化合物，其中二价镁直接与烷基和卤素原子相连。用通式R-Mg-X表示。碳镁键具有高极性，镁-卤键本质上是离子性的。格氏试剂具有高反应性。它与许多有机和无机化合物发生反应。因此，它是一种应用广泛的重要试剂。它用于制备大量有机化合物。

格氏试剂的制备

当在纯和干燥醚存在下用纯和干燥镁处理烷基卤化物时，形成称为格氏试剂的烷基卤化镁。

例如，甲基溴在无水醚存在下用镁处理形成甲基镁Arnab Mandal

卤代芳烃的化学反应

  • 卤化

在苯环中引入卤素。氯苯在无水氯化铁存在下与氯反应生成邻二氯苯和对二氯苯的混合物。

  • 硝化

在苯环上引入-NO, 基团。当与硝化混合物（浓硝酸 + 浓硫酸）一起加热时，氯苯会生成 1-氯-4-硝基-苯和 1-氯-2-硝基苯。对位衍生品是主要产品。

  • 磺化

在苯环中引入-SO，H基团。氯苯与浓硫酸一起加热，生成 4-氯苯磺酸（主要产品）和 2-氯苯磺酸。

  • 弗里德尔克拉夫特的反应

在苯环中引入烷基或酰基。氯苯在无水氯化铝存在下用氯代甲烷处理形成1-氯-2-甲基苯和1-氯-4-甲基苯的混合物。

氯苯还与乙酰氯在无水氯化铝存在下反应生成邻和对氯苯乙酮。

  • 与金属钠反应

芳基卤化物与烷基卤化物反应并在无水醚存在下与金属钠处理形成烷基苯时发生偶联反应。该反应称为Wurtz Fittig 反应。

通过两个芳基的偶联，它得到二芳基，通过两个烷基（甲基）的偶联，乙烷也与甲苯一起得到。

示例问题

问题 1：潮湿的 Ag 2 O 对溴乙烷的作用是什么？

回答：

问题 2：用一个例子写下 Wurtz 的反应？

回答：

问题3：什么是格氏试剂？这是如何预备的？

回答：

问题 4：如何将正丙基溴转化为异丙基溴？

回答：

问题 5：陈述并解释赛采夫规则？

回答：