第十三章 鹵代烴
一、鹵代烴的分類和命名
(一)分類
鹵代烴按鹵原子種類的不同可分為氟代烴、氯代烴、溴代烴和碘代烴;按分子中鹵原子數(shù)目不同分為一鹵代烴和多鹵代烴;但通常都是按烴基的不同將鹵代烴分為鹵代烷烴、鹵代烯烴和鹵代芳烴。其中鹵代烷中以一鹵代烷較為重要,根據(jù)鹵素所連的碳原子不同,又將一鹵代烷分為伯鹵代烷、仲鹵代烷和叔鹵代烷(也可用1°、2°、3°鹵代烷表示),例如:
(二)命名
簡單的鹵代烴用普通命名法,根據(jù)相應(yīng)的烴基命名,稱為鹵代某烴,例如:
有些鹵代烷常采用俗名,例如,CHCl3 氯仿(三氯甲烷),CHI3 碘仿(三碘甲烷)。
復(fù)雜的鹵代烴可用系統(tǒng)命名法命名。 以烴作為母體,按照烴的命名法編號, 把支鏈
2-甲基-1-碘丙烷2-氯-4-溴戊烷 1-甲基-2溴環(huán)戊烷
鹵代芳烴的命名分兩種情況:當(dāng)鹵原子與芳環(huán)直接相連時,以芳烴為母體,鹵原子為取代基;當(dāng)鹵原子與側(cè)鏈相連時,則以相應(yīng)的鏈烴為母體,鹵原子和芳基作為取代基。
例如:
鄰溴甲苯 3-苯基-1-氯丁烷
除兩個碳以下的氯代烷、溴甲烷和氯乙烯在室溫下是氣體外,一般的鹵代烴多為液體,十五個碳以上的鹵代烷為固體。
鹵代烴中烴基相同而鹵原子不同時,沸點隨鹵原子序數(shù)的增加而升高,即碘代烴最高,溴代烴次之,氯代烴最低。同系列中鹵代烴沸點隨碳鏈增加而升高。同分異構(gòu)體中,直鏈鹵代烴沸點較高,含支鏈越多,沸點越低。
除某些鹵代烷外,鹵代烴的比重一般比水大,分子中鹵原子增多,比重增大。
所有的鹵代烴都難溶于水,但能溶于大多數(shù)有機溶劑。另外,氯仿、二氯甲烷等又是常用的有機溶劑。
三、鹵代烴的化學(xué)性質(zhì)
鹵代烴的官能團是鹵原子,它們的化學(xué)性質(zhì)可以用一鹵代烷(R-X)為代表進行分析。
由于鹵素的電負(fù)性比碳大,因此鹵代烷分子中的碳鹵鍵是極性共價鍵,在一定條件下易異裂而發(fā)生反應(yīng)。
鹵代烷與一些親核試劑(OH–,OR–,CN–,NO3–,:NH3)作用,鹵原子被其它原子團取代,生成各種產(chǎn)物。例如:
除鹵代烷易發(fā)生親核取代反應(yīng)外,不同類型的鹵代烴反應(yīng)活性亦不同。不同類型鹵代烴反應(yīng)活性順序為:烯丙式鹵代烴或芐式鹵代芳烴(CH2=CH-CH2-X或 )>鹵代烷、孤立式鹵代烯或孤立式鹵代芳烴(鹵原子與雙鍵或苯環(huán)相隔兩個以上的碳原子)
>乙烯式鹵代烴或鹵代苯(CH2=CH-X或 )。鹵代烴分子的烴基相同鹵素不同時,鹵代烴的取代反應(yīng)活性也不同,順序為:碘代物>溴代物>氯代物,也就是鹵原子半徑由大到小的順序。
(二)消除反應(yīng)
鹵代烷與氫氧化鉀或氫氧化鈉的醇溶液共熱時,分子中脫去一分子鹵化氫而生成烯烴。這種由分子中脫去一個小分子(HX, H2O, NH3, CH3OH等),形成不飽和結(jié)構(gòu)的反應(yīng)
稱為消除反應(yīng)。
仲鹵代烷和叔鹵代烷進行消除反應(yīng)時可能得到不同的產(chǎn)物。例如:
四、重要的鹵代烴
(一)氯乙烷
氯乙烷在常溫下是略帶甜味的氣體,沸點12.2℃,低溫或加壓下成為無色透明液體,易揮發(fā),通常裝于壓縮鋼瓶中使用。工業(yè)上用作冷卻劑,在有機合成上用作乙基化試劑。施行小型外科手術(shù)時,用作局部麻醉劑,將氯乙烷噴灑在施行手術(shù)的部位,由于迅速氣化吸熱,引起皮膚聚冷暫時失去知覺。
(二)二氟二氯甲烷
二氟二氯甲烷俗名氟利昂,常溫下為氣體,沸點-29.8℃,易壓縮為液體,解除壓力后立即氣化,同時吸收大量的熱。因其具有無臭、無腐蝕性、不燃燒和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等許多優(yōu)點而用作致冷劑。但近年來發(fā)現(xiàn),氟利昂的大量使用和廢棄會導(dǎo)致大氣臭氧層的破壞,從而產(chǎn)生全球性的環(huán)境污染問題。
(三)氟烷
氟烷(CF3CHClBr)學(xué)名1,1,1-三氟-2-氯-2-溴乙烷,無色透明液體,沸點49~51℃,有焦甜味,不能燃燒。氟烷是一種新麻醉劑,麻醉效果比乙醚高4倍,停藥后很短時間即可蘇醒。氟烷對皮膚和粘膜無刺激作用,對肝腎機能無持續(xù)性損害,但對心血管系統(tǒng)有抑制作用,可降低血壓。
(四)四氟乙烯
四氟乙烯(CF2=CF2)為無色氣體,沸點-76.3℃,可聚合制得聚四氟乙烯:
習(xí) 執(zhí)業(yè)藥師 題
2. 寫出下列化合物的構(gòu)造式:
(1)氯仿 (2)烯丙基溴 (3)氯化芐 (4) 3-溴環(huán)己烯
4. 試寫出氯化芐與下列試劑反應(yīng)的主要產(chǎn)物:
(1)NaCN (2)C2H5ONa (3)C6H6,AlCl3
(4)Cl2,光 (5)Cl2,F(xiàn)e(6)KMnO4,H+
5. 鹵代烴C3H7Br(A)與氫氧化鈉的乙醇溶液作用生成C3H6的化合物(B),氧化(B)
得到兩個碳的酸(C)、CO2和水。使(B)與氫溴酸作用得到(A)的異構(gòu)體(D)。推導(dǎo)出(A)、(B)、(C)、(D)的構(gòu)造式。
(3) CH3CH2CH2I CH3CH2CH2Br CH3CH2CH2Cl