卤代烃

卤代烃

烃分子中一个氢或几个氢被卤素取代所生成的化合物叫卤代烃.一般用RX表示,常见卤代烃是指氯代烃,溴代烃和碘代烃.

分类,命名和同分异构体

根据烃基的不同,将卤代烃分为脂肪族卤代烃和芳香族卤代烃.

按卤素直接连接的碳原子不同,可以将卤代烃分为:伯卤代烃,仲卤代烃和叔卤代烃,分别以1 RX,2 R2CHX,3 R3CX表示.如:

伯卤代烃:卤素原子所连的碳原子是伯碳原子.如:CH3CH2Cl

仲卤代烃:卤素原子所连的碳原子是仲碳原子.如:(CH3)2CHCl

叔卤代烃:卤素原子所连的碳原子是叔碳原子.如:(CH3)3CCl

根据卤代烃分子中卤原子数目不同,卤代烃又可分为一卤代烃和多卤代烃.

简单卤代烃,可根据卤素所连烃基名称来命名,称卤某烃.有时也可以在烃基之后加上卤原子的名称来命名,称某烃基卤.如:

CH3Br CH2=CHCl CH3CHICH3

溴甲烷氯乙烯碘异丙烷

甲基溴乙烯基氯异丙基碘

复杂的卤烃采用系统命名法,选择含有卤素的最长的碳链作主链,根据主链碳原子数称\"某烷\",卤原子和其它侧链为取代基,主链编号使卤原子或取代基的位次最小.例如:

CH3CHClCH(CH3)2 2-氯-甲基丁烷

CH3CHBrCH2CH2CHBrCH(CH2CH3)2 2,5-二溴-6-乙基辛烷

不饱和卤代烃的主链编号,要使双键或叁键位次最小.例如:

CH2═CHCH2CH2Cl 4-氯-1-丁烯

CH3CBr═CHCH═CH2 4-溴-1,3-戊二烯

卤代芳烃一般以芳烃为母体来命名,如:

邻-氯乙苯1-溴-6-甲萘间-溴甲苯

卤代烃的制备

1,烷烃的卤代

烷烃在紫外光照射或高温条件下,可以直接发生卤代而生成卤代烃,产物为一元和多

元卤代烃的混合物,如:

CH3CH3 + Cl2 CH3CH2Cl + HCl

CH3CH2Cl + Cl2 CH3CH Cl2 + CH2ClCH2Cl + HCl

2,由不饱和烃制备

不饱和烃可与卤素,卤化氢发生加成制备卤代烃.

此外,烯烃分子中(如丙烯)由于α-氢的活性,在高温下,能被卤素原子取代,生成卤代烯烃.可以提供自由基的卤化物如N-溴代丁二酰亚胺(简称NBS),可以在室温下发生α-氢的取代反应.

CH3CH═CH2 + NBS CH2BrCH═CH2

3,芳烃的卤代

芳烃在催化剂作用下能进行卤代,有烷基侧链的芳烃,在光照条件下,卤代反应发生在侧链上.

+ Br2 +

+ Cl2

醇与卤化氢反应

醇与卤化氢反应可用来制备卤代烃.

醇与亚硫酰氯反应,是实验室制备氯代烷的常用方法.

ROH + SOCl2 RCl + SO2 + HCl

物理性质

1,状态:低级的卤代烷多为气体和液体.15个碳原子以上的高级卤代烷为固体.

2,沸点:卤代烃的沸点比同碳原子数的烃高.在烃基相同的卤代烃中,氯代烃沸点最低,碘代烃沸点最高.在卤素相同的卤代烃中,随烃基碳原子数的增加,沸点升高.

3,相对密度:相同烃基的卤代烃,氯代烃相对密度最小,碘代烃相对密度最大,相对密度均大于水.在卤素相同的卤代烃中,随烃基分子量增加,相对密度降低.所有卤代烃均不溶于水,而溶于有机溶剂.

4,毒性:卤代烃的蒸气有毒,应尽量避免吸入体内.

化学性质

由于卤素的电负性较大,碳卤键是极性较大的化学键,因此卤代烃的化学性质比较活泼.在不同试剂作用下,碳卤键断裂,生成一系列的化合物. (一)取代反应

水解反应

卤代烷水解可得到醇.例如:

RX + H2O ROH + HX

卤代烷水解是可逆反应,而且反应速度很慢.为了提高产率和增加反应速度,常常将卤代烷与氢氧化钠或氢氧化钾的水溶液共热,使水解能顺利进行. RX + H2O ROH + NaX

氰解反应

卤代烷和氰化钠或氰化钾在醇溶液中反应生成腈.

RX + NaCN RCN RCOOH

氰基经水解可以生成为羧基(-COOH),可以制备羧酸及其衍生物.也是增长碳链的一种方法.如:

由乙烯来制备丙酸

CH2═CH2 CH3CH2Cl CH3CH2CN CH3CH2COOH

氨解反应

卤代烷与过量的NH3反应生成胺.

RX + NH3 RNH2

醇解反应

卤代烷与醇钠在加热条件下生成醚.

RX + NaOEt ROEt + NaX

与硝酸银的醇溶液反应

卤代烷与硝酸银在醇溶液中反应,生成卤化银的沉淀,常用于各类卤代烃的鉴别.

RX + AgNO3 RONO2 + AgX↓

RCH2X 反应速度最慢过1小时或加热下才有沉淀

R2CHX AgX↓ 反应速度第二过3-5分钟产生沉淀

R3CX 反应速度最快马上产生沉淀

不同卤代烃与硝酸银的醇溶液的反应活性不同,叔卤代烷> 仲卤代烷>

伯卤代烷.另外烯丙基卤和苄基卤也很活泼,同叔卤代烷一样,与硝酸银的反应速度很快,加入试剂可立即反应,仲卤代烷次之,伯卤代烷加热才能反应.

(二)消除反应

卤代烷与氢氧化钾的醇溶液共热,分子中脱去一分子卤化氢生成烯烃,这种反应称为消除反应,以E表示.

RCH2CH2Br + NaOH RCH═CH2 + NaBr + H2O

不同结构的卤代烷的消除反应速度如下:

3 R-X > 2 R-X > 1 R-X

不对称卤代烷在发生消除反应时,可得到两种产物.如:

RCH2CHXCH3 + NaOH RCH═CHCH3 (主要产物)

RCH2CH═CH2 (次要产物)

札依采夫规则:被消除的β-H主要来自含氢较少的碳原子上.

(三)与金属反应

伍尔兹反应

卤代烷与金属钠反应可制备烷烃,此反应称为伍尔兹反应.

2CH3CH2Cl + 2Na CH3CH2CH2CH3 + NaCl

格氏试剂反应

在卤代烷的无水乙醚溶液中,加入金属镁条,反应立即发生,生成的溶液叫格氏试剂.