羥基的鹵化
醇羥基、酚羥基以及羧基均可被鹵基置換,常用的鹵化劑有氫鹵酸、含磷及含硫鹵化物等。
置換醇羥基
(1)用氫鹵酸置換醇羥基 氫鹵酸和醇的置換反應是一個可逆平衡反應。
增加反應物的濃度及不斷移出產物和生成的水,有利於加快反應速率,提高收率。此反應屬於親核取代反應。醇的結構和酸的性質都能影響到反應速率。醇羥基的活性大小,一般是:叔醇羥基>仲醇羥基>伯醇羥基、氫鹵酸的活性是根據鹵素負離子的親核能力的大小而定的,其順序是:HI>HBr>HCl>HF。因此,伯醇和仲醇與鹽酸反應時常常要在催化劑作用下完成,常用的催化劑為:ZnCl2。
(2)鹵化磷和氯化亞碸置換醇羥基 氯化亞碸和鹵化磷也可以用於置換羥基,氯化亞碸是進行醇羥基置換的優良鹵化劑,反應中生成的氯化氫和二氧化硫氣體易於揮發而無殘留物,所得產品可直接蒸餾提純。因此在生產上被廣泛使用。
置換酚羥基
酚羥基的鹵素置換相當困難,需要活性很強的鹵化劑,如五氯化磷和三氯化磷等。
五鹵化磷置換酚羥基的反應溫度不宜過高,否則五鹵化磷受熱會離解成三鹵化磷和鹵素。這不僅降低置換能力,而且鹵素還可能引起芳環上的取代或雙鍵上的加成的副反應。
置換羧羥基
用SOCl2或PCl3與羧酸反應是合成醯氯最常用的方法。
五氯化磷可將脂肪族或芳香族羧酸轉化成醯氯。由於五氯化磷的置換能力較強,所以羧酸分子中不應含有羥基、醛基、酮基等敏感基團,以免發生氯的置換反應。三氯化磷的活性較小,僅適用於脂肪羧酸中羥基的置換;氯化亞碸的活性並不大,但若加入少量催化劑,則可增大反應活性。
芳環上的置換鹵化
置換硝基
硝基被置換的反應為游離基反應。工業上,間二氯苯在222℃下與氯反應製得:1,5-二硝基蒽醌在鄰苯二甲酸存在下,在1701~260℃通氯氣,硝基被氯基置換而得1,5-二氯蒽醌。
置換磺酸基
在酸性介質中,氯基置換蒽醌環上磺酸基的反應也是一個自由基反應。採用氯酸鹽與蒽醌磺酸的稀鹽酸溶液作用,可將蒽醌環上的磺酸基置換成氯基。
工業上常常採用這種方法生產1-氯蒽醌及由相應的蒽醌磺酸製備1,5-二氯蒽醌和1,8-二氯蒽醌。方法是在96~98℃下將氯酸鈉溶液加到蒽醌磺酸的稀鹽酸溶液中,並保持一段時間,反應即可完成。
置換重氮基
用鹵原子置換重氮基是製取芳香鹵化物的方法之一。先由芳氨製成重氮鹽,再在催化劑作用下得到鹵化物。它被稱作桑德邁爾(Sandmeyer)反應。
在反應過程中同時生成的副產物有偶氮化合物和聯芳基化合物。芳香氯化物的生成速度與重氮鹽及一價銅的濃度成正比,增加氯離子濃度可減少副產物的生成。