(共36张PPT)
第三章 第一节
卤代烃
任务一 卤代烃的结构及命名
知识回顾
1、什么是烃的衍生物?
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。
常见有卤代烃、醇、酚、醛、酮、羧酸、酯等。
2、根据官能团分类什么是卤代烃?
烃分子中的氢原子被卤素原子取代后生成的化合物称为卤代烃。可表示为R—X(X=F、Cl、Br、I)。
官能团:
碳卤键(卤素原子)
任务一 卤代烃的结构及命名
知识回顾
3、根据所学过的知识,有哪些方法可以向烃中引入卤素原子?
取代反应:
加成反应:
CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl
光照
+ Br2 + HBr ↑
FeBr3
CH2=CH2 + Br2 BrCH2CH2Br
CH2=CH2 + HCl CH3CH2Cl
催化剂
CH CH + Br2 BrCH=CHBr
CH CH + HCl CH2=CHCl
催化剂
任务一 卤代烃的结构及命名
4、对于反应生成的下列物质如何分类?
CH3Cl
BrCH2CH2Br
BrCH=CHBr
单卤代烃
多卤代烃
卤代烃
按卤素种类
按卤素原子多少
氟代烃、 氯代烃、 溴代烃、 碘代烃
CH3X
CH2XCH2X
按烃基结构
饱和卤代烃
不饱和卤代烃
芳香卤代烃
饱和一卤代烃的通式为:
CnH2n+1X
任务一 卤代烃的结构及命名
5、根据官能团的优先级顺序,卤代烃如何命名?烃基和卤素原子谁作母体?
一、系统命名法
(1)饱和卤代烃
选择含有卤原子最长的碳链为主链,把支链和卤原子看作取代基,按主链所含碳原子数目称为“某烷”主链碳原子的编号从靠近支链一端开始。 以“较优”基团列在后的原则排列。由于卤素优于烷基,所以命名时把烷基、卤原子的位置、名称依次写在烷烃名称之前。
CH2CH2CHCH2CH3 CH3CHCH2CHCH2CHBr
Cl CH3 CH3 Cl CH3
3-甲基-1-氯戊烷 2-甲基-4-氯-6-溴己烷
例如:
F Cl
CH3-CH-CH2-CH-C-CH3
Br CH3
2-甲基-3-氟-2-氯-5-溴己烷
当有两个或多个不同的卤素时,卤原子之间的优先次序从低到高是氟、氯、溴、碘。
任务一 卤代烃的结构及命名
2).不饱和卤代烃
一些卤代烃的分子中含有双键或其他不饱和键,这类化合物的命名与烯烃、炔烃等命名相似。其命名规则是:选择含有不饱和键的最长碳链为主链,将卤素看作取代基来命名,编号是使不饱和键的序号最小。
例如: CH2=C-CH2Cl CH3CH=CCH2CH2Br
CH3
CH3
2-甲基-3-氯丙烯
3-甲基-5-溴-2-戊烯
任务一 卤代烃的结构及命名
任务一 卤代烃的结构及命名
(3).卤代环烃
当卤原子直接连在环上时,环为母体,卤原子为取代基。
例如:
任务一 卤代烃的结构及命名
(3).卤代环烃
当卤原子连在环的侧链上时,一侧链作为母体,环和卤原子作取代基。
例如:
CH2Br
CH2Cl
环戊烷一溴甲烷
苯甲基氯(苄基氯)
任务一 卤代烃的结构及命名
课堂练习.请将下列物质命名
3-甲基-4-氯-1-丁烯
CH3—C—CH2—CH—CH3
Cl
CH2F
Cl
2-甲基- 1-氟-2,4-二氯戊烷
2-氯甲苯
任务二 卤代烃的物理性质
有些品牌的涂改液中的溶剂含有三氯乙烯
聚氯乙烯(PVC)
雨衣
复方氯乙烷喷剂
局部冷冻麻醉
(沸点12.27℃)
七氟丙烷
/四氯化碳灭火器
任务二 卤代烃的物理性质
结合卤代烃在生活生产中的应用及教材54页表3-1,对比30页表2-1(烷烃的熔沸点、密度)归纳卤代烃的物理性质!
几种氯代烃的密度和沸点
任务二 卤代烃的物理性质
常温下除一氯甲烷、氯乙烯、氯乙烷等是气体外,
大多数为液体或固体。标况下,仅一氯甲烷为气体
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
任务三 卤代烃的化学性质
分析卤代烃的结构特点(官能团及化学键),预测卤代烃能发生的化学反应?
卤代烃结构特点(以溴代烷烃为例)
官能团碳溴键
化学键 C—C C—H C—Br
键长/pm 154 110 194
键能/(kJ/mol) 347.3 414.2 284.5
电负性( ) (H)-2.1; (C)-2.5; (Br)-2.8; C Br键的键长比C C键长,键能更小,容易断键;
由于 (Br) > (C) > (H) ,故C Br键的极性比C C键和C H键大,容易断键;
δ+
δ—
任务三 卤代烃的化学性质
δ+
δ—
碳溴键容易断裂,会发生什么化学反应呢?
卤代烃的化学性质
1、取代反应(水解反应)
实验结论:
实验现象:①中溶液分层;④中有浅黄色沉淀生成。
溴乙烷与NaOH溶液共热生成了Br-
任务三 卤代烃的化学性质
δ+
δ—
CH3CH2Br+NaOH CH3CH2OH+NaBr
水
△
反应方程式
官能团变化:碳溴键 羟基;
物质转化:卤代烃 醇;
溴乙烷在NaOH水溶液中发生取代反应,该反应也称溴乙烷的水解反应,羟基取代溴原子生成乙醇和溴化钠;
H-OH
OH
+HBr
反应原理
NaOH水溶液发生水解反应
4.如何判断CH3CH2Br是否完全水解?
任务三 卤代烃的化学性质
实验思考
中和水解产物HBr,使平衡正向移动,不是反应的催化剂
1.NaOH的作用是什么?
加热
3.采取什么措施可以加快水解反应的速率?
看反应后的溶液是否出现分层,如分层,则没有完全水解。
2.为什么要将反应后的上层溶液加入盛有稀硝酸的试管中
中和未反应完的NaOH,防止其与AgNO3反应生成黑褐色沉淀Ag2O
5.如何判断CH3CH2Br已发生水解?
待溶液分层后,用滴管吸取少量上层清液,移入另一盛稀硝酸的试管中,然后滴入2~3滴硝酸银溶液,如有淡黄色沉淀出现,则证明含有溴元素。
任务三 卤代烃的化学性质
实验思考
【思考】请根据卤代烃的水解实验,思考如何检验卤代烃中的卤素原子?
R-X
NaOH水溶液
△
稀HNO3
AgNO3溶液
淡黄色沉淀(AgBr)
取上层清液
黄色沉淀(AgI)
白色沉淀(AgCl)
关键步骤!
任务三 卤代烃的化学性质
课堂练习
写出下列卤代烃的取代(水解)反应
② CH2BrCH2Br
①CH3CH2CH2Br
CH2BrCH2Br + 2NaOH
水
△
CH2OHCH2OH + 2NaBr
CH3CH2CH2Br + NaOH
水
△
CH3CH2CH2OH + NaBr
注意:书写卤代烃的水解反应方程式时,一律书写总反应方程式。
任务三 卤代烃的化学性质
CHCl2
CH3CHClCH2Cl
分析下列物质发生水解反应之后的产物。
CH3CCl3
CH3CH(OH)CH2OH
CHO
CH3COOH
(1)所有的卤代烃都能发生水解反应!
(2)卤代烃水解可以形成一元醇、二元醇、多元醇等;
还可能生成醛、酮、羧酸等!
规 律:
CH-OH
OH
脱水
CH=O
任务三 卤代烃的化学性质
思考:CH3CH2Br+NaCN(aq)反应的产物?
思考:怎样由乙烯为主要原料来制CH2OHCH2OH(乙二醇)
任务三 卤代烃的化学性质
思考:有机物基团之间会相互影响,最后会影响有机物的化学性质,卤代烃除了能水解还能发生什么反应?
α
β
δ+
δ—
β-H被活化
①条件:NaOH的乙醇溶液、加热
实验现象:
有气泡产生,紫红色逐渐褪去。
实验结论:生成了乙烯
实验原理?
任务三 卤代烃的化学性质
卤代烃的消去反应
乙醇
+ NaOH
+ NaBr + H2O
强碱(NaOH或KOH)的乙醇溶液
消去反应: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;
任务三 卤代烃的化学性质
卤代烃的消去反应
强碱(NaOH或KOH)的乙醇溶液
(1)分析反应产生的气体中可能含有哪些杂质?会不会对乙烯的检验产生干扰?
(2)生成的气体通入高锰酸钾溶液前要先通入盛水的试管
(3)还可以用什么方法鉴别乙烯,这一方法还需要将生成的气体先通入盛水的试管中吗
(2)乙醇能使酸性高锰酸钾溶液褪色,除去乙醇,排除干扰。
(3)溴水或溴的四氯化碳溶液 ;不用,因为乙醇不能使溴水褪色。
取反应后的液体加入稀硝酸酸化后,加硝酸银溶液,有什么现象?不酸化可行吗?
有浅黄色沉淀生成。不行,因为反应环境呈碱性。
可能的杂质气体:溴乙烷(沸点:38.4℃)、乙醇、水蒸汽
笔记
思考:所有卤代烃都能发生消去反应吗?
任务三 卤代烃的化学性质
苯环上的H不能被消去!
消去反应的发生条件
1、邻位碳原子上必须有氢原子(β-H),否则不能发生消去反应。
2、NaOH的乙醇溶液、加热。
无醇则醇,有醇则烯(炔)
下列卤代烃发生消去反应时产物有几种?
任务三 卤代烃的化学性质
2-丁烯
CH3-CH2-CH-CH3
Br
CH3-CH=CH-CH3
CH3-CH2-CH=CH2
(主产物)
1-丁烯
札依采夫规则
消去反应规则:当有多个产物时,以消H少的C原子上的H为主
“雪上加霜”
3.下列卤代烃能否发生消去反应?
A、CH3Cl
B、CH3-CH-CH3
Br
C、CH3-C-CH2-I
CH3
CH3
F 、
Cl
√
√
√
–Cl
D 、
×
×
×
CH2=CH-CH3
若能,请写出有机产物的结构简式:
(主产物)
CH2Cl
= CH2
无H
无相邻C
关键:抓住断键方式
苯环上为独特的碳碳键
E、CH3-CH2-C-CH3
Cl
CH3
CH3-CH2-C=CH2
CH3
CH3-CH=C-CH3
CH3
4.写出由CH2BrCH2Br与NaOH醇溶液共热的反应化学方程式
CH2—CH2
|
|
Br Br
+NaOH
醇
△
CH=CH2
Br
+ NaBr + H2O
CH=CH2
Br
+NaOH
醇
△
CH ≡ CH↑
+ NaBr + H2O
注意:不能同时消去2个卤素原子!!!
在金属Zn或Mg作用下可生成烯烃
规律:
二卤代烃发生消去反应后可能在有机化合物中引入碳碳三键或两个碳碳双键。
1. 设计反应方案用2-溴丁烷制备1,2-丁二醇
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
卤代烃中卤素含量越高,可燃性越弱
为什么聚四氟乙烯可用于不粘锅?
七氟丙烷可用于灭火?
氟利昂可在强烈的紫外线作用下分解,产生的氯原子自由基会对臭氧层产生长久的破坏作用。以CCl3F为例,它破坏臭氧层的反应过程可表示为:
卤代烃破坏臭氧层原理
CCl3F CCl2F·+Cl·
紫外线
科学 技术 社会
1.下列化合物在一定条件下,
既能发生水解反应,又能发生消去反应的有 。
① CH3Cl
② CH3CHBrCH3
③ (CH3)3CCl
CH2Br
但卤代烃中无相邻C或相邻C上无H的不能发生消去反应
CH2I
④
⑤
⑥
√
√
×
√
×
√
所有的卤代烃都能发生水解反应!
注意:
(1)A的结构简式为 。
(2)框图中属于取代反应的是 。
(3)框图中①③⑥属于什么反应? 。
已知D结构简式为:
CH3-C-C-CH3
CH3
H3C
Br Br
F1和F2是同分异构体;
G1和G2互为同分异构体。
②
加成反应
CH3-C=C-CH3
CH3
H3C
2.烯烃A在一定条件下可按下面的框图进行反应:
E结构简式为:
CH2=C-C=CH2
CH3
H3C
根据下面的反应路线及所给信息填空。
(1)A的结构简式是________,名称是_________。
(2)①的反应类型是 __________,②的反应类型是__________。
(3)反应④的化学方程式是
___________________________________________。
环己烷
取代反应
消去反应
醇△
Br
Br
+2NaOH
+2NaBr+2H2O
其他结构不稳定
卤代烃在有机合成中的应用
烃、卤代烃、醇之间的衍变关系
卤代烃的应用:
1.连接烃和烃的衍生物的桥梁
2.改变官能团的个数
3.改变官能团的位置
4.对官能团进行保护
烃、卤代烃、醇之间的衍变关系
卤代烃的应用:
1.连接烃和烃的衍生物的桥梁
2.改变官能团的个数
3.改变官能团的位置
4.对官能团进行保护