📚 目录← 第7章📚 目录

第9章 卤代烃

核心知识点

9.1 分类与命名

按碳骨架分类
类型结构示例
饱和卤代烃(卤代烷)R−XCH3Cl 氯甲烷
不饱和卤代烃烯丙型 / 乙烯型CH2=CHCH2Cl / CH2=CHCl
芳香族卤代烃苄基型 / 苯基型C6H5CH2Cl / C6H5Cl
按卤素所在碳的级别分类

• 伯(1°)卤代烃：R−CH2−X   • 仲(2°)卤代烃：R2CH−X   • 叔(3°)卤代烃：R3C−X

命名要点：选含卤素的最长碳链为主链；卤素和其他取代基一起按次序规则编号，使位次之和最小；卤素作为取代基（氟、氯、溴、碘）。

9.2 结构与物理性质

C−X键的特征
键键长/nm键能/(kJ/mol)极性
C−F0.140485最强
C−Cl0.177339强
C−Br0.194285中
C−I0.214218弱
键能 vs 离去能力：键能 C−F > C−Cl > C−Br > C−I，但离去能力恰好相反：I− > Br− > Cl− > F−。因为离去基团的稳定性（碱性越弱越好离去）：HI最强酸 → I−碱性最弱 → 最易离去。

9.3 亲核取代反应 SN2

SN2 机理（双分子亲核取代）

亲核试剂从离去基团的背面进攻，经过五配位过渡态，一步完成：

Nu− + R−X → [Nu···R···X]‡ → Nu−R + X−

Nu⁻ C X 背面进攻 [ Nu C X ]‡ 底物 过渡态 构型翻转! SN2机理
SN2 特点
  1. 一步反应，无中间体，经过过渡态
  2. 速率 = k[RX][Nu−]（双分子，底物和亲核试剂都参与决速步）
  3. Walden翻转（构型反转）：S→R 或 R→S
  4. 活性：CH3X > 1° > 2° >> 3°（位阻越大越不利）
SN2 不适用于：叔碳（位阻太大）、桥头碳（背面进攻被阻挡）、乙烯基/芳基卤（C=C上卤素不易离去）

分子内SN2反应（成环反应）

分子内亲核取代

分子内的亲核基团攻击同一分子中的碳原子，离去基团离去 → 形成环状产物。

经典实例：4-溴-1-丁醇钠的分子内SN2成环

BrCH2CH2CH2CH2O− → 四氢呋喃（THF） + Br−

氧负离子从分子内部背面进攻C-Br碳，形成五元含氧杂环。

9.4 亲核取代反应 SN1

SN1 机理（单分子亲核取代）

第一步（慢，决速）：R−X → R+ + X−（解离生成碳正离子）
第二步（快）：R+ + Nu− → R−Nu（亲核试剂进攻碳正离子）

SN1 特点
  1. 两步反应，经过碳正离子中间体
  2. 速率 = k[RX]（单分子，只有底物参与决速步）
  3. 外消旋化：碳正离子为平面sp2，Nu可从两面进攻 → 得R+S混合物
  4. 活性：3° > 2° > 1° > CH3X（碳正离子越稳定越快）
  5. 可能伴随碳正离子重排（1,2-H迁移或1,2-CH3迁移）
SN1 的重排实例：新戊基溴 (CH3)3CCH2Br 在SN1条件下，1°碳正离子重排为3°碳正离子(1,2-甲基迁移)，产物骨架改变。

紧密离子对（Tight Ion Pair）

SN1中的紧密离子对效应

SN1反应中，C−X键异裂后碳正离子与离去基团并不会立即完全分离，而是形成"紧密离子对"(tight/intimate ion pair)。

紧密离子对 vs 溶剂分离离子对：随着溶剂化程度增大，离去基团逐渐远离 → 从紧密离子对变为溶剂分离离子对 → 趋向完全外消旋化。

9.5 消除反应

E2 消除（双分子）

E2 机理

强碱夺取β-H，同时C−X键断裂，一步协同完成：

速率 = k[RX][Base]

H X anti 180° E2 C=C 烯烃 E2机理
E2反式共平面的推论：
• 环己烷衍生物中，H和X必须处于1,2-双直键(diaxial)位置才能E2消除
• 如果只有一个β-H能满足anti关系 → 只得到一种产物（即使不是Saytzeff产物）

E1 消除（单分子）

E1 机理

第一步（慢）：R−X → R+ + X−（与SN1共享同一步）
第二步（快）：碱夺取碳正离子的β-H → 生成烯烃

速率 = k[RX]，E1总是伴随SN1发生（竞争关系）

E1 vs E2：E1在SN1条件下伴随发生，无法独立控制；E2可通过强碱诱导，在SN2条件下也可发生。

超共轭效应解释Saytzeff规则

为什么取代多的烯烃（Saytzeff产物）优先生成？

在E2消除的过渡态中，双键已部分形成：

超共轭本质：相邻C−H键的σ电子离域到π体系中，等效于"无键共振"。烷基越多 → 可参与超共轭的C−H键越多 → 稳定化越强。

9.6 四大反应竞争判断（核心考点！）

SN2SN1E2E1
底物CH3, 1°最佳3°最佳3° > 2° > 1°3° > 2°
试剂强亲核试剂弱亲核/溶剂强碱(尤其大碱)弱碱
溶剂极性非质子极性质子极性非质子/醇极性质子
温度低温—高温高温
动力学v=k[RX][Nu]v=k[RX]v=k[RX][B]v=k[RX]
立体化学Walden翻转外消旋化反式共平面—
重排无有无有
快速判断流程
  1. 看底物：
    • CH3X 或 1°RX → SN2（强亲核）或 E2（强碱大碱）
    • 3°RX → SN1/E1（弱亲核/溶剂）或 E2（强碱）
    • 2°RX → 四种都可能，看试剂和条件
  2. 看试剂：
    • 强亲核弱碱(如 I−, RS−, N3−) → SN2
    • 强碱强亲核(如 HO−, RO−) → SN2 或 E2 竞争
    • 强碱大位阻(如 t-BuO−, LDA) → E2
    • 弱亲核弱碱(如 H2O, ROH) → SN1/E1
  3. 看溶剂/温度：极性非质子 → 利SN2；极性质子 → 利SN1；高温利消除

弱碱促进取代、抑制消除的技巧

如何获得纯取代产物？

当底物容易发生消除（如仲、叔卤代烃），但希望得到取代产物时：

间接法制醇（避免直接用强碱HO−导致消除）：

  1. RX + CH3COONa → ROOCCH3（酯，SN2取代）
  2. ROOCCH3 + NaOH/H2O → ROH + CH3COONa（水解得醇）

溶剂极性对取代/消除竞争的影响

溶剂极性与反应类型选择

实用规律：

条件主要产物原因
KOH/醇溶液消除为主醇溶剂极性较低，碱浓度高
KOH/水溶液取代为主水极性更大，稳定取代过渡态
记忆口诀：醇中消除水中代——KOH/醇 → 消除；KOH/水 → 取代。

9.7 亲核试剂与离去基团

离去基团能力排序

−OTs ≈ −OMs > I− > Br− > Cl− > F− >> HO−, RO−, H2N−

规律：共轭酸越强 → 碱性越弱 → 越好离去

亲核性排序

碱性与亲核性不完全相同！

碱性 vs 亲核性：
• 碱性：与H+结合的热力学能力(用pKa衡量)
• 亲核性：与碳原子成键的动力学能力(受可极化性、位阻影响)
• 例如：I−碱性弱但亲核性很强(大原子可极化)；t-BuO−碱性强但亲核性差(位阻大)

9.8 溶剂效应

溶剂对反应类型的影响
溶剂类型示例特征有利反应
极性质子溶剂H2O, ROH, RCOOH能形成氢键，稳定离子SN1 / E1
极性非质子溶剂DMSO, DMF, 丙酮极性强但无活泼HSN2
为什么？
• 极性质子溶剂通过氢键溶剂化亲核试剂，降低其亲核性 → 不利SN2
• 极性质子溶剂稳定碳正离子中间体 → 有利SN1
• 极性非质子溶剂不与阴离子形成氢键 → 亲核试剂保持"裸露"高活性 → 有利SN2

9.9 卤代烃的活性规律

不同类型卤代烃的反应活性
类型SN活性原因
烯丙基型 CH2=CHCH2X很活泼(SN1和SN2都快)SN1：烯丙基碳正离子共振稳定
SN2：p轨道协助背面进攻
苄基型 ArCH2X很活泼同烯丙基，苄基碳正离子与苯环共振
普通烷基 RX正常按1°/2°/3°规律
乙烯基型 CH2=CHX极惰性C=C的p轨道与C-X重叠 → 部分双键特征 → 不易断裂
芳基型 ArX极惰性同乙烯基，苯环p轨道与C-X共轭
桥头碳卤代物不反应SN1：桥头无法形成平面碳正离子
SN2：桥头背面被阻挡
活性顺序记忆：烯丙基/苄基 >> 3° > 2° > 1° > CH3X >> 乙烯基/芳基/桥头(几乎不反应)

9.10 卤代烃的制备

卤代烃的主要制备方法
  1. 烷烃卤代（自由基取代）：RH + X2 →(hv)→ RX + HX
  2. 烯烃加HX：遵循Markovnikov规则；过氧化物存在时反Markovnikov(仅HBr)
  3. 醇 + HX：ROH + HX → RX + H2O（SN1或SN2）
  4. 醇 + SOCl2：ROH + SOCl2 →(吡啶)→ RCl + SO2 + HCl（构型翻转，SN2机理）
  5. 醇 + PBr3：3ROH + PBr3 → 3RBr + H3PO3
  6. 卤素交换(Finkelstein)：RCl + NaI →(丙酮)→ RI + NaCl↓（利用NaCl在丙酮中不溶）
  7. 烯丙位/苄位溴代：NBS/hv → 烯丙位或苄位溴代的专用试剂
  8. 醇 + PCl3：3ROH + PCl3 → 3RCl + H3PO3
  9. 醇 + PCl5：ROH + PCl5 → RCl + POCl3 + HCl
Zn脱卤还原制备烯烃

邻二卤代物与锌粉反应，脱去两个卤素生成烯烃：

RCHBr−CHBrR' + Zn → RCH=CHR' + ZnBr2

9.11 Grignard试剂与有机金属化合物

格氏试剂 RMgX

RX + Mg →(无水乙醚)→ RMgX（格氏试剂）

反应物产物用途
RMgX + H2O(D2O)RH (RD)引入氘标记
RMgX + CO2RCOOH增1C得羧酸
RMgX + 环氧乙烷RCH2CH2OH增2C得伯醇
RMgX + HCHORCH2OH增1C得伯醇
RMgX + RCHOR2CHOH得仲醇
RMgX + R2COR3COH得叔醇
RMgX + RX'R−R'偶联(产率低)
格氏试剂不能与活泼氢共存！
−OH, −NH, −SH, −COOH, −C≡CH 都含活泼氢，会与RMgX反应：
RMgX + HA → RH + MgXA（格氏试剂被破坏）
因此：制备格氏试剂时分子中不能含上述基团；必须无水无氧操作。

炔基格氏试剂

端炔与格氏试剂的反应

端炔的C≡C−H具有弱酸性（pKa≈25），可被格氏试剂夺取活泼氢：

RC≡CH + R'MgX → RC≡CMgX + R'H

所得炔基格氏试剂 RC≡CMgX 是强亲核试剂，可与卤代烃发生SN2取代：

RC≡CMgX + R'X → RC≡CR' + MgX2

合成意义：这是合成非对称内炔烃（RC≡CR'）的重要方法。要求R'X为伯卤代烃（SN2条件），叔卤代烃会发生消除。
格氏试剂在乙醚中不溶的情况：双键或苯环上的卤素（乙烯基/芳基卤）不易与Mg反应，需用THF（四氢呋喃）作溶剂，配位能力更强。

Corey-House 偶联

有机铜锂试剂

2RLi + CuI → R2CuLi（二烃基铜锂）
R2CuLi + R'X → R−R' + RCu + LiX

优势：交叉偶联效率高，选择性好（R'X最好是1°卤代烃）

9.12 消除取向

Saytzeff 规则 vs Hofmann 规则
Saytzeff（查依采夫）Hofmann（霍夫曼）
产物双键上取代基最多的烯烃双键上取代基最少的烯烃
条件普通碱(NaOH, NaOEt)大位阻碱(t-BuOK, LDA)
或普通离去基团大离去基团(如-NR3+)
原因热力学稳定性位阻控制 → 碱只能夺最外面的H

9.13 卤代烃的鉴别

AgNO3/醇溶液鉴别法

RX + AgNO3/醇 → AgX↓ + RONO2（SN1反应）

区分3-溴丙烯(烯丙型)、4-溴-2-烯(仲) 和 5-溴-2-烯(伯)：
3-溴丙烯 → 室温快速沉淀；4-溴-2-烯 → 加热黄色沉淀；5-溴-2-烯 → 不反应或极慢

课后习题精选

一、SN1/SN2/E1/E2判断（最重要考点！）

1. 反应类型判断（6题）：判断下列反应的主要类型(SN1/SN2/E1/E2)，写出主要产物，并解释推理过程。

(a) 1-溴丁烷 + NaOH/DMSO

(b) 2-溴-2-甲基丙烷(叔丁基溴) + EtOH加热

(c) 2-溴丁烷 + NaOEt/EtOH

(d) 2-溴丁烷 + NaOH/H2O

(e) 苄基溴(C6H5CH2Br) + NaI/丙酮

(f) 新戊基溴((CH3)3CCH2Br) + NaCN/DMSO

解答
解题思路：三步判断法——①看底物(1°/2°/3°) ②看试剂(亲核性/碱性/位阻) ③看溶剂(质子/非质子)

(a) 1-溴丁烷 + NaOH/DMSO → SN2 → 1-丁醇

推理：
• 底物：伯卤代烃（1°）→ SN2最佳底物，位阻小
• 试剂：NaOH中HO−是强亲核试剂（也是强碱，但伯底物优先SN2）
• 溶剂：DMSO是极性非质子溶剂 → 不溶剂化阴离子 → 亲核性保持高 → 极有利于SN2
• 结论：SN2，产物1-丁醇，构型翻转（若有手性碳）

(b) 叔丁基溴 + EtOH加热 → SN1 + E1 → 叔丁醇 + 异丁烯

推理：
• 底物：叔卤代烃（3°）→ SN2绝对不发生（位阻太大）！只能走SN1/E1或E2
• 试剂：EtOH是弱亲核弱碱（中性溶剂兼弱亲核试剂），不够强做E2
• 溶剂：EtOH是极性质子溶剂 → 稳定碳正离子 → 有利SN1
• 温度：加热有利消除（E1）
• 结论：SN1 + E1竞争。SN1产物：(CH3)3COH或(CH3)3COEt（外消旋）；E1产物：(CH3)2C=CH2（异丁烯）。高温时E1比例增加。

(c) 2-溴丁烷 + NaOEt/EtOH → E2为主 → 2-丁烯(主) + 1-丁烯(少)

推理：
• 底物：仲卤代烃（2°）→ 四种反应都可能，需看试剂
• 试剂：NaOEt(乙醇钠)是强碱（pKb很小）且有一定位阻（比NaOH大）→ 偏向E2
• 溶剂：EtOH → 碱浓度高，极性较低 → 有利消除
• 结论：E2为主（强碱+仲底物）。产物遵循Saytzeff规则：主产物2-丁烯（取代多的烯烃），少量1-丁烯。

记忆口诀："醇中消除水中代"——NaOEt/EtOH条件偏消除。

(d) 2-溴丁烷 + NaOH/H2O → SN2为主 + 少量E2 → 2-丁醇(主)

推理：
• 底物：仲卤代烃（2°）
• 试剂：HO−是强亲核试剂兼强碱，但位阻小 → 亲核性强于碱性
• 溶剂：H2O是极性质子溶剂，极性大 → 有利取代（"水中代"）
• 结论：SN2为主，少量E2竞争。产物：2-丁醇（构型翻转）+ 少量2-丁烯。

对比(c)和(d)：同一底物，NaOEt/EtOH→消除为主，NaOH/H2O→取代为主！溶剂极性是关键区别。

(e) 苄基溴 + NaI/丙酮 → SN2，非常快 → 苄基碘

推理：
• 底物：苄基溴是伯卤代烃，且苄基位有特殊稳定效应
• 苄基的p轨道与苯环π体系重叠 → SN2过渡态稳定化 → 反应速率极快
• 试剂：I−是强亲核弱碱（大原子可极化性强）→ 专走SN2
• 溶剂：丙酮是极性非质子 → 利SN2
• 结论：SN2，速度极快（苄基+好亲核试剂+好溶剂三重有利），产物C6H5CH2I。
这就是Finkelstein反应，利用NaI在丙酮中溶解而NaBr沉淀来驱动平衡。

(f) 新戊基溴 + NaCN/DMSO → SN2，但极慢

推理：
• 底物：新戊基溴 (CH3)3CCH2Br 虽然是伯卤代烃，但α碳旁的β碳连着三个甲基 → β位位阻极大
• 试剂：CN−是强亲核试剂 → 想走SN2
• 溶剂：DMSO极性非质子 → 利SN2
• 问题：背面进攻时亲核试剂被三个甲基严重阻挡 → SN2速率极慢（几乎不反应）
• 也不能走SN1（伯碳正离子太不稳定）
• 结论：反应几乎不发生。新戊基体系是SN2和SN1都不利的"死角"底物。若强行加热，可能发生E2消除（生成异丁烯+CH2=C的重排产物）。

二、反应活性排序

2. SN1活性排序：将下列卤代烃按SN1反应活性从高到低排列：
烯丙基溴、苄基溴、叔丁基溴(3°)、2-溴丁烷(2°)、1-溴丁烷(1°)、氯乙烯(乙烯基氯)
解答
解题思路：SN1活性取决于碳正离子中间体的稳定性

SN1活性排序（由高到低）：

苄基溴 ≈ 烯丙基溴 > 叔丁基溴(3°) > 2-溴丁烷(2°) > 1-溴丁烷(1°) >> 氯乙烯(几乎不反应)

分析：

3. SN2活性排序：将下列卤代烃按SN2反应活性从高到低排列：
碘甲烷、碘乙烷、2-碘丙烷(异丙基碘)、新戊基碘、烯丙基碘
解答
解题思路：SN2活性取决于α碳和β碳的位阻

SN2活性排序（由高到低）：

烯丙基碘 > 碘甲烷 > 碘乙烷 > 2-碘丙烷 >> 新戊基碘(极慢)

分析：

4. E2活性与离去基团：下列化合物在NaOEt/EtOH条件下E2消除的速率排序：
2-氟丁烷、2-氯丁烷、2-溴丁烷、2-碘丁烷、2-丁基对甲苯磺酸酯
解答
解题思路：E2速率取决于离去基团的离去能力

E2速率排序（由快到慢）：

2-丁基OTs > 2-碘丁烷 > 2-溴丁烷 > 2-氯丁烷 >> 2-氟丁烷

分析：离去基团能力排序为 OTs− ≈ I− > Br− > Cl− >> F−
规律：共轭酸越强 → 碱性越弱 → 越好离去。HI是强酸(I−碱性极弱，好离去)；HF是弱酸(F−碱性较强，难离去)。OTs−对应的TsOH是超强酸，离去能力极优。

三、反应产物预测（含立体化学）

5. SN2立体化学：(R)-2-溴丁烷 + NaOH/DMSO，写出产物及其立体化学。
解答
解题思路：SN2 → Walden翻转（构型反转）

条件分析：强亲核试剂(HO−) + 极性非质子溶剂(DMSO) + 仲底物 → SN2

SN2的立体化学：亲核试剂从离去基团背面进攻 → 经过五配位过渡态 → 构型完全翻转

产物：(S)-2-丁醇（R→S，100%构型翻转）

注意：SN2给出单一对映体产物（立体专一性反应），不是消旋体。

6. SN1立体化学：(R)-2-溴丁烷 + H2O/丙酮(加热)，写出产物及其立体化学。
解答
解题思路：SN1 → 碳正离子中间体 → 外消旋化

条件分析：弱亲核试剂(H2O) + 极性质子溶剂(含水丙酮) + 加热 + 仲底物 → SN1

机理：
① C-Br键异裂 → 平面sp2碳正离子（手性消失！）
② H2O可从碳正离子的两面等概率进攻 → 产物两种构型各50%

产物：外消旋2-丁醇（(R)-2-丁醇 + (S)-2-丁醇 各~50%）

实际上由于紧密离子对效应，构型翻转略多于保持（如52%翻转 vs 48%保持），但基本视为外消旋。

7. E2反式共平面：trans-1-溴-4-叔丁基环己烷 + NaOEt/EtOH，分析能否发生E2消除。
解答
解题思路：E2要求H和X必须anti-periplanar（反式共平面，即1,2-双直键）

分析trans异构体：

4-叔丁基环己烷中，叔丁基始终处于e键（equatorial，赤道键）——这锁定了环的构象翻转。

trans-1-溴-4-叔丁基环己烷：叔丁基在e键 → 1位Br也在e键（trans关系决定）

E2要求：β-H与Br处于1,2-双直键(diaxial, anti-periplanar)。

Br在e键(赤道键) → 与相邻碳上的H不存在anti-periplanar关系（相邻的axial-H与equatorial-Br成60°而非180°）

结论：trans异构体无法进行E2消除！

对比：cis-1-溴-4-叔丁基环己烷中，Br在a键(直键)，与相邻的a键H满足anti关系 → 可以E2消除。

这是E2反式共平面要求的经典考题——分子的构象决定了能否消除以及消除产物。

8. Saytzeff vs Hofmann：2-溴-3-甲基丁烷分别用NaOEt和t-BuOK处理，主要产物分别是什么？
解答
解题思路：普通碱→Saytzeff产物（取代多的烯）；大碱→Hofmann产物（取代少的烯）

底物：CH3CHBrCH(CH3)2（2-溴-3-甲基丁烷，仲卤代烃）

可能的消除方向：

(a) NaOEt/EtOH（普通碱）：

主产物：2-甲基-2-丁烯（Saytzeff产物，三取代烯烃更稳定）

(b) t-BuOK/t-BuOH（大位阻碱）：

主产物：3-甲基-1-丁烯（Hofmann产物）

原因：t-BuO−体积庞大，无法接近位阻较大的C3-H（C3连两个甲基），只能夺取空间开阔的C1-H → 生成取代少的末端烯。

四、Grignard合成

9. Grignard合成叔醇：用丙酮和甲基溴化镁(CH3MgBr)合成2-甲基-2-丙醇(叔丁醇)。
解答
解题思路：RMgX + 酮 → 叔醇

① CH3Br + Mg →(无水乙醚)→ CH3MgBr（甲基格氏试剂）
② CH3MgBr + (CH3)2C=O(丙酮) → (CH3)3C-OMgBr
③ + H3O+(稀酸水解) → (CH3)3COH（叔丁醇）

规律：RMgX + R'2CO → RR'2COH。格氏试剂的R作为亲核碳进攻酮的羰基碳，产物叔醇的三个烷基分别来自格氏试剂(1个R)和酮(2个R')。

10. Grignard合成伯醇——断键分析：合成1-戊醇(CH3CH2CH2CH2CH2OH)，为什么用BuMgBr + HCHO正确，而用MeMgBr + 丁醛错误？
解答
解题思路：合成伯醇只能用RMgX + HCHO或RMgX + 环氧乙烷

方法一（正确）：BuMgBr + HCHO → 1-戊醇

① CH3CH2CH2CH2Br + Mg → CH3CH2CH2CH2MgBr
② + HCHO → CH3CH2CH2CH2CH2OH（伯醇，正确！）

方法二（错误！）：MeMgBr + CH3CH2CH2CHO(丁醛) → 2-戊醇

① CH3MgBr + CH3CH2CH2CHO → CH3CH2CH2CH(OH)CH3（仲醇！不是伯醇！）

关键原理：
• RMgX + HCHO(甲醛) → RCH2OH（伯醇）——只有甲醛能给伯醇
• RMgX + RCHO(其他醛) → 仲醇（不是伯醇！）
• RMgX + 环氧乙烷 → RCH2CH2OH（也是伯醇，增2C）

所以合成伯醇时必须用HCHO或环氧乙烷作为亲电试剂。

11. Grignard合成羧酸：用PhMgBr + CO2合成苯甲酸。
解答
解题思路：RMgX + CO2 → RCOOH（增1C得羧酸）

① C6H5Br + Mg →(THF，注意芳基卤需用THF而非乙醚)→ C6H5MgBr
② C6H5MgBr + CO2(干冰，即固体CO2) → C6H5COO−MgBr+
③ + H3O+ → C6H5COOH（苯甲酸）

注意事项：
• 芳基卤代物制格氏试剂时需用THF（配位能力强于乙醚）
• CO2使用干冰(固体)直接加入，格氏试剂进攻C=O
• 这是从卤代烃增加一个碳得到羧酸的标准方法

12. Grignard逆合成——仲醇的两种断键：合成4-庚醇(CH3CH2CH2CH(OH)CH2CH2CH3)，给出两种不同的Grignard路线。
解答
解题思路：仲醇R1R2CHOH可在C-OH两侧各断一次，得两种RMgX + R'CHO组合

目标：CH3CH2CH2-CH(OH)-CH2CH2CH3（4-庚醇，对称仲醇）

断键方式一：在醇碳与丙基之间断开
→ 需要：CH3CH2CH2MgBr(正丙基格氏) + CH3CH2CH2CHO(丁醛)
① PrBr + Mg → PrMgBr
② PrMgBr + CH3CH2CH2CHO → 4-庚醇

断键方式二：在醇碳与另一个丙基之间断开
→ 由于分子对称，得到相同组合：PrMgBr + PrCHO（与方式一相同）

若目标为不对称仲醇，如2-庚醇 CH3CH(OH)CH2CH2CH2CH2CH3：
• 路线A：CH3MgBr + C5H11CHO(己醛)
• 路线B：C5H11MgBr + CH3CHO(乙醛)
两种都正确，选择取决于原料可得性。

五、多步合成设计

13. 多步合成：从1-溴丙烷出发合成1-己炔(CH3CH2CH2C≡CH)。
解答
解题思路：需要构建C≡C键，利用炔基负离子的烷基化

目标：1-己炔 = CH3CH2CH2C≡CH（5C的端炔）

策略：利用乙炔的端基H酸性(pKa≈25)，先生成炔基负离子再烷基化

① HC≡CH + NaNH2(液NH3) → HC≡C−Na+（乙炔钠，强亲核试剂）
② HC≡C− + CH3CH2CH2Br → CH3CH2CH2C≡CH + Br−（SN2烷基化）

产物即为1-戊炔(5C)。若要1-己炔(6C)：

① HC≡CH + NaNH2 → HC≡C−
② HC≡C− + CH3CH2CH2Br → CH3CH2CH2C≡CH（1-戊炔）
③ 1-戊炔 + NaNH2 → CH3CH2CH2C≡C−
④ + CH3Br → CH3CH2CH2C≡CCH3（2-己炔，内炔）

注意：若要1-己炔(端炔)，应该一次性用丁基溴：
① HC≡C− + CH3CH2CH2CH2Br(1-溴丁烷) → 1-己炔

关键：炔基负离子烷基化要求卤代烃为伯（SN2机理）。仲或叔卤代烃会发生E2消除而不是取代！

14. 多步合成：从乙醇出发，用两种方法合成乙醚(CH3CH2OCH2CH3)。
解答
解题思路：Williamson醚合成(SN2) vs 酸催化脱水

方法一：Williamson醚合成（SN2）

① CH3CH2OH + Na → CH3CH2O−Na+（乙醇钠）
② 另取乙醇：CH3CH2OH + HBr → CH3CH2Br（或用PBr3）
③ CH3CH2O− + CH3CH2Br → CH3CH2OCH2CH3（SN2）

优点：适用于混合醚(R≠R')的合成。要点：醇盐做亲核试剂，卤代烃必须是伯（仲/叔会E2消除）。

方法二：H2SO4/140°C脱水

2CH3CH2OH →(浓H2SO4, 140°C)→ CH3CH2OCH2CH3 + H2O

机理：一分子醇被质子化后，另一分子醇进行SN2进攻 → 分子间脱水成醚。

注意：温度控制很关键！140°C得醚（分子间脱水），170°C则得乙烯（分子内脱水=消除）。此法只适用于对称伯醇制对称醚。

15. 多步合成：将2-溴戊烷转化为2-戊醇，且不发生重排。
解答
解题思路：直接用强碱NaOH可能导致E2竞争；需用弱碱强亲核或间接法

问题分析：2-溴戊烷是仲卤代烃，直接用NaOH → SN2+E2竞争（消除副产物多）；用SN1条件 → 可能重排。

方法：间接法（醋酸根取代+水解）

① 2-溴戊烷 + CH3COO−Na+/DMSO → CH3CH(OOCCH3)CH2CH2CH3（SN2，醋酸酯）
② 酯 + NaOH/H2O(水解) → 2-戊醇 + CH3COONa

为什么这样设计：
• CH3COO−是弱碱但亲核性适中的试剂 → 不夺β-H → 抑制消除
• DMSO极性非质子溶剂 → 利SN2
• SN2一步完成，无碳正离子中间体 → 不会重排
• 最后碱性水解酯得目标醇

这是"弱碱取代+水解"间接得醇的经典策略。

六、综合推断题

16. C5H11Br异构体推断：有A、B、C三种C5H11Br异构体。已知：
• A的SN1速率最快
• B的SN2速率最快
• C消除后只给一种烯烃产物
确定A、B、C的结构。
解答
解题思路：根据反应特性反推结构

第一步：列出C5H11Br主要异构体

A（SN1最快）：SN1速率取决于碳正离子稳定性 → 叔 > 仲 > 伯
唯一的叔卤代烃：A = 2-溴-2-甲基丁烷 (CH3)2CBrCH2CH3

B（SN2最快）：SN2速率取决于位阻（越小越快）→ 伯 > 仲 > 叔
在所有伯卤代烃中，位阻最小的是直链1-溴戊烷：B = 1-溴戊烷 CH3(CH2)3CH2Br

C（消除只给一种烯烃）：需要β-C上所有H等价，或只有一个β-C有H
3-溴戊烷：CH3CH2CHBrCH2CH3，两侧β-C等价(都是-CH2CH3) → 消除只得2-戊烯一种烯烃
C = 3-溴戊烷

17. 反应序列推断：化合物A(C4H9Br)经下列转化：
A →(Mg/乙醚)→ B →(CO2, 然后H3O+)→ C →(SOCl2)→ D
已知D的分子式为C5H9ClO。确定A-D的结构。
解答
解题思路：从转化序列顺推各中间体

A(C4H9Br)：4碳溴代烷。

A → B(Mg/乙醚)：制备格氏试剂
A = RBr → B = RMgBr（格氏试剂）

B → C(CO2然后H3O+)：格氏试剂+CO2 → 羧酸（增1C）
B = C4H9MgBr → C = C4H9COOH（C5H10O2，戊酸）

C → D(SOCl2)：羧酸+亚硫酰氯 → 酰氯
C = C4H9COOH → D = C4H9COCl（戊酰氯）

验证D分子式：C5H9ClO ✓

确定A的具体结构：题目未给出更多信息，A可以是1-溴丁烷、2-溴丁烷、1-溴-2-甲基丙烷或叔丁基溴中任一种。但注意：制格氏试剂时所有C4H9Br都可以（叔丁基溴也能制格氏试剂）。

若A=1-溴丁烷：
A: CH3CH2CH2CH2Br
B: CH3CH2CH2CH2MgBr
C: CH3CH2CH2CH2COOH（正戊酸）
D: CH3CH2CH2CH2COCl（正戊酰氯）

考前提醒

SN1/SN2/E1/E2判断是必考题！三步法：看底物(1°/2°/3°) → 看试剂(亲核性/碱性/位阻) → 看溶剂(质子/非质子)
SN2构型翻转，SN1外消旋——立体化学是常考点
E2反式共平面——环己烷上H和X必须1,2-双直键(diaxial)，这决定了产物构型
格氏试剂三大忌：① 不能有活泼氢(OH/NH/SH/COOH/C≡CH) ② 必须无水无氧 ③ 乙烯基/芳基卤用THF不用乙醚
活性顺序：烯丙基≈苄基 >> 叔 > 仲 > 伯 >> 乙烯基≈芳基≈桥头碳(不反应)
Saytzeff vs Hofmann：普通碱→Saytzeff(取代多)；大碱(t-BuOK)→Hofmann(取代少)
碱性≠亲核性：I−碱性弱但亲核性强(SN2)；t-BuO−碱性强但亲核性差(E2)
极性非质子溶剂(DMSO/DMF)利SN2；极性质子溶剂(H2O/ROH)利SN1