精细有机合成技术 教学课件 ppt 作者 薛叙明 主编 刘同卷 主审第五章.ppt

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第五章 卤化 第四节 置换卤化 2.置换酚羟基 酚羟基的卤素置换相当困难,需要活性很强的卤化剂,如五氯化磷和三氯氧磷等。 五卤化磷置换酚羟基的反应温度不宜过高,否则五卤化磷受热会离解成三卤化磷和卤素。这不仅降低其置换能力,而且卤素还可能引起芳环上的取代或双键上的加成等副反应。 第四节 置换卤化 使用氧氯化磷作卤化剂时,其配比要大于理论配比。因为POCl3中的三个氯原子,只有第一个置换能力最大,以后逐渐递减。 酚羟基的置换使用三苯膦卤化剂在较高温度下反应,收率一般较好。 第四节 置换卤化 3. 置换羧羟基 用SOCl2或PCl3与羧酸反应是合成酰氯最常用的方法。即: RCOOH+SOCl2 —→ RCOCl+SO3+HCl 五氯化磷可将脂肪族或芳香族羧酸转化成酰氯。由于五氯化磷的置换能力极强,所以羧酸分子中不应含有羟基、醛基、酮基等敏感基团,以免发生氯的置换反应。三氯化磷的活性较小,仅适用于脂肪羧酸中羟基的置换;氯化亚砜的活性并不大,但若加入少量催化剂(如DMF、路易斯酸等),则可增大反应活性。如: 第四节 置换卤化 二、芳环上硝基、磺酸基和重氮基的置换卤化 1.置换硝基 硝基被置换的反应为游离基反应,其反应历程如下: Cl2—→2Cl· ArNO2+Cl·—→Ar Cl+·NO2 ·NO2+Cl2—→NO2 Cl+Cl· 工业上,间二氯苯是由间二硝基苯在222℃下与氯反应制得;1,5-二硝基蒽醌在邻苯二甲酸酐存在下,在170~260℃通氯气,硝基被氯基置换而制得1,5-二氯蒽醌。以适量的1-氯蒽醌为助熔剂,在230℃向熔融的1-硝基蒽醌中通入氯气,可制得1-氯蒽醌。 通氯的反应器应采用搪瓷或搪玻璃的设备,因为氯与金属可产生极性催化剂,使得在置换硝基的同时,发生离子型取代反应,生成芳环上取代的氯化副产物。 第四节 置换卤化 2. 置换磺酸基 在酸性介质中,氯基置换蒽醌环上磺酸基的反应也是一个自由基反应。采用氯酸盐与蒽醌磺酸的稀盐酸溶液作用,可将蒽醌环上的磺酸基置换成氯基。 工业上常常采用这一方法生产1-氯蒽醌以及由相应的蒽醌磺酸制备1,5-和1,8-二氯蒽醌。方法是在96~98℃下将氯酸钠溶液加到蒽醌磺酸的稀盐酸溶液中,并保温一段时间,反应即可完成,收率为97%~98%。 第四节 置换卤化 3. 置换重氮基 用卤原子置换重氮基是制取芳香卤化物的方法之一。先由芳胺制成重氮盐,再在催化剂(亚铜型)作用下得到卤化物。它被称作桑德迈尔(Sandmeyer)反应。即: (X=Cl、Br) 在反应过程中同时生成的副产物有偶氮化合物和联芳基化合物。芳香氯化物的生成速度与重氮盐及一价铜的浓度成正比。增加氯离子浓度可以减少副产物的生成。 重氮基被氯原子置换的反应速度,受对位取代基的影响。通常,当芳环上有其他吸电子基存在时有利于反应。取代基对反应速度的影响如下列顺序减小:NO2>Cl>H>CH3>OCH3。 第二节 取代卤化 (4)催化剂及杂质 芳烃在有催化剂时,环上取代氯化要比环上加成或侧链氯化快得多,即在催化剂存在时,通常只能得到环上取代产物。在光照、加热或引发剂下通Cl2,侧链取代氯化又比环上加成氯化快得多。因此通过游离基反应进行芳环侧链的卤化时,应当注意不要使反应物中混入能够发生环上取代氯的催化剂。 对于自由基反应,原料需有较高的纯度和严格控制其杂质,否则会阻止反应。 ①杂质铁。若有铁存在,通氯时会转变成FeCl3,则对自由基反应不利,并起抑制作用,同时若原料为烯烃或芳烃时,还会加快加成氯化及环上取代氯化。因此,原料中不能有铁,反应设备不能用普通钢设备,需用衬玻璃、衬镍、搪瓷或石墨反应器。 第二节 取代卤化 ②氧气。对反应有阻碍作用,需严格控制其浓度。对于光引发:烃中氧含量<1.25×10-4时,Cl2中需<5.0×10-5;或烃中氧含量=5.0×10-5时,Cl2中需<2.0×10-4。 ③水。原料中有少量水的存在,也不利于游离基取代反应的进行。因此,工业上常用干燥的氯气。 此外,固体杂质或具有粗糙反应器内壁,会使链终止。为了除去反应物中可能存在的痕量杂质,有时加入乌洛托品。 (5)反应介质 四氯化碳是经常采用的反应介质,因为它属于非极性惰性溶剂,可避免游离基反应的终止和一些副反应的发生。其它可用的溶剂还有苯、石油醚和氯仿等。反应物若为液

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