卤代烃的分类和命名

1第五章卤代烃2本章内容概要：第一节卤代烃的分类和命名第二节卤代烃的性质第三节重要的卤代烃3教学目的和要求:3、了解卤代烃的结构分类和命名。1、掌握卤代烃的主要化学性质2、熟悉消除反应的概念和扎依切夫规则。4烃分子中一个或几个氢原子被卤素原子取代后的化合物，称为烃的卤素衍生物或卤代烃。一般用R—X表示。X表示卤素原子(F、C1、Br、I)，是其官能团。氟代烃的制备和化学性质特殊，而溴、碘价格较贵，在工业上最重要的、大规模生产的是氯代烃。但由于C—Br键的活性大于C—C1键，为了使反应较易进行，在实验室搞研究时常用溴代烃来合成有机化合物。5第一节卤代烃的分类和命名6一、卤代烃的分类根据分子中烃基结构的不同，分为饱和卤代烃(卤代烷)、不饱和卤代烃(卤代烯烃、卤代炔烃)和卤代芳烃。例如：饱和卤代烃CH3CH2ClCH2BrCH2BrCl不饱和卤代烃CH2CHClCHClCHClCH2CHCH2Br氯代芳烃ClBr7一卤代烃CH3CH2ClC6H5Cl多卤代烃CH3CHClCH2ClCHCl3C6H4Br2伯卤代烃CH3CH2CH2CH2Cl仲卤代烃（CH3）2CCl叔卤代烃（CH3）3CBr1.根据分子中卤素原子的数目不同，分为一卤代烃和多卤代烃。例如：2.根据分子中与卤素原子直接相连的碳原子的种类不同，分为伯卤代烃、仲卤代烃、叔卤代烃。例如：8低级的卤代烷烃可以根据与卤素原子相连的烃基来命名。例如：（CH3）2CHCl仲丁基氯（CH3）3CBr叔丁基溴CH3CH2Cl乙基氯二、卤代烃的命名（一）卤代烷烃(简称卤代烷)的习惯命名法9（二）卤代烷的系统命名法以烷烃为母体，卤素原子作为取代基；选择连有卤素原于的最长碳链作为主链，根据主链中碳原于的数目称“某烷”；先按“最低系列”原则将主链碳原子编号，然后把支链和卤素原子的数目、名称和位置按次序规则(即较优基团后列出的顺序)写在主链烷烃名称之前。例如CH3CH2CHCH2CHCH2CH3ClCl4-甲基-1,2-二氯己烷CH3CH2CH2CHCHCH2CH2CH3BrCl4-氯-5-溴辛烷CH3CHCH2CHCH3CH3Cl2-甲基4-氯戊烷Cl氯代环己烷10（三）不饱和卤代烃的系统命名法选择含有不饱如键和卤素原子在内的最长碳连为主链，按烯烃的命名原则，从靠近不饱和键的一端开始将主链编号，卤素原子作为取代基，以烯烃或炔烃为母体来命名。例如：CH3CHCHCHCH3CHCCH2CH2CCH2CH2BrBrClC2H54-溴-2-戊烯3-溴丙炔2-乙基-4-氯-1-丁烯11CH3ClClCl对氯甲苯或4-氯甲苯间-2-氯苯或1,3-二氯苯CH2CH3CHCH2CH2BrCl苄基氯或苯（基）氯甲烷3-苯基-1-溴丁烷（四）氯代芳烃的命名法卤代芳烃的命名与卤代链烃相似。卤素原子直接连在芳环上时，以芳烃为母体，卤素原子作为取代基来命名；卤索原子连在芳环侧链上时，则以链烃为母体，芳基和卤素原子都作为取代基来命名。对于复杂化合物，根据次序规则来命名。例如有些卤代烷给以特别的名称，如三氯甲烷（CHCl3）称氯仿，三碘甲烷（CHI3）称碘仿，四氯甲烷（CCl4）称四氯化碳。12（一）饱和卤代烷的同分异构现象由于卤代烷的碳链和卤素原子的位置不同都能引起同分异构现象，故其异构体的数目比相应的烷烃要多。例如丁烷有正丁烷和异丁烷两种异构体，而一氯丁烷(C4H9Cl)有下列四种同分异构体：CH3CH2CH2CH2ClCH3CH2CHCH3ClCH3CHCH2ClCClCH3CH3CH3Cl上述四种异构体是分别从正丁烷及异丁烷的碳骨架变换碳原子的位置衍生出来的。三、卤代烃的同分异构现象13（二）不饱和卤代烃的同分异构现象由于不饱和卤代烃的碳链不同、不饱和键位置不同和卤素原子的位置不同都能引起同分异构现象，故其异构现象更为复杂。例如一氯丁烯(C4H7Cl)有下列八种同分异构体：ClCH3CH2CHCHClCH3CH2CCH2ClCH2CH2CHCH2ClCH3CHCHCH2ClCH3CHCHCH2ClCH3CHCCH3CH3ClCH3CCHCH3ClCH2CCH214第二节卤代烃的性质15一、卤代烃的物理性质BrI表5-1卤代烃的一些物理常数名称构造式熔点／℃沸点／℃相对密度(d204)氯甲烷CH3Cl－97－240.920溴甲烷CH3Br－9341.732碘甲烷CH3I－66422.279二氯甲烷CH2Cl2－96401.326三氯甲烷CHCl3－64621.489四氯化碳CCl4－23771.594氯乙烷C2H5Cl－139120.898溴乙烷C2H5Br－119381.461碘乙烷C2H5I－111721.9361-氯丙烷CH3CH2CH2Cl－123470.8902-氯丙烷CH3CHClCH3－117360.860氯乙烯CH2=CHCl－154－140.911氯苯－451321.107溴苯－311551.499碘苯－291891.824Cl16二、卤代烃的化学性质RXHOHROHHXCH3CH2CH2CH2BrNaOHCH3CH2CH2CH2OHNaBr回流H2O正丁醇1.水解伯卤代烷与水作用生成醇的反应俗称卤代烃的水解反应。卤代烷不溶或微溶于水，水解很慢，且是一个可逆反应。为了加速反应并使反应进行到底，通常加入稀的强碱水溶液与卤代烷共热，使反应中生成的氢卤酸被碱中和，卤原子被羟基取代而生成醇.例如：（一）取代反应17NaOR'RXROR'NaX醇钠醚CH3CH2CH2CH2BrCH3CH2ONaNaBr回流乙醇钠CH3CH2OHCH3CH2CH2CH2OCH2CH3乙（基）正丁（基）醚2.醇解在相应的醇中，伯卤代烷与醇钠共热发生反应时，卤素原子被烷氧基取代生成醚的反应称为卤代烃的醇解。例如：18RCNNaXRX回流NaCNCH3CH2OH腈CH3CH2CH2CH2BrNaCNNaBrCH3CH2OHCH3CH2CH2CH2CN腈正戊3.氰解伯卤代烷与氰化钠、氰化钾共热时反应，卤素原于被氰基取代生成腈的反应称为卤代烃的氰解。例如：19胺RNH2HXRXHNH2（过量）CH3CH2CH2CH2Br2NH3(过量)NH4BrCH3CH2CH2CH2NH2正丁胺（伯胺）4.氨解伯卤代烷与过量氨反应时，卤素原子被氨基取代生成伯胺的反应称为卤代烃的氨解。例如：20BrRONO2AgXRXAgNO3（X=、、I）Cl醇ONO2AgAgNO3ClCH3CH2CH2ClCH3CH2CH25.与硝酸银-乙醇溶液反应卤代烷与硝酸银醇溶液反应生成硝酸酯和卤化银沉淀。例如：卤素原子相同，烷基不同的卤代烷的活性顺序是：叔卤代烷仲卤代烷伯卤代烷216.与碘化钠—丙酮溶液反应由于氯化钠和溴化钠不溶于丙酮，而碘化钠易溶于丙酮，所以在丙酮中氯代烷和溴代烷可与碘化钠反应分别生成氯化钠和溴化钠沉淀。NaIRXRINaX（X=Cl或Br）卤素原子相同，烷基不同的卤代烷(氯代烷和溴代烷)的活性顺序是：伯卤代烷仲卤代烷叔卤代烷22（二）消除反应（去卤化氢反应）KXRCHCH2H2ORCHCH2HXKOH伯卤代烷与强碱的稀水溶液(常用氢氧化钠稀水溶液)共热时，主要发生取代反应生成醇。而与浓的强碱醇溶液(常用浓氢氧化钾的乙醇溶液，氢氧化钠在乙醇中的溶解度较小)共热时，则主要发生消除反应，消除一分子卤化氢生成烯烃。这种从有机物分子中相邻两个碳上脱去卤化氢或水等小分子，形成不饱和化合物的反应，称为消除反应。例如：23仲卤代烷和叔卤代烷在消除卤化氢时，反应可在碳链卤素原子左右两个不同方向进行，生成两种不同的产物。例如：当2-溴丁烷与浓氢氧化钾乙醇溶液共热，消除一分子溴化氢时，可能生成两种产物——l-丁烯和2-丁烯。BrCH3CH2CHCH3KOH-乙醇KOH-乙醇CH3CHCHCH32-丁烯（81%）CH3CHCCH32-甲基-2-丁烯（81%）CH3BrCH3CH3CH2CCH3CH3CH2CHCH21-丁烯（19%）CH3CH2CCH22-甲基-1-丁烯（19%）CH3显然，不对称的仲、叔卤代烷在发生消除反应时，总是消除较少的碳原子上的氢，主要产物是双键碳原子上连接较多烃基的烯烃。这一经验规律叫做札依切夫(Saytzeff)规则。24RXMgRMgX无水乙醚MgMgBr无水乙醚CH3CH2BrCH3CH2卤代烃可以与K、Na、Mg、A1、Li等金属反应生成金属有机物，例如卤代烃和金属镁在无水乙醚中反应，生成性质非常活泼的有机镁化合物，称为格林纳(Grignard．V)试剂，简称格氏试剂，一般用RMgX表示。在制备格氏试剂时，卤代烃反应活性顺序是RIRBrRCl。实验室中常用溴代烃制取格氏试剂。例如：（三）与金属反应25第三节重要的卤代烃26三氯甲烷(CHCl3)俗称氯仿，是无色甜味的液体。沸点61.2℃，相对密度为1.482，微溶于水，能与乙醇、乙醚、苯、石油醚等有机溶剂混溶。它能溶解脂肪、蜡、有机玻璃和橡胶等多种有机物，是一种无燃性的优良溶剂。三氯甲烷具有强烈的麻醉作用，在19世纪，纯氯仿被用作外科手术的麻醉剂，但副作用较大，严重损害肝脏，现已不再使用。光照下，氯仿能被空气中的氧气氧化产生剧毒的光气。光气吸人肺中会引起肺水肿。如每升空气中含0.5mg氯仿，吸人10min可致死。空气中最高允许浓度为50μg／g。因此，氯仿应保存在密封的棕色瓶中。一、三氯甲烷27六、苄基氯（苄氯）二、四氯化碳三、二氟二氯甲烷四、四氟乙烯和聚四氟乙烯五、氯乙烯和聚氯乙烯