工业分析技术专业《卤代烃教学方案》.docx

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工业分析技术专业《卤代烃教学方案》

教学方案

课题名称

卤代烃

课程名称

根底化学-模块二有机化合物性质

课时安排

8课时

教学对象

一年级学生

教

学

目

标

知识目标

1、掌握卤代烃的分类和命名；

2、熟悉卤代烃的物理性质

3、掌握卤代烃的化学性质及扎依采夫规那么。

能力目标

1、会命名卤代烃；

2、会鉴别不同结构的卤代烷；

3、会利用卤代烷的化学性质进行有机合成工艺设计

4、会进行溴乙烷的制备

素质目标

1、沟通能力；

2、创新能力；

3、团队协助能力；

4、良好的职业道德。

教

学

内

容

1、卤代烃的分类和命名；

2、卤代烃的物理性质

3、卤代烃的化学性质

4、卤代烯烃与卤代芳烃

教学

重点

与

难点

教学重点

1、卤代烃的亲核取代反响

2、卤代烃的消除反响及扎伊采夫规那么

3、卤代烃的鉴别

教学难点

1、卤代烃的亲核取代反响

2、扎伊采夫规那么

教学

方法

演示法、引探法、讲授法、小组讨论法

教学

条件

多媒体设备

教学内容：

卤代烃是指烃分子中的氢原子被卤原子取代后的化合物，简称卤代烃。

卤原子是卤代烃的官能团，通常为氯原子、溴原子和碘原子。

一、卤代烷烃的分类和命名

根据分子中卤原子相连的碳原子的类型，卤代烷可分为伯卤代烷〔一级卤代烷，RCH2X〕、仲卤代烷〔二级卤代烷，R2CHX〕和叔卤代烷〔三级卤代烷，R3CX〕。

简单的卤代烷可用普通命名法命名，即根据卤原子连接的烷基，称为“某基卤〞或“卤〔代〕某烷〞。

例如：

甲基氯乙基溴叔丁基氯环已基溴

〔氯甲烷〕〔溴乙烷〕〔氯代叔丁烷〕〔溴代环已烷〕

复杂的卤代烷可用系统命名法命名，其原那么和烷烃的命名相似，即选择连有卤原子的最长碳链作为主链，称为“某烷〞，从靠近支链〔烃基或卤原子〕的一端给主链编号，把支链的位次和名称写在母体名称前，并按次序规那么将较优基团排列在后。

例如：

2－乙基－1－氯丁烷2－甲基－4－氯戊烷

某些多卤代烷常用俗名或商品名。

例如：

氯仿碘仿氟利昂－1，2六六六〔林丹〕

二、卤代烷烃的物理性质

常温常压下，氯甲烷、氯乙烷和溴甲烷是气体，其它卤代烷为液体，C15以上的卤代烷为固体。

一卤代烷的沸点随碳原子数的增加而升高。

烷基相同而卤原子不同时，以碘代烷沸点最高，其次是溴代烷与氯代烷。

在卤代烷的同分异构体中，直链异构体的沸点最高，支链越多，沸点越低。

一氯代烷密度小于1，一溴代烷、一碘代烷及多卤代烷相对密度均大于1。

在同系列中，相对密度随碳原子数的增加而降低，这是由于卤素在分子中所占的比例逐渐减少的缘故。

卤代烷不溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。

某些卤代烷如CHCl3、CCl4等本身就是良好的溶剂。

纯洁的卤代烷是无色的，碘代烷因易受光、热的作用而分解，产生游离碘而逐渐变为红棕色。

卤代烷在铜丝上燃烧时能产生绿色火焰，可以作为鉴定有机化合物中是否含有卤素的定性分析方法〔氟代烃例外〕。

三、卤代烷烃的化学性质

卤代烃的化学性质可归纳如下：

1、亲核取代反响

卤代烷的亲核取代反响可用以下通式表示：

亲核试剂卤代烷取代产物离去基团

〔1〕被羟基取代卤代烷的水解。

〔2〕被烷氧基取代卤代烷的醇解。

卤代烷的醇解是合成混合醚的重要方法，称为Williamson合成法。

〔3〕被氨基取代卤代烷的氨〔胺〕解。

〔4〕被氰基取代卤代烷的氰解。

由于产物比反响物多一个碳原子，因此该反响是有机合成中增长碳链的方法。

〔5〕被硝酸根取代卤代烷与硝酸银的醇溶液作用，卤原子被硝酸根取代生成硝酸酯，同时产生卤化银沉淀。

此反响可用于卤代烷的定性鉴定。

卤原子对亲核取代反响速度有影响。

当卤代烷分子中的烷基相同而卤原子不同时，其反响活性次序为：

R－I>R－Br>R－Cl

2、消除反响

卤代烷在KOH或NaOH等强碱的醇溶液中加热，分子中脱去一分子卤化氢生成烯烃。

当含有两个以上β−C原子的卤代烷发生消除反响时，将按不同方式脱去卤化氢，生成不同产物。

大量实验事实证明，其主要产物是脱去含氢较少的β−C原子上的氢，生成双键碳原子上连有最多烃基的烯烃。

这个规律称为查依采夫〔〕规律。

例如：

卤原子是和β-C原子上的氢形成HX脱去的，这种形式的消除反响称β-消除反响。

消除反响的活性顺序为：

R3C－X>R2CH－X>R－CH2－X

取代反响和消除反响是竞争反响。

一般说来，叔卤代烷易发生消除反响，伯卤代烷易发生取代反响，而仲卤代烷那么介于二者之间。

试剂的亲核性强〔如CN－〕有利于取代反响，试剂的碱性强而亲核性弱〔如叔丁醇钾〕有利于消除反响。

溶剂的极性强有利于取代反响，反响的温度升高有利于消除反响。

3、与金属镁反响

卤代烷能与多种金属反响生成有机金属化合物，有机金属化合物是重要的有机合成试剂，使用较多的是格林纳〔Grignard〕试剂，简称格氏试剂。

格氏试剂可通过一卤代烷在无水乙醚中与金属镁作用制得。

格氏试剂中的C－Mg键极性很强，化学性质非常活泼，能和多种化合物作用生成烃、醇、醛、酮、羧酸等物质。

例如格氏试剂与CO2作用，经水解后可制得羧酸：

由于格氏试剂能与许多含活泼氢的物质作用，生成相应的烷烃而使格氏试剂遭到破坏，因此在制备格氏试剂时必须防止与水、醇、酸、氨等物质接触。

Y＝－OH、－OR、－X、－NH2、－C≡CR等

四、卤代烯烃和卤代芳烃

1、分类

根据卤原子和不饱和碳原子的相对位置，卤代烯烃和卤代芳烃可分为三种类型。

〔1〕乙烯基型和芳基型卤代烃。

：

〔2〕烯丙基型和苄基型卤代烃。

〔3〕隔离型卤代烯烃和卤代芳烃。

2、命名

卤代烯烃通常采用系统命名法命名，即以烯烃为母体，编号时使双键位置最小。

例如：

3－氯丙烯2－甲基－4－溴－2－戊烯3－氯环己烯

卤代芳烃的命名有两种方法。

一是卤原子连在芳环上时，把芳环当作母体，卤原子作为取代基。

二是卤原子连在侧链上时，把侧链当作母体，卤原子和芳环均作为取代基。

例如：

氯化苄〔苄基氯〕1－苯基－2－溴丙烷

3、化学性质

三种类型的卤代烯烃和卤代芳烃分子中都具有两个官能团，除具有烯烃或芳烃的通性外，由于卤原子对双键或芳环的影响及影响程度不同，又表现出各自的反响活性。

〔1〕乙烯基型和芳基型卤代烃

这类卤代烃的结构特点是卤原子直接与不饱和碳原子相连，分子中存在p-π共轭体系。

例如氯乙烯和氯苯分子中存在以下p-π共轭体系：

a氯乙烯的p－π共轭体系〔b〕氯苯的p－π共轭体系

乙烯基型和芳基型卤代烃的p-π共轭体系

共轭效应使C-Cl键的键长缩短，键能增大，C-Cl键难以断裂，卤原子的反响活性显著降低。

因此卤原子的活性比相应的卤代烷弱，在通常情况下不与NaOH、C2H5ONa、NaCN等亲核试剂发生取代反响，甚至与硝酸银的醇溶液共热也不生成卤化银沉淀。

另外在乙烯基型卤代烃分子中，由于卤原子的诱导效应较强，C＝C双键上的电子云密度有所下降，所以在进行亲电加成反响时速度较乙烯慢。

〔2〕烯丙基型和苄基型卤代烃

这类卤代烃的结构特点是卤原子与不饱和碳原子之间相隔一个饱和碳原子，无论是按SN1还是按SN2历程进行取代反响，由于共轭效应使SN1的碳正离子中间体或SN2的过渡态势能降低而稳定，使反响易于进行。

所以烯丙基型和苄基型卤代烃的卤原子反响活性比相应的卤代烷要高，室温下即能与硝酸银的醇溶液作用生成卤化银沉淀。

〔a〕烯丙基碳正离子的p-π共轭体系〔b〕烯丙基卤代烃的SN2反响过渡态

烯丙基型卤代烃的碳正离子和SN2反响过渡态

〔3〕隔离型卤代烯烃和卤代芳烃

隔离型卤代烯烃和卤代芳烃分子中的卤原子与碳碳双键或芳环相隔较远，彼此相互影响很小，化学性质与相应的烯烃或卤代烷相似。

加热条件下可与硝酸银的醇溶液作用产生卤化银沉淀。

综上所述，三类不饱和卤代烃的亲核取代反响活性次序可归纳如下：

烯丙基型卤代烃隔离型卤代烯烃乙烯基型卤代烃

>>

苄基型卤代烃隔离型卤代芳烃芳基型卤代烃

v技能训练：

溴乙烷的制备〔见实训指导书〕