(共33张PPT)
第一节 卤代烃
第三章 烃的衍生物
日常生活中的卤代烃
四氯化碳萃取碘水中的碘:
不溶于水,密度比水大,常作有机溶剂。
部分干洗剂
(四氯乙烯、氟利昂):
溶解油污能力强,是很好的有机溶剂。
日常生活中的卤代烃
聚氯乙烯(PVC)
[CH CH2]
氯乙烯
聚氯乙烯管道
Cl
n
CH CH2
Cl
国家游泳中心“水立方”
材料ETFE
[ CH2 CH2
CF2 CF2]
n
乙烯
CH2
CH2
四氟乙烯
CF2
CF2
运动场上的
“化学大夫”
液态的氯乙烷汽化时大量吸热,具有冷冻麻醉作用
阅读教材52页,思考下列问题
(1)什么是卤代烃?有哪些分类?
(2)第二章我们学习了烃,想想通过哪些反应可以将烃转化为卤代烃?
(3)卤代烃如何命名?根据资料卡片,结合烃类物质的命名,请你总结出卤代烃的命名原则。
【学习任务一】认识卤代烃
活动1 通过观察得出卤代烃的结构特点
制冷剂:氟利昂-12
塑料王:特氟隆
农药:氯丹
烃的衍生物
烃分子中的氢原子被其它原子或原子团取代而生成的化合物。
烃的衍生物
常见有卤代烃、醇、酚、醛、酮、羧酸、酯等。
一、卤代烃
1.定义:烃分子中的氢原子被卤素原子取代后所生成的化合物
2.官能团:
X
C
碳卤键
3.卤代烃分类
卤代烃
按卤素原子种类分
氟代烃、氯代烃、溴代烃、碘代烃
按卤素原子数目分
一卤代烃、多卤代烃
按烃基是否饱和分
饱和卤代烃、不饱和卤代烃
按是否含有苯环分
脂肪卤代烃、芳香卤代烃
饱和一卤代烃的通式为
CnH2n+1X
R-X
R-F
R-Cl
R-Br
R-I
R—X
—C—X
—
—
X
CH2=CH—X
活动2 第二章我们学习了烃,想想通过哪些反应可以将烃转化为卤代烃?
①甲烷和氯气
②苯与溴
③乙烯和溴
(4)乙炔和氯化氢
取代反应
取代反应
加成反应
加成反应
4.卤代烃命名
选择含官能团的最长碳链作为主链
选主链
将卤素原子看做取代基,编号时从距简单取代基近的一端编号,
有碳碳双键时从距离碳碳双键近的一端开始编号
编号
以相应的烃作母体,卤原子作取代基
命名
CH—CH2—CH—CH2—CH3
Br
Br
CH3
3-甲基- 1,1-二溴戊烷
CH2—C—CH2—CH3
Cl
CH3
Cl
2-甲基- 1,2-二氯丁烷
CH3—C—CH2—CH—CH3
Cl
CH2F
Cl
2-甲基- 1-氟-2,4-二氯戊烷
名称 结构简式 液态时密度/(g·cm-3) 沸点/℃
一氯甲烷 CH3Cl 0.916 -24
一氯乙烷 CH3CH2Cl 0.898 12
1-氯丙烷 CH3CH2CH2Cl 0.890 46
1-氯丁烷 CH3CH2CH2CH2Cl 0.886 78
1-氯戊烷 CH3CH2CH2CH2CH2Cl 0.882 108
密度:随碳原子数目的增加而减小。
除脂肪烃的一氟代物和一氯代物外,其余卤代烃密度都比水大。
活动3 观察下表,卤代烃的具有哪些物理性质?
卤代烃的密度和沸点都 高 于相应的烃;
二、卤代烃的物理性质
常温下除一氯甲烷、氯乙烯、氯乙烷是气体外,
大多数为液体或固体。
除脂肪烃的一氟代物和一氯代物外,其余卤代烃密度都比水大。
一般随着烃基中碳原子数目的增加而减小
不溶于水,可溶于有机溶剂,某些卤代烃本身就是有机溶剂
熔沸点大于同碳个数的烃,随碳原子数增多,沸点依次升高(碳原子数相同时,支链越多沸点越低)。
状态
沸点
密度
溶解性
【练习】
1.下列关于卤代烃的叙述中正确的是 ( )
A.所有卤代烃都是难溶于水,密度比水小的液体
B.所有卤代烃的沸点比相应烃的沸点低
C.CH3CH2Cl与CH3CH2CH2Cl的沸点前者低
D.CH3CH2Cl与CH3CH2CH2Cl的密度前者小
C
1.卤代烃是一类特殊的烃。可分为单卤代烃和多卤代烃。 ( )
2.卤代烃中一定含有的元素为C、H和卤素。( )
3.卤代烃不一定是由烃分子和卤素单质发生取代反应得到的( )
4.分子中碳原子数少于4的烃,在常温下为气体,溴乙烷分子中含2个碳原子,所以其在常温下也是气体。( )
5.卤代烃属于有机化合物,都易燃烧。( )
×
×
√
×
×
2.判断对错
【思考】
分析卤代烃的结构特点,推测卤代烃具有怎样的化学性质。
卤代烃中卤素原子吸引电子能力较强,共用电子对偏向卤素原子,使C—X键具有较强的极性,所以卤代烃具有较强的反应活性,易发生取代反应和消去反应。
碳卤键
官能团:
X
C
δ—
δ+
分子式:_______
C2H5Br
结构简式:__________________
C2H5Br
或 CH3CH2Br
1.溴乙烷的结构
溴乙烷的分子结构模型
溴乙烷核磁共振氢谱
二、卤代烃的化学性质
名 称 溴乙烷(或乙基溴) 分子式 C2H5Br;CH3CH2Br 外观 无色易挥发液体
熔 点 -119℃ 沸点:38.4℃ 溶解性 不溶于水,溶于乙醇、乙醚等有机溶剂
密 度 相对水密度为1.45;相对空气密度3.67 危险 标记 14(有毒品)
用途 用于有机合成,合成医药、致冷剂,也作溶剂 溴乙烷的化学品安全技术说明书(MSDS)
2.溴乙烷的物理性质:
实验3-1
取一支试管,滴入10~15滴溴乙烷,再加入1mL 5%NaOH溶液,振荡后加热,静置。待溶液分层后,用胶头滴管小心吸取少量上层水溶液,移入另一支盛有1mL稀硝酸的试管中,然后加入2滴AgNO3溶液,观察现象。
淡黄色沉淀
C2H5Br+NaOH C2H5OH+NaBr
NaBr+AgNO3===AgBr↓+NaNO3
NaOH不是反应的催化剂,从平衡移动的角度看,NaOH不断中和氢溴酸,促进溴乙烷的水解。
加热的目的是提高反应速率,且水解是吸热反应,升高温度也有利于平衡右移。
3.取代反应
(水解反应)
溴乙烷
3.取代反应
C2H5Br+NaOH C2H5OH+NaBr
(水解反应)
在卤代烃分子中,卤素原子的电负性比碳原子______,使C—X的电子向_________偏移,进而使_________带部分正电荷(δ+),________带部分负电荷(δ-),这样就形成一个_________的共价键:________。因此,卤代烃在化学反应中,C—X较易断裂,使卤素原子被其他原子或原子团所取代,生成负离子而离去。
大
极性较强
卤素原子
碳原子
卤素原子
Cδ+—Xδ-
溴乙烷
条件:NaOH水溶液、加热
【思考】
(1)为什么要加入稀硝酸酸化溶液?
中和过量的NaOH溶液,防止生成Ag2O棕褐色沉淀,影响Br-检验。
(2)如何判断CH3CH2Br是否完全水解?
看反应后的溶液是否出现分层,如分层,则没有完全水解。
(3)检验卤代烃中的卤原子?
【例1】请写出下列卤代烃水解的方程式:
CH3 C CH2Br
CH3
CH3
—Br
CH2BrCH2Br
CH3CH CH2CH3
Br
①所有卤代烃在一定条件下都能发生水解。
②卤素原子直接连在苯环上时,水解反应条件比较苛刻,需要加热加压。
思考:CH3CH2Br+NaCN反应的产物?
R-X + NaOH R-OH + NaX
水
△
卤代烷烃水解成醇
C
C
Br
H
H
H
H
H
Br
在卤代烃分子中,由于卤原子的吸电子作用,不仅使得α-C带部分正电荷,也使β-C带有更少量的正电荷,从而使β-H的活泼性增强,能在强碱的作用下,失去一分子卤化氢,生成烯烃,这就是卤代烃的消去反应。
δ+
δ-
δ++
4.消去反应
溴乙烷
4.消去反应
醇
△
如果将溴乙烷与强碱(如NaOH或KOH)的乙醇溶液共热,溴乙烷可以从分子中脱去HBr,生成乙烯。
像这样,有机化合物在一定条件下,从一个分子中脱去一个或几个小分子(如H2O、HX等),而生成含不饱和键的化合物的反应叫做消去反应(消除反应)。
在强碱的醇溶液并加热下,β-H和卤原子脱去HX形成烯烃。
溴乙烷
思考:溴乙烷与NaOH的醇溶液的反应,气体产物的检验
(1)分析反应产生的气体中可能含有哪些杂质?
(2)为什么要在气体通入酸性KMnO4溶液前
加一个盛有水的试管?
溴乙烷、乙醇、水蒸汽
吸收挥发出来的少量乙醇
①CH3I
CH2Br
③
Br
CH3CH CHCH3
Br
⑤
Br
⑥
CH3 C CH2Br
CH3
CH3
②
CH3CHBr2
④
总结:发生消去反应的规律:
a 必须有相邻的碳,否则不能发生消去反应,如①CH3I。
b 邻位碳原子上必须有氢原子,否则不能发生消去反应,如②③
c 直接连接在苯环上的卤原子不能消去,如
⑥
邻C有H
【例2】下列卤代烃能否发生消去反应?
卤代烃有两个邻位碳原子,且碳原子上均有氢原子时,消去反应怎样发生?
可能生成不同的产物。
例如 发生消去反应的产物为:
CH3-CH=CH-CH3
CH3-CH2-CH=CH2
★札依采夫规则
卤代烃发生消去反应时,消除的氢原子主要来自含氢原子较少的相邻碳原子上。
即“氢少消氢”
为主
了解
(1)写出2-氯丙烷与氢氧化钠醇溶液反应的化学方程式
(2)写出2-氯丁烷与氢氧化钠醇溶液反应的化学方程式
CH3CHClCH3+NaOH→CH3CH=CH2+NaCl+H2O
醇
△
CH3CH2CHClCH3+NaOH→CH3CH2CH=CH2+NaCl+H2O
醇
△
CH3CH2CHClCH3+NaOH→CH3CH=CHCH3+NaCl+H2O
醇
△
主要产物
含量较少
课堂检测
取代反应 消去反应
反应物 CH3CH2Br CH3CH2Br
反应条件
生成物
化学键变化
应用
结论
NaOH水溶液,加热
NaOH醇溶液,加热
CH3CH2OH、NaBr
CH2=CH2、NaBr、H2O
溴乙烷在不同的条件下发生不同类型的反应
引入羟基
引入不饱和键
小结
无醇则有醇,有醇则无醇
卤代烃的化学性质
加成反应和加聚反应
卤代烯烃的某些化学性质与烯烃相似,能发生加成反应和加聚反应。
①氯乙烯加聚反应生成聚氯乙烯:
②四氟乙烯加聚反应生成聚四氟乙烯
制取卤代烃的方法
(1)烷烃取代法:CH4+Cl2 。
(2)烯(炔)烃加成卤素:
CH2==CH2+Br2―→ 。
(3)烯(炔)烃加成卤化氢:
CH2 ==CH2+HCl 。
(4)芳香烃取代法:
+Br2 。
特别提醒 工业上制备氯乙烷时,常用CH2==CH2 与 HCl发生加成反应制取,因为乙烯与氯化氢反应产物纯净,易分离、提纯。
CH3Cl+HCl
CH2BrCH2Br
CH3CH2Cl
+HBr
卤代烃的用途与危害
(1)用途:制冷剂、灭火剂、溶剂、麻醉剂、合成有机化合物。
(2)危害:含 可对臭氧层产生破坏作用,形成臭氧空洞,危及地球上的生物。
氯、溴的氟代烷
方法规律——卤代烃消去反应的规律
(1)没有邻位碳原子的卤代烃不能发生消去反应,如CH3Cl。
(2)邻位碳原子上无氢原子的卤代烃不能发生消去反应。
(3)有两个邻位且不对称的碳原子上均有氢原子时,可得到不同产物。
(4)卤代烃发生消去反应可生成炔烃。
(5)巧记卤代烃取代反应和消去反应的条件和产物:
无醇(水溶液)则有醇(生成醇),
有醇(醇溶液)则无醇(产物中没有醇)。