卤代烃 卤代烃是指烃分子中的氢原子被卤原子取代得到的化合物。一般用R-X表 示。其中R代表烃基,X代表卤原子。卤原子X是卤代烃的官能团,常见的卤 代烃是氯代烃、溴代烃和碘代烃。 一、卤代烃的分类 根据烃基的不同,卤代烃可分为饱和卤代烃、不饱和卤代烃和芳香族卤代烃 等。如: R-CH2-X R-CH=CH-X ◇ 卤代轻 卤代芳烃 (不饱和卤代】 (芳香族卤代烃) 根据分子中所含卤原子数目的不同,可分为一卤代烃、二卤代烃和多卤代烃。 如: CHCI CHCl CHCI3 一卤代经 二卤代烃 三卤代烃 根据卤原子连接的饱和碳原子的类型不同,可分为伯卤代烃(1°卤代烃)、 仲卤代烃(2”卤代烃)和叔卤代烃(3°卤代烃)。如: R RCH2-X RCH-X R"-C-X R 伯卤代烃(1°卤代烃)仲卤代烃(2卤代烃)叔卤代烃(3°卤代烃) 此外,根据卤代烃分子中卤原子的不同,可分为氯代烃、溴代烃和碘代烃。 二、卤代烃的命名 (一)普通命名法 对于简单的卤代烃,可用普通命名法命名。即按卤原子相连的烃基来命名, 称为卤某烃,或某基卤。如: CH: CHCH.CH.CHz CH;CH-CH:CI CHs-C-CI CH3 溴甲烷 氯代正丁烷 氯代异丁烷 氯代叔丁烷 (甲基溴) (正丁基氣) (异丁基氯) (叔丁基氯)
RCH2 X 卤 代 烃 卤代烃是指烃分子中的氢原子被卤原子取代得到的化合物。一般用 R-X 表 示。其中 R 代表烃基,X 代表卤原子。卤原子 X 是卤代烃的官能团,常见的卤 代烃是氯代烃、溴代烃和碘代烃。 一、卤代烃的分类 根据烃基的不同,卤代烃可分为饱和卤代烃、不饱和卤代烃和芳香族卤代烃 等。如: 卤代烷 卤代烯烃 卤代芳烃 (饱和卤代烃) (不饱和卤代烃) (芳香族卤代烃) R-CH2-X R-CH=CH-X X 根据分子中所含卤原子数目的不同,可分为一卤代烃、二卤代烃和多卤代烃。 如: CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 一卤代烃 二卤代烃 三卤代烃 根据卤原子连接的饱和碳原子的类型不同,可分为伯卤代烃(1°卤代烃)、 仲卤代烃(2°卤代烃)和叔卤代烃(3°卤代烃)。如: 伯卤代烃(1o卤代烃) 仲卤代烃(2o卤代烃) 叔卤代烃(3o卤代烃) 此外,根据卤代烃分子中卤原子的不同,可分为氯代烃、溴代烃和碘代烃。 二、卤代烃的命名 (一)普通命名法 对于简单的卤代烃,可用普通命名法命名。即按卤原子相连的烃基来命名, 称为卤某烃,或某基卤。如: 溴甲烷 氯代正丁烷 氯代异丁烷 (甲基溴) (正丁基氯) (异丁基氯) (叔丁基氯) CH3Br CH3CH2CH2CH2 Cl CH3CH CH3 CH3 CH3 氯代叔丁烷 CH2 Cl CH3 C Cl CH R' R'' X C X R' R'' R
Br CH2=CH-CH2-Br CoHs-CH2-Br CH;-CH-CH3 CH2=CH-CI 烯丙基溴 苄基溴(溴苄) 异丙基溴 氯乙烯 (二)系统命名法 对于较复杂的卤代烃,应采用系统命名法,以相应的烃为母体,将卤原子当 作取代基,命名的基本原则与烃类似。选择连有卤原子的碳在内的最长碳链作为 主链,编号则采用位次和最小原则。取代基的位次和名称按“次序规则”优先基 团在后的原则排列在烃名称前面。如: CH,CH: CH-CH-CH-CH: CH3-CH-CH-CH3 CH;CH.C-CHz-CHCH3 Br CI 2-甲基-3-氯丁烷 2-氯-3-澳丁烷 4-乙基-2,4-二氯已烷 不饱和卤代烃应选含有不饱和键和连有卤原子的碳在内的最长碳链作为主 链,编号时,使不饱和键的位次最小。如: CH2=CH-CH2-CI CH2=CH-CH:-CH2Br 3-氯-1-丙烯(烯丙基氯) 4-溴-1-丁烯 芳香族氯代烃一般以芳烃为母体,卤原子作为取代基。如: 工m 溴苯 2-溴甲苯 有些卤代烃还有常用的俗名:如氯仿、碘仿、氟利昂等。 三、卤代烃的性质 常温下,除氯甲烷、氯乙烷、溴甲烷等低级卤代烃为气体外,一般为液体 而C15以上的高级卤代烃为固体。卤代烃的蒸气有毒,应避免吸入。卤代烃难溶 于水,可溶于醇、醚、烃等有机溶剂。氯仿、四氯化碳等卤代烃本身就是常用的 有机溶剂。 (一)取代反应 1.被羟基取代卤代烷与氢氧化钠或氢氧化钾的水溶液共热,则卤原子被羟 基(-OH)取代生成醇。这个反应又称卤代烃的碱性水解。如: CH,CH.-CI KOIL,H CHCH-OH+KCI △
烯丙基溴 苄基溴(溴苄) 异丙基溴 氯乙烯 Br CH2=CH CH2 Br C6H5 CH2 Br CH3 CH CH3 CH2=CH Cl (二)系统命名法 对于较复杂的卤代烃,应采用系统命名法,以相应的烃为母体,将卤原子当 作取代基,命名的基本原则与烃类似。选择连有卤原子的碳在内的最长碳链作为 主链,编号则采用位次和最小原则。取代基的位次和名称按“次序规则”优先基 团在后的原则排列在烃名称前面。如: CH2CH3 Cl 4-乙基-2,4-二氯己烷 CH3 Cl Br Cl 2-甲基-3-氯丁烷 2-氯-3-溴丁烷 Cl CH3 CH CH CH3 CH3 CH CH CH3 CH3CH2C CH2 CHCH3 不饱和卤代烃应选含有不饱和键和连有卤原子的碳在内的最长碳链作为主 链,编号时,使不饱和键的位次最小。如: 3-氯-1-丙烯(烯丙基氯) 4-溴 -1-丁烯 CH2 =CH CH2 Cl CH2=CH CH2 CH2Br 芳香族氯代烃一般以芳烃为母体,卤原子作为取代基。如: Br 溴苯 2-溴甲苯 Br CH3 有些卤代烃还有常用的俗名:如氯仿、碘仿、氟利昂等。 三、 卤代烃的性质 常温下,除氯甲烷、氯乙烷、溴甲烷等低级卤代烃为气体外,一般为液体, 而 C15 以上的高级卤代烃为固体。卤代烃的蒸气有毒,应避免吸入。卤代烃难溶 于水,可溶于醇、醚、烃等有机溶剂。氯仿、四氯化碳等卤代烃本身就是常用的 有机溶剂。 (一) 取代反应 1.被羟基取代 卤代烷与氢氧化钠或氢氧化钾的水溶液共热,则卤原子被羟 基(-OH)取代生成醇。这个反应又称卤代烃的碱性水解。如: KOH , H2O CH3CH2 Cl CH3CH2 OH + KCl
2.与醇钠作用卤代烷与醇钠在加热条件下生成醚。如: CH,CH,CI+CH,ONa△,CH,CH,OCH,+NaCI 甲醇钠 甲乙醚 3.被氰基取代卤代烷与氰化钾(钠)在乙醇溶液中回流,则生成腈。如: CcH-I+&cN乙度,(CHCH-CN+M 4被氨基取代卤代烷和氨在乙醇溶液中加热加压,卤原子被氨基取代生成 胺。如 CH,CHCH,C+NH,加热m压CH,CH,CH,NH,+HC 丙胺 5.与硝酸银的反应卤代烷和硝酸银的醇溶液反应,生成硝酸酯和卤化银沉 淀。卤代烷活性顺序为:叔卤代烷(3)>仲卤代烷(2)>伯卤代烷(1),因此可 用此反应鉴别各类卤代烷。如: (CH,C-Br+AgNO,醇、(CHC-O-NO2+AgBr 硝酸酯 溴化银 (二)消除反应 卤代烃和强碱(如NaOH、KOH)醇溶液共热,分子内脱去一分子的卤化氢, 生成烯烃。这种分子内消去一个简单分子(如HX、HO)形成不饱和烃的反应称 为消除反应,常用E表示。由于此种反应消除的是卤素原子和阝C上的氢,也 称为-消除反应。有机合成中可利用此反应引入碳碳不饱和键。如: CHCH-CHKow CH-CH-CHa +KBr+H BrH 仲卤代烃和叔卤代烃发生消除反应时,可能生成两种以上的烯烃。如: CH3-CH2-CH-CH3 KOH/Z醇 →CH-CH=CH-CH,81% 2-丁烯 △ Br 从上述反应可看出,卤代烃消去一分子的卤化氢后,生成的主要产物是双键 上连有烃基较多的烯烃,或者说被消去的氢原子主要由含氢较少的碳原子提供。 这一规则称为扎伊采夫(Saytze)规则
2.与醇钠作用 卤代烷与醇钠在加热条件下生成醚。如: 甲醇钠 甲乙醚 CH3CH2Cl + CH3ONa CH3CH2OCH3 + NaCl 3.被氰基取代 卤代烷与氰化钾(钠)在乙醇溶液中回流,则生成腈。如: (CH 乙醇 3 )2CH I + NaCN (CH3 )2CH CN + NaI 4.被氨基取代 卤代烷和氨在乙醇溶液中加热加压,卤原子被氨基取代生成 胺。如: CH3CH2CH2Cl + NH3 乙醇 加热加压 CH3CH2CH2NH2 + HCl 丙胺 5.与硝酸银的反应 卤代烷和硝酸银的醇溶液反应,生成硝酸酯和卤化银沉 淀。卤代烷活性顺序为:叔卤代烷(3º)>仲卤代烷(2º)>伯卤代烷(1º),因此可 用此反应鉴别各类卤代烷。如: (CH3 )3C + Ag NO3 (CH3 )3C O NO2 + Ag Br 醇 硝酸酯 溴化银 Br (二)消除反应 卤代烃和强碱(如 NaOH、KOH)醇溶液共热,分子内脱去一分子的卤化氢, 生成烯烃。这种分子内消去一个简单分子(如 HX、H2O)形成不饱和烃的反应称 为消除反应,常用 E 表示。由于此种反应消除的是卤素原子和 β-C 上的氢,也 称为 β-消除反应。有机合成中可利用此反应引入碳碳不饱和键。如: — = + KBr + H2O KOH/醇 Br H α β CH3 CH CH2 CH3 CH CH2 仲卤代烃和叔卤代烃发生消除反应时,可能生成两种以上的烯烃。如: KOH/乙醇 81% Br 19% 1-丁烯 CH3 CH2 CH CH3 2-丁烯 CH3 CH=CH CH3 CH3 CH2 CH=CH2 从上述反应可看出,卤代烃消去一分子的卤化氢后,生成的主要产物是双键 上连有烃基较多的烯烃,或者说被消去的氢原子主要由含氢较少的碳原子提供。 这一规则称为扎伊采夫(Saytzeff)规则
(三)卤代烃与金属的反应 卤代烃能与Li、N、K、Mg等金属反应生成有机金属化合物。其中,卤代 烃在无水乙醚中与金属镁反应生成的烃基卤化镁,称为格利雅(Grignard)试剂, 简称格氏试剂。 RX+Mg无水乙酰,RMgX(经基卤化镁) 格氏试剂性质非常活泼,能与许多含活泼氢的化合物(如水、醇、酸、氨) 等作用,生成相应的烃。 (四)双键位置对卤素活泼性的影响 1.卤代乙烯型 卤素直接连在双键R-CH-CH一X或苯环上C6H5一X,称为卤代乙烯型。这 类卤代烃极不活泼,不易发生取代反应,与硝酸银的醇溶液共热,也无卤化银沉 淀产生。 2.卤代烯丙型 当卤素与双键(HD)R-CH=CH-CH2-X或苯环C6HCH,-X相隔一个碳原子时 称为卤代烯丙型。这类卤代烃非常活泼,能在室温下与硝酸银的醇溶液立即反应, 生成卤化银沉淀。 3.孤立型卤代烯烃 卤素与双键RCH=CH(CH)n-X或苯环CH,-(CH)mX(n≥2)相隔2个及 2个以上饱和碳原子,称为孤立型卤代烯烃。 孤立型卤代烯烃中的卤原子,其活泼性与卤代烷相似,在加热条件下,才能 与硝酸银的醇溶液缓慢反应,生成卤化银沉淀。 不同结构的卤代烃中卤原子的活性不同,与硝酸银醇溶液的反应条件不同, 所以根据产生卤化银沉淀的速度可以区分不同类型的卤代烃。 卤代烯丙型 孤立型卤代烯烃 卤代乙烯型 CH2=CH-CH2-X CH2=CH-(CH2)n-X CH2=CH-X >2 〈〉cH-x ○cH-cH-x x (室温下产生AgX沉淀) (加热后缓慢产生AgX沉淀)(加热后难以产生AgX沉淀)
(三)卤代烃与金属的反应 卤代烃能与 Li、Na、K、Mg 等金属反应生成有机金属化合物。其中,卤代 烃在无水乙醚中与金属镁反应生成的烃基卤化镁,称为格利雅(Grignard)试剂, 简称格氏试剂。 RX + Mg RMgX (烃基卤化镁) 无水乙醚 格氏试剂性质非常活泼,能与许多含活泼氢的化合物(如水、醇、酸、氨) 等作用,生成相应的烃。 (四)双键位置对卤素活泼性的影响 1.卤代乙烯型 卤素直接连在双键 R-CH=CH-X 或苯环上 C6H5-X,称为卤代乙烯型。这 类卤代烃极不活泼,不易发生取代反应,与硝酸银的醇溶液共热,也无卤化银沉 淀产生。 2.卤代烯丙型 当卤素与双键(H)R-CH=CH-CH2-X或苯环C6H5-CH2-X相隔一个碳原子时, 称为卤代烯丙型。这类卤代烃非常活泼,能在室温下与硝酸银的醇溶液立即反应, 生成卤化银沉淀。 3.孤立型卤代烯烃 卤素与双键 RCH=CH(CH2)n-X 或苯环 C6H5-(CH2)n-X(n≥2)相隔 2 个及 2 个以上饱和碳原子,称为孤立型卤代烯烃。 孤立型卤代烯烃中的卤原子,其活泼性与卤代烷相似,在加热条件下,才能 与硝酸银的醇溶液缓慢反应,生成卤化银沉淀。 不同结构的卤代烃中卤原子的活性不同,与硝酸银醇溶液的反应条件不同, 所以根据产生卤化银沉淀的速度可以区分不同类型的卤代烃。 卤代烯丙型 孤立型卤代烯烃 卤代乙烯型 CH2=CH CH2 X CH2=CH (CH2 )n X n> 2 CH2 =CH X CH2 X CH2 CH2 X X (室温下产生AgX沉淀) (加热后缓慢产生AgX沉淀) (加热后难以产生AgX沉淀)
3种类型卤代烃的活性是:卤代烯丙型>孤立型卤代烯烃>卤代乙烯型。 四、重要的卤代烃 (一)氯乙烷 氯乙烷(CH:CH2C),在室温常压下是带有甜味的气体,沸点12.2℃,在低 温时可液化。微溶于水,能和乙醚、乙醇等有机溶剂任意混溶。因为氯乙烷沸点 低,喷在皮肤上能迅速蒸发,吸收热量而引起骤冷,使皮肤麻木,故可作为外科 小手术的局部麻醉剂。 (二)三氯甲烷 三氯甲烷(CHC),俗名氯仿,是比较重要的多卤代烷.三氯甲烷为无色有 香甜气味的液体,沸点61.7℃,不易燃,不溶于水,比水重,是优良的有机溶 剂,能溶解许多有机物,医药上常用于中草药有效成分的提取和精制抗生素。 (三)氟利昂 氟利昂是一类含氟及氯的烷烃。在常温下为气体,易压缩为液体,解除压力 后又立刻气化,同时吸收大量的热,由此可用作制冷剂。但由于它对大气臭氧层 的破坏作用,国际上已协定逐步禁止使用
3 种类型卤代烃的活性是:卤代烯丙型 > 孤立型卤代烯烃 > 卤代乙烯型。 四、重要的卤代烃 (一)氯乙烷 氯乙烷(CH3CH2Cl),在室温常压下是带有甜味的气体,沸点 12.2℃,在低 温时可液化。微溶于水,能和乙醚、乙醇等有机溶剂任意混溶。因为氯乙烷沸点 低,喷在皮肤上能迅速蒸发,吸收热量而引起骤冷,使皮肤麻木,故可作为外科 小手术的局部麻醉剂。 (二)三氯甲烷 三氯甲烷(CHCl3),俗名氯仿,是比较重要的多卤代烷. 三氯甲烷为无色有 香甜气味的液体,沸点 61.7℃,不易燃,不溶于水,比水重,是优良的有机溶 剂,能溶解许多有机物,医药上常用于中草药有效成分的提取和精制抗生素。 (三)氟利昂 氟利昂是一类含氟及氯的烷烃。在常温下为气体,易压缩为液体,解除压力 后又立刻气化,同时吸收大量的热,由此可用作制冷剂。但由于它对大气臭氧层 的破坏作用,国际上已协定逐步禁止使用