卤代烃(食品化学课件)

一、卤代烃物理性质
名称 氯甲烷 溴甲烷 碘甲烷 二氯甲烷 三氯甲烷 四氯化碳 氯乙烷 溴乙烷 碘乙烷 1-氯丙烷 2-氯丙烷 氯乙烯 氯苯
溴苯
碘苯
构造式
CH3Cl CH3Br CH3I CH2Cl2 CHCl3 CCl4 C2H5 Cl C2H5 Br C2H5 I CH3CH2CH2Cl CH3CH Cl CH3 CH2= CH Cl
RCX
H
H
卤代甲烷 (CH3X) 伯卤代烷烃 (1o RX)
H 仲卤代烷烃 (2o RX)
R'' 叔卤代烷烃 (3o RX)
一、卤代烃的分类
不饱和卤代烃
——卤代烯（炔）烃和卤代芳烃
(H) R
R'' (H) (H) R
R'' (H) (H) R
R'' (H)
(H) R'
X
乙烯型卤代烃
(H) R'
CH2-X
RCHCH2 KOH HX
RCH CH2 K X H2O
三、卤代烃的化学性质
2、消除反应（去卤化氢反应）
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。
Br CH3 C C CH CH3
4-溴-2-戊炔
2-乙基-4-氯-1-丁烯
二、卤代烃的命名 • 卤代芳烃命名——见芳烃系统命名方法
邻溴甲苯 (或2-溴甲苯） （1-甲基-2-溴苯）
1-异丙基-3-氯-5-溴苯 （3-氯-5-溴异丙苯）
卤化苄 或苄基卤 （X = Cl, Br, I ）
二、卤代烃的命名 随堂练习
CHF3 三氟甲烷，C3H7 七氟丙烷 CF3CHBrCl 三氟一氯一溴乙烷
二、卤代烃对人类生活的影响
卤代烃的应用：哈龙灭火剂
哈龙灭火剂以其灭火快、毒性低以及不污染和损害受 灾 物品等优点，在世界各国消防部门得到广泛应用。但 在环境破坏中也起着主要的作用，所以衍生出新型卤代 烃灭火器，如 HFC、PFC、 HCFC、I-IBFC、FIC等，其中 比较成熟的哈龙替代物主要为七氟丙烷 (HF ——227)灭 火剂和三氟甲烷(HFC——23）
其它常见的卤代烃大多是液体、无色。 溴代烷和碘代烷对光较敏感，光照下能缓慢地分解出游离卤素而分 别带棕黄色和紫色。
卤代烃不溶于水。但是，它们彼此可以相互混溶，也能溶于醇、醚、 烃类等有机溶剂中。 有些卤代烃本身就是有机溶剂。多氯代烷和多氯代烯可用作干洗剂。
卤代烃的沸点随相对分子质量的增加而升高。直链卤代烃的沸点 高于含相同碳原子数的支链卤代烃。这与烷烃类似
CH3-CH2-CH-CH-CH2-CH3 Cl Br
二、卤代烃的命名
CH2Cl CH3-CH2-CH2-CH-CH-CH2-CH3
CH3
3-甲基-4-氯甲基庚烷
CH3-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH3 CH3 Cl
CH3-CH-CH2-CH-CH2-CH3
Cl
CH3
CH3-CH2-CH-CH-CH2-CH3 Br Cl
CHCl3 氯仿（三氯甲烷） CHI3 碘仿（三碘甲烷）
二、卤代烃的命名
• 复杂卤代烷烃的命名— 系统命名法（与烷烃命名相仿）
（1）选择主链——选最长连续碳链为主链，根据碳原子数命名为“某烷”；(注: 不是含卤原子最长碳链) （2）碳原子编号——采用最低次序原则（即从最靠近取代基一端开始编号，依 次标上1，2，3等数字），取代基写在“某烷”之前，并以半字线连接； （3）命名——主链上的卤原子或取代基按次序规则顺序排序，并以较优基团列 在后（一般卤素为较优基团，应写在后面）。卤素的次序是：氟、氯、溴、碘。
一、卤代烃的分类
•X 数目——一卤、二卤、多卤代烃
一元卤代烃（伯、仲、叔卤代烃）
CH3CH2Cl (氯乙烷），CH3CHClCH3 (2-氯丙烷）， (CH3)3CBr（叔丁基溴）
二元卤代烃
CH2ClCH2Cl（1,2-二氯乙烷), CH2I2（二碘甲烷）
多元卤代烃（多元甲基卤代物、全氟卤代烃等）
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：
三、卤代烃的化学性质
2、消除反应（去卤化氢反应）
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：
CHCH2Cl
异丁基氯 （氯代异丁烷， 2-甲基-1-氯丙烷）
H3C CHI
H3C
异丙基碘 （碘代异丙烷，
2-碘丙烷）
CH3CH2CH2CH2Br 正丁基溴（溴代正丁烷，1-溴丁烷）
二、卤代烃的命名
H3C
CH3 C Cl CH3
H3CH2C CHBr
H3C
叔丁基氯
仲丁基溴
（氯代叔丁烷，2-甲基-2-氯丙烷）（溴代仲丁烷，2-溴丁烷）
3- 甲基 -5- 氯庚烷 3- 氯-5- 甲基庚烷 × 4-甲基 -2- 氯己烷
3- 氯 -4- 溴己烷 3- 溴 -4- 氯己烷 ×
二、卤代烃的命名
• 卤代烯(炔)烃命名时，以烯(炔)烃为母体，以双 (叁)键位次最小进行编号，其余同烯炔命名
CH2= CH-CH-CH2-Cl CH3
3-甲基-4-氯-1-丁烯
Cl
Br
熔点／℃
－97 －93 －66 －96 －64 －23 －139 －119 －111 －123 －117 －154 －45
－31
－29
沸点／℃
－24 4 42 40 62 77 12 38 72 47 36
－14 132
155
189
相对密度(d204)
0.920 1.732 2.279 1.326 1.489 1.594 0.898 1.461 1.936 0.890 0.860 0.911 1.107
烯丙基型卤代烃
(H) R'
(CH2) n -X (n >1)
隔离型卤代烯烃
X
CH2-X
(CH2)n-X (n >1)
卤代芳烃
苄基卤
隔离型卤代芳烃
一、卤代烃的分类
•X 种类——氟代烃、氯代烃、溴代烃、碘代烃
CH2ClCHClCH2Cl （1，2，3 -三氯丙烷）
CHCl3 （氯仿） CCl4（四氯化碳）——氯代烃 CHBr3 （溴仿） ——溴代烃 CHI3 （碘仿） ——碘代烃
1.499
1.824
二、卤代烃对人类生活的影响
1、卤代烃的用途
致冷剂 溶剂
卤代烃 灭火剂
麻醉剂
医用 农药
二、卤代烃对人类生活的影响
❖ 有机分子中一个或几个氢原子被卤素原子取代 生成的有机化合物称为卤代烃。
❖ 卤代烃在日常生活中随处可见。例如：
❖
干洗剂
❖
制冷剂
❖
灭火剂
❖
麻醉剂
Cl2CHCHCl2 四氯乙烷 CHClF2 二氟一氯甲烷（氟利昂）
CH3CH2CH CH Cl
CH3CH CHCH2 Cl
CH3CH2C CH2 Cl
CH3CH CCH3 Cl
CH3CHCH CH2 Cl
CH3C CH CH3 Cl
CH2CH2CH CH2 Cl
CH2C CH2 Cl CH3
食品基础化学 卤代烃的性质
一、卤代烃物理性质
在室温下，只有少数低级卤代烃是气体， 例如氯甲烷、溴甲烷、氯乙烷、氯乙烯等。
CH2ClCHClCH2Cl（1，2，3 -三氯丙烷） CHCl3（氯仿） , CHBr3 （溴仿）, CHI3（碘仿）, CCl4（四氯化碳）
二、卤代烃的命名
• 简单卤代烷烃命名— “某基”卤, “卤”某烷(普通命名法) 或俗名
CH3Cl
C2H5Br
甲基氯（氯甲烷）
乙基溴（溴乙烷）
H3C H3C
CH3CH2CH2CH2Cl
CH3CH2CHCH3 Cl
CH3CHCH2Cl Cl
CH3 CH3 C Cl
CH3
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、卤代烷烃的同分异构现象
（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：
二、卤代烃对人类生活的影响
三氟甲烷（HFC—23)是无色、几乎无味、不导电的气体， 无二次污 染，对臭氧层没有破坏作用 ，也是一种较理想的哈龙替代物。三氟 甲烷作为灭火剂毒性很小，因此，可以说三氟甲烷作为灭火剂是安 全的，作为固定灭火系统可用在有人工作 的场所。但是 ，三氟甲 烷在灭火过程的高温下其分解产物 HF毒性较大。国外研究表明，缩 短喷放时间和提高灭火设计浓度可抑制分解产物 HF的生成量。
二、卤代烃对人类生活的影响
HFC——227灭火剂是由美国大湖公司开 发的，特 点是无色无味，在常温下以液相保存，不导电，毒 性小，对臭氧层耗 损值为零；属于清洁型灭火剂， 灭火后在现场不会留下痕迹； 具有电绝缘性，可 以扑救电气火灾。缺点是 HFC——227腐蚀性大， 长期储存时会产生有毒气体，且价格较高。
卤代烃的故事-哈伯与化学武器
哈伯的化工厂里除了氯气之外，还生产了大量号称“毒气之王”的气 体——芥子气。芥子气化学名称为二氯二乙硫醚，化学式S（CH2）4Cl2， 常温下为无色或黄色的油状液体或固体，能挥发有大蒜，洋葱的气味。 芥子气被人体吸收后能破坏人体DNA，RNA以及酶等蛋白质，使细胞分 子结构被破坏，造成细胞死亡，同时破坏人体电解质平衡。芥子气毒 性极强，0.2mg/L的浓度就会对人体造成伤害，因此在毒气弹中只需加 入少许即可起杀伤作用。
三、卤代烃的化学性质
1、取代反应
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。
R X H OH
R OH HX
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 CH3CH2CH2CH2 Br
NaOH
H2O 回流
CH3CH2CH2CH2OH
NaBr
正丁醇
食品基础化学 认识卤代烃
卤代烃的定义
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—Cl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。
KOH-乙醇 CH3CH2CHCH3
Br
CH3CH CHCH3 CH3CH2CH CH2 2-丁烯（81%） 1-丁烯（19%）
CH3 KOH-乙醇
CH3CH2 C CH3 Br
CH3
CH3
CH3CH C CH3
CH3CH2C CH2
2-甲基-2-丁烯（81%） 2-甲基-1-丁烯（19%）
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。
2-甲基-4-氯-戊烷 2-溴-1-已烯-4-炔
2-甲基-5-氯-2-溴已烷
(Z)-1-溴-1-丙烯 顺-1-溴-1-丙烯
三、卤代烷烃的同分异构现象
（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：
卤代烃的分类和命名
ห้องสมุดไป่ตู้、卤代烃的分类 卤代烃的分类 (Classification of Halohydrocarbon)
•R 结构—饱和卤代烃、不饱和卤代烃（卤代烯烃、卤代炔烃、卤代芳烃）。
饱和卤代烃
根据卤素原子所连碳原子级数的不同分类： 伯卤代烃，仲卤代烃，叔卤代烃
H
H
R'
R'
HCX
RCX
R CX
卤代烃的故事-哈伯与化学武器
在化学发展史上，有一位化学家，虽早已长眠 地下，却曾给世入留下过关于他的功过是非的 激烈争论。他就是本世纪初世界闻名的德国物 理化学家、合成氨的发明者弗里茨•哈伯 （FritzHaber）。 一次大战爆发后德皇为了征服欧洲，要哈伯全 力为他研制最新式的化学武器，哈伯又兼任了 化学兵工厂厂长，首先研制出军用毒气氯气罐。