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醫(yī)用化學(xué)-電子教材:第十三章 鹵代烴

醫(yī)用化學(xué):電子教材 第十三章 鹵代烴:第十三章鹵代烴烴分子中的一個或幾個氫原子被鹵素(F、Cl、Br、I)取代后生成的化合物稱為鹵代烴(halogenatedhydrocarbon),鹵原子是鹵代烴的官能團。最常見的鹵代烴是烴的氯、溴和碘的取代物,由于氟代烴的制法和性質(zhì)都比較特殊,和其它三種鹵代烴不同,不在本章中討論。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

第十三章  鹵代烴

烴分子中的一個或幾個氫原子被鹵素(F、Cl、Br、I)取代后生成的化合物稱為鹵代烴(halogenatedhydrocarbon),鹵原子是鹵代烴的官能團。最常見的鹵代烴是烴的氯、溴和碘的取代物,由于氟代烴的制法和性質(zhì)都比較特殊,和其它三種鹵代烴不同,不在本章中討論。

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

和鹵素當(dāng)作取代基,其位置按“次序規(guī)則”寫在某烴的名稱之前。例如:

     2-甲基-1-碘丙烷2-氯-4-溴戊烷 1-甲基-2溴環(huán)戊烷

鹵代烯的命名,以烯烴作為母體,雙鍵的位次仍用較小的編號標(biāo)出。

 &nb醫(yī)學(xué)全在線sp;4-溴-2-戊烯 (E)-6-甲基-7-氯-3-庚烯

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

二、鹵代烴的物理性質(zhì)

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)。

① C-X鍵的一對電子偏向鹵素,使鹵原子帶部分負(fù)電荷,碳原子帶部分正電荷。該碳原子易受親核試劑的進攻,同時,鹵原子帶共用的一對電子離開。由于反應(yīng)是親核試劑進攻帶正電荷的碳原子,故稱為親核取代反應(yīng)(nucleophilic substitution),用SN表示。

 ② 由于α碳帶部分正電荷,增強了相鄰碳上碳?xì)滏I的活性,β-H容易受堿(B:-)進攻,除脫去X- 以外,還以H-B的形式脫去H+,生成烯烴,這個反應(yīng)叫消除反應(yīng)(elimination),用E表示。

(一)取代反應(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)。

在鹵代烷中,消除鹵化氫的反應(yīng)以叔鹵代烷最易進行,其次為仲鹵代烷,伯鹵代烷較難。

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:

從上述實驗結(jié)果可知,主產(chǎn)物是雙鍵碳原子上連有最多烴基的烯烴,此經(jīng)驗規(guī)律叫做札依采夫(Saytzeff)規(guī)則。

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:

聚四氟乙烯有耐熱性,耐腐蝕性,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定性超過一切塑料,有“塑料王”之稱,商品名為“特氟隆”(Teflon)。

習(xí) 執(zhí)業(yè)藥師

1. 用系統(tǒng)命名法命名下列化合物:

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

3. 寫出下列反應(yīng)的主要產(chǎn)物:

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。

6. 將下列化合物按在NaOH水溶液中取代反應(yīng)活性順序由大到小排列

(3)  CH3CH2CH2I CH3CH2CH2Br CH3CH2CH2Cl

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