卤代烃(一)
看懂 SN1/SN2、E1/E2 机理边界,辨析伯仲叔卤代烃的反应活性差异
按 空格/→ 演示下一步
全部页面点击任意一页,跳回舞台从这页播放
卤代烃(一)
看懂 SN1/SN2、E1/E2 机理边界,辨析伯仲叔卤代烃的反应活性差异
卤代烃
老式冰箱的制冷剂、手术用麻醉剂、PVC 水管——这三种东西的分子里都藏着同一特征:一个碳原子上挂着卤素(F、Cl、Br、I)原子。把烃分子里的氢替换成卤素,得到的就叫卤代烃。
烃骨架是门板,卤素是门把手——亲核试剂一抓,就把 X 拉开换上其他基团
卤代烃的系统命名
上节我们确认卤代烃是烃分子中的氢被卤素取代而成。但命名时,卤素究竟是主角还是配角?答案是配角——卤素一律视为取代基,主链仍是烃。
主链=街区须含目标门牌、编号=门牌号从最近一端起、卤素名=特殊住户标识
从实验现象判断卤素离子
命名搞清楚了,但化学家拿到一个新卤代烃,怎么知道里面装的是氯、溴还是碘?——和侦探破案一样,得靠'指纹'辨认身份。
不同卤素像不同嫌疑人,颜色沉淀像专属指纹
比较取代反应和消去反应的
上节课我们让卤代烃跟 NaOH 水溶液反应,检出卤素离子——那是取代反应。但化学家发现:把"水"换成"醇",同一个试剂却拐上了另一条路:产物从醇变成了烯烃。
做法(溶剂条件)不同,成菜(产物)完全不同
用酸性高锰酸钾检验烯烃
前面我们一直在和卤代烃打交道,现在换到烯烃——双键让它和烷烃、卤代烃的反应性都不一样。怎么快速判断一个未知物是不是烯烃?实验室最常用的方法之一就是酸性高锰酸钾。
墨水褪色是因为有东西把发色集团破坏了,KMnO₄ 褪色也是被烯烃还原
卤代烃的分类(按卤素种类
上一节我们学会了给卤代烃命名,名字里那个字母(F、Cl、Br、I)不只是标签——它直接决定了这一类化合物反应的「脾气」。
螺丝材质决定能拧多紧,卤素种类决定反应有多快
卤代烃的分类(按卤原子数
上一页我们按卤素的种类把卤代烃分了类——氟代、氯代、溴代、碘代。但同一分子里有时不止挂一个卤素:CH2Cl2 有两个氯,CHCl3 有三个。该怎么描述它们?
一人一牌=一卤代;一人挂两牌=同碳二卤;两员工各一牌且相邻站立=邻碳二卤
卤代烃的物理性质
上一页我们按卤素种类和数目给卤代烃分了类。这一页看看这些分子"摸起来"什么样——物理性质决定了它们在实验室里怎么存放、怎么取用、能不能用水带走。
卤代烃虽有极性C—X键,却无法与水形成氢键,于是和水"各过各的"
溴乙烷
前面看过卤代烃的家族全貌,今天挑出最具代表性的那一位——溴乙烷。想摸清一个家族的性格,看这位就够了。
房客可以自己搬走(取代),也能拉着隔壁室友一起走(消去)
卤代烃分子中的C—X极性键
我们已经认识了溴乙烷等卤代烃,也知道它们能发生取代和消去反应。但根本问题还没回答:卤素一接到碳上,碳怎么会变得"不安分"?答案就在 C—X 这根键的极性。
X 那边选手更壮(电负性大),绳子中点(电子密度中心)偏向 X,C 端显"轻"
卤代烃的取代反应
上一页我们看到C—X键是极性的,卤素带部分负电荷,是个'易受攻击'的位点。当更强的OH⁻冲过来时,卤素会被挤走,OH⁻取而代之——这就是取代反应。
C—X是旧门锁,OH⁻是新锁芯,NaOH是开锁师傅,整扇门(碳骨架)保留
卤代烃的水解反应
上一节学了取代反应:溴乙烷加 NaOH 水溶液加热后,卤素会被别的基团顶替下来。最常见的情形——水里的 —OH 把卤素顶下来、自己上位长到碳上——就叫水解反应。
X 像旧电池弹出,OH 像新电池卡入;NaOH 像拆装工具,又帮换又防回装
本节要点
- ✓C-X极性键是反应活性源头:卤素电负性越大,C-X越易断裂
- ✓取代与消去竞争:条件决定方向,碱水走水解、碱醇走消去
- ✓检验卤素离子:加硝酸银与稀硝酸,由沉淀颜色定种类
- ✓命名定位号最小:选含C-X最长链,卤素作取代基
- ✓高锰酸钾检验烯烃有边界:醇也能使其褪色,需排除取代产物干扰
课后思考
先独立思考再看参考答案,答案只给思考方向。
参考答案C—X是共价键,卤素不预先以离子形式存在。必须在水中发生水解反应,C—X断裂后卤素才以X⁻进入溶液,可用AgNO3检验。
参考答案1-溴丙烷不能使酸性KMnO4褪色;1-丙烯含C=C能使其褪色。或先NaOH水溶液水解再加AgNO3,出现淡黄色沉淀即为溴丙烷。
参考答案不能。与—X相邻的碳(β-碳)上必须连有H原子才能消去。如CH3Br没有β-H,根本无法发生消去。