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北京市一零一中学2013年高中化学竞赛 第14讲 烃的衍生物


第 14 讲 烃的衍生物 【竞赛要求】 卤代烃、醇、酚、醚、醛、酮、酸、酯、胺、酰胺、硝基化合物、磺酸的基本性质及相互转化。异构 现象。 【知识梳理】 一、卤代烃 (一)卤代烃的化学反应 卤代烃是烃分子中一个或多个氢原子被卤素原子取代后所生成的化合物。 卤代烃分子结构中含有 C—X 键,由于卤素的电负性比碳大,碳卤键中电子云偏向卤素,使碳原子带 - 部分正电荷,卤素易以 X

的形式被取代,这种取代称为亲核取代反应(简写为 SN) 。活泼金属也可以与卤 代烃反应,生成金属有机化合物。由于碳卤键的极性,使 β 碳原子上的氢原子与卤素原子一起脱去,发 生消除反应而形成碳碳重键。另外卤代烃还可被多种试剂还原生成烃。卤代烃的化学反应如下: 1、亲核取代反应 (1)水解反应 RX + H2O ROH + HX 卤代烷水解是可逆反应,而且反应速度很慢。为了提高产率和增加反应速度,常常将卤代烷与氢氧化 NaOH 钠或氢氧化钾的水溶液共热,使水解能顺利进行。RX + H2O ROH + NaX Δ (2)氰解反应 RX + NaCN RCN + NaX 氰基经水解可以生成为羧基(–COOH) ,可以制备羧酸及其衍生物。也是增长碳链的一种方法。如由 HCl 水解 氰解 乙烯来制备丙酸: CH2═CH2 CH3CH2Cl CH3CH2CN CH3CH2COOH (3)氨解反应 RX + NH3 RNH2 Δ (4)醇解反应 RX + NaOEt ROEt + NaX 醇 RONO2 + AgX↓ (5)与硝酸银的醇溶液反应 RX + AgNO3 此反应常用于各类卤代烃的鉴别。 不同卤代烃与硝酸银的醇溶液的反应活性不同,叔卤代烷 > 仲卤代烷 > 伯卤代烷。另外烯丙基卤和 苄基卤也很活泼,同叔卤代烷一样,与硝酸银的反应速度很快,加入试剂可立即反应,仲卤代烷次之,伯 卤代烷加热才能反应。 2、消除反应 卤代烷与氢氧化钾的醇溶液共热,分子中脱去一分子卤化氢生成烯烃,这种反应称为消除反应,以 E 乙醇 表示。RCH2CH2Br + NaOH RCH ═ CH + NaBr + H O 2 2 Δ 不同结构的卤代烷的消除反应速度不同,3?R-X > 2?R-X > 1?R-X 。 不对称卤代烷在发生消除反应时,可得到两种产物。如: RCH═CHCH3 (主要产物) 乙醇 RCH2CHXCH3 + NaOH Δ RCH2CH═CH2 (次要产物) 札依采夫规则:被消除的β – H 主要来自含氢较少的碳原子上。 3、与金属反应 (1)伍尔兹反应 卤代烷与金属钠反应可制备烷烃,此反应称为伍尔兹反应。 2CH3CH2Cl + 2Na CH3CH2CH2CH3 + NaCl (2)格氏试剂反应 在卤代烷的无水乙醚溶液中,加入金属镁条,反应立即发生,生成的溶液叫格氏试剂。 RX + Mg RMgX 烷基卤化镁 CH3CH2Br + Mg CH3CH2MgBr 乙基溴化镁 格氏试剂是一个很重要的试剂,由于分子内含有极性键,化学性质很活泼,它在有机合成中有广泛的 应用。 4、还原反应 卤代烃还可被多种试剂还原生成烃,如: H2/Pt RH LiAlH NH3(液)+Na 4 R—X Zn+HCl RH R—X R—X RH R—X RH (二)亲核取代反应机理 两类典型的亲核取代反应,一类是反应速度只与卤代烃的浓度有关,而与进攻试剂的浓度无关。 - - RX + OH ROH + X υ = k [RX] 这类反应称为一级反应,也叫单分子反应,全称是单分子亲核取代反应,以 SN1 表示。

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