烯丙型鹵化

烯丙型鹵化

烯丙基鹵化反應又指烯烴α-氫的鹵化反應。與碳碳雙鍵相鄰的碳原子稱為α-碳原子或烯丙位碳原子,與此相連的氫稱為α-氫或烯丙位氫,這個位置的氫被鹵原子所取代的反應就叫做烯丙型鹵化反應。

簡介

烯丙型鹵化反應在有機化學中是很常見的反應,廣泛套用與有機合成中。例如它能在烯丙位置上引入一個鹵原子官能團,接著後續可以進行鈀催化的烯丙基偶聯反應,可以將烯丙基引入相關目標分子的合成。烯丙型鹵化簡單看就是將雙鍵的α碳上的氫原子在催化劑的作用下被一個鹵素原子所取代的過程,生成烯丙位含鹵原子的有機物。烯丙型鹵化反應一般在高溫下進行(約500至600度),屬於自由基反應的類型。

機理及反應

在高溫或光照下,α-氫易被鹵素取代,發生自由基取代反應,如丙烯高溫氯代得到3-氯丙烯。

3-氯丙烯的反應方程式 3-氯丙烯的反應方程式

α-氫鹵代反應機制與烷烴鹵代反應一樣,是自由基取代反應,生成自由基的一步是決定反應速率的步驟。機理如下:

鏈引發

鏈引發 鏈引發

鏈的增長

鏈增長 鏈增長

鏈的終止與烷烴鹵代反應一樣,氯自由基的自生碰撞反應。

原因

烯烴高溫氯代時,取代反應總是發生在α-氫上,具有較高的區域選擇性。原因在於α位C-H的解離能較小,只有364kJ/mol,而烷烴(乙烷)和烯烴(乙烯)C-H的解離能分別為410kJ/mol和453kJ/mol。解離能越小,解離後的自由基越穩定,在反應中越易於生成。烯烴的α-C-H鍵的解離能最小,因此氯原子進攻丙烯時,主要多去α氫,產生較穩定的烯丙基自由基,進而生成α-氫被取代的3-氯丙烯。烯丙基自由基的穩定性也大於叔自由基和仲自由基。

在高溫下除了發生自由基取代反應之外,還可能有自由基加成反應發生。為了更有利於發生取代反應,應在氯的濃度低的條件下進行,這是因為加成反應產生的自由基的穩定性差,很易恢復成原來的丙烯和氯原子,若反應中氯的濃度很低,該自由基與氯的碰撞幾率少,更不利於轉變成加成產物。

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