5.1卤代烃的性质与应用 课件 2024-2025学年高二下学期化学苏教版（2019）选择性必修3

专题5　药物合成的重要原料 ——卤代烃、胺、酰胺 第一单元　卤代烃 1.定义： 烃分子中的氢原子被 取代后生成的化合物。 卤素原子 官能团： 碳卤键 X C CnH2n+1X 一、卤代烃 3．分类 2．饱和一卤代烷通式 4.卤代烃的系统命名——类似于烃的命名方法 (1)选择含有卤原子最长的碳链为主链,按主链所含碳原子数目称为“某烷”; (2)将卤原子看作取代基,主链碳原子的编号从靠近支链一端开始。 (3)命名时如有碳链取代基，根据顺序规则碳链要写在卤原子的前面，烷烃 名称写最后。 一、卤代烃 CH2=CH—CH—CH2Br CH3 3-甲基-4-溴-1-丁烯 1.向烃分子中引入卤素原子的方法有哪些？ (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 二、卤代烃的物理性质 1.状态： 常温下，只CH3Cl、CH3CH2Cl、CH2=CHCl等少数为气体外，其余大多为液体或固体。 2.溶解性： 所有卤代烃都不溶于水，易溶于有机溶剂。某些卤代烃本身就是很好的有机溶剂，如CCl4。 3.沸点： 卤代烃的同系物的沸点随烃基中碳原子数的增加而升高，且均高于相应烷烃。 4.密度： 卤代烃的同系物的密度随烃基中碳原子数的增加而降低，且均高于相应烷烃。液态卤代烃密度通常比水的密度大。 三、卤代烃的化学性质 相较于烃中的碳碳键、碳氢键，卤代烃中的碳卤键极性更强 卤代烷分子中，由于卤素原子吸引电子能力大于碳原子，使C—X键具有极性，在极性试剂作用下，C—X键较易发生断裂，并与试剂的基团结合生成新的化合物。 由于溴原子吸引电子的能力较强，使共用电子对偏移，C－Br键具有较强的极性，C-Br键易断裂，并与试剂的基团结合生成新的化合物，因此，由于卤素原子的引入1-溴丙烷的反应活性增强。 思考：分析它们结构上的差异，并推测1-溴丙烷可能的化学性质。 H H—C—C—C—Br H H H H H—C—C—C—H H H H H H H H 三、卤代烃的化学性质 三、卤代烃的化学性质 酸性 KMnO4 溶液 1-溴丙烷 乙醇 KOH 吸收乙醇蒸汽，防止干扰实验！ 作为溶剂 酸性KMnO4溶液紫红色褪去 加入AgNO3溶液后，产生淡黄色沉淀 实验现象： 有不饱和烃生成 反应后的溶液存在 1.消去反应 如果将溴丙烷与强碱(如NaOH或KOH)的乙醇溶液共热，溴丙烷可以从分子中脱去HBr，生成丙烯。 反应原理 CH3CH2＝CH2 ↑＋KBr＋H2O △ 乙醇 CH3-CH2-CH2 Br H ＋KOH ①反应条件：KOH的醇溶液、加热 ②实质：相邻的两个C上脱去HX形成不饱和键！ 邻碳上有氢 有机化合物(醇/卤代烃)在一定条件下从一个分子中脱去一个或几个小分子(水/卤代氢等)，而生成不饱和(含双键或三键)化合物的反应。 +NaOH —C—C— H X △ 醇 C=C +NaX+H2O 1.消去反应 【例】判断下列卤代烃能否发生消去反应，若能写出相应有机产物的结构简式 CH3−C−CH2Br CH3 CH3 −Br CH3CH2Br CH3CH−CH2CH3 Br 总结：发生消去反应的条件： ①必须有相邻的碳，否则不能发生消去反应。 ②邻位碳原子上必须有氢原子,否则不能发生消去反应 ③直接连接在苯环上的卤原子不能消去 邻C有H CH2BrCH2Br 不能 ④卤代烃发生消去反应可生成炔烃。 CH2ClCH2Cl＋2NaOH CH≡CH↑＋2NaCl＋2H2O 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。 既“氢少消氢” 为主 卤代烃的消去反应 批判性思维 CH3CH2CH=C-CH3 - CH2CH3 CH3CH2CH2C=CH2 - CH2CH3 CH3CH2CH2-C-CH3 = CHCH3 问题1： 问题2： 分析反应产生的气体中可能含有哪些杂质？会不会对丙烯的检验产生干扰？用实验证明。 可能的杂质气体：1-溴丙烷、乙醇、水蒸汽 乙醇也能使高锰酸钾溶液褪色。 生成的气体通入高锰酸钾溶液前要先通入盛水的试管? 除去挥发出来的乙醇，乙醇也能使酸性高锰酸钾溶液褪色，干扰丙烯的检验 问题3： 还可以用什么方法鉴别丙烯,这一方法还需要将生成的气体先通入盛水的试管中吗? 溴水或溴的四氯化碳溶液 ；不用； 卤代烃的消去反应 探究实验2 现象： 左端试管中开始时溶液分层，并且有机层厚度逐渐减小，直至消失。④中有浅黄色沉淀生成 结论： 2­溴丙烷与KOH溶液共热产生了Br－ 酸性高锰酸钾溶液不褪色 作为溶剂 KBr+AgNO3===AgBr↓+KNO3 淡黄色沉淀 H2O ？ CH3CH2CH2Br + KOH—— 取代反应（水解反应） KBr+ CH3CH2CH2-OH 三、卤代烃的化学性质 CH3CH2CH2Br + HOH              △ CH3CH2CH2OH + HBr KOH+HBr=KBr+H2O KOH的作用：KOH与水解生成的 反应， 促进水解正向进行④加热 水解正向进行 HBr 促进 2.水解反应——取代反应 或：R-X + NaOH R-OH + NaX H2O △ R-X + H-OH R-OH + HX NaOH △ ①所有卤代烃在一定条件下都能发生水解。 ②卤素原子直接与苯环相连的卤代芳香烃水解反应条件比较苛刻 三、卤代烃的化学性质 交流讨论 3.溴乙烷在水中能否电离出Br－?它是否为电解质?如何设计实验证明溴乙烷含有溴元素？ 不合理 不合理 合理 ①C2H5Br AgNO3溶液 ②C2H5Br AgNO3溶液 NaOH溶液 ③C2H5Br AgNO3溶液 NaOH溶液 取上层清液加硝酸酸化 溴乙烷中不存在溴离子，溴乙烷是非电解质，不能电离。 因为Ag++OH－=AgOH（白色）↓ 2AgOH=Ag2O(褐色)+H2O； 褐色掩蔽AgBr的浅黄色，干扰产物检验。所以必须用硝酸酸化！ 中和过量的NaOH溶液。 卤代烃中卤素原子的检验 卤代烃 ①NaOH 水溶液 ②过量HNO3 ③AgNO3溶液 有沉淀产生 说明有卤素原子 白色↓ 淡黄色↓ 黄色↓ AgCl AgBr AgI Cl元素 Br元素 I元素 取少量卤代烃样品于试管中 取代反应 消去反应 反应物 反应条件 生成物 断键位置 应用 引入羟基 引入不饱和键 结论 CH3CH2CH2CH2Br CH3CH2CH2CH2Br NaOH水溶液，加热 NaOH醇溶液，加热 CH3CH2CH2CH2OH、 NaBr CH3CH2CH=CH2、NaBr、H2O 1-溴丁烷在不同的条件下发生不同类型的反应 C—Br C—Br、邻碳的C—H 无醇则有醇 有醇则无醇 卤代烃的取代与消去反应 卤代烃在碱的醇溶液中消去反应可以得到(C=C)、(C≡C)等不饱和键。 卤代烃在碱的水溶液中取代反应可以得到(C-O)、(C-C)等饱和键。 卤代烃在碱性条件下的取代反应都可以看成： 带负电荷的基团取代了卤素原子。 如： R-X + OH- → R-OH + X- CH3CH2Br + CN- → CH3CH2CN + Br- CH3I + CH3CH2O- → CH3OCH2CH3 + I- 四、卤代烃在有机合成中的应用 格氏试剂的制法及用途 制法：一卤代烃与镁反应(用醚作溶剂) R-X + Mg → RMgX 乙醚 (烃基卤化镁) CH3CH2Br + Mg → CH3CH2MgBr 乙醚 用途：格氏试剂与卤代烃、醛、CO2等反应，可以实现碳链增长，得到烃、醇、羧酸、酮等有机物。 ①与水或醇反应生成相应的烷烃。 CH3CH2MgBr → CH3CH3 ROH 或H2O ②与卤代烃反应生成加长碳链的烷烃。 CH3CH2MgBr + CH3Br → CH3CH2CH3 + MgBr2 四、卤代烃在有机合成中的应用 ③与醛酮加成反应，水解后生成醇。 CH3CH2MgBr → CH3CH2CH2OH HCHO CH3CH2MgBr → CH3CH2COOH CO2 H+ 练习： CH3CH2CH2CH2Br 乙醚 Mg CH3CH2CH2CH2MgBr D2O CH3CH2CH2CH2D 格氏试剂的制法及用途 H2O/H+ 卤代烃的用途 五、卤代烃的合理使用 含有卤素原子的有机物大多是由人工合成得到的，卤代烃用途十分广泛，对人类生活有着重要的影响。 1、卤代烃广泛应用于药物合成、化工生产中，许多有机化合物都需要通过卤代烃去合成。 例如，溴乙烷是合成药物、农药、染料、香料的重要基础原料，是向有机化合物分子中引入乙基的重要试剂。选取邻二氯苯为原料，经硝化、氟代、还原、缩合、水解等一系列反应，可合成治疗敏感菌引起的各类感染的“诺氟沙星”。 2、氯乙烷常用作局部麻醉剂。 因其沸点低，从加压容器中喷在皮肤表面时会迅速汽化，同时吸收大量的热量，使皮肤迅速冷却导致该部位的神经末梢处于麻醉状态。由氯乙烷制成的喷雾剂被广泛应用于运动场所紧急处理运动员的伤痛。 氯乙烷喷剂 局部冷冻麻醉 (沸点12.27℃) 例如，氯乙烯是聚氯乙烯（PVC）的单体，PVC曾是世界上产量最大的通用塑料，常用于建筑材料、工业制品、地板革、地板砖、人造革、管材、包装膜等。由氟乙烯合成得到的聚氟乙烯、聚三氟乙烯、聚四氟乙烯等高聚物，以优良的耐热、耐磨、耐腐蚀等性能，开辟了材料应用的新领域。 3、卤代烃除了用于合成药物，还是制备高聚物的原料。 卤代烯烃的加成与加聚反应 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 说明： 卤代烃中卤素含量越高，可燃性越弱 问题： 为什么聚四氟乙烯可用于不粘锅？七氟丙烷可用于灭火？ 4、卤代烃常用于合成药物，在农药、杀虫剂生产中的使用更为普遍。 含有氟原子的药物可增加分子在细胞膜上的脂溶性，提高药物的吸收和传递速率，具有用量少、低成本、低毒性、低残留、对环境友好等优点，对新药研制有重要的指导意义。据报道，近年来研制的农药新药中，含氟的新药就高达50%。 卤代烃对环境的危害 (1)卤代烃比较稳定，在环境中不易被降解。 (2)部分卤代烃对大气臭氧层有破坏作用。 (3)机动车尾气中的卤代烃主要是氯代烷烃、氯代烯烃，人吸入这些气体后会引起神经中枢甚至内脏器官不同程度的中毒反应。 (4)挥发性卤代烃有可能造成大气二次污染。 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 作者以详尽的阐释和独到的分析，细致地讲述了以DDT为代表的杀虫剂的广泛使用，给人们的生存环境所造成的难以逆转的危害——人类不断想控制自然的结果，却使生态破坏殆尽，也在不知不觉间累积毒物于自身甚至遗祸子孙。 DDT 课堂小结 高于相应的烃 大于相应的烃 不溶于水，易溶于有机溶剂 易断裂 被活化 邻碳上有氢 几乎都能发生 题组例练 1.由CH3CH2CH2Br制备CH3CH(OH)CH2OH,发生反应的类型和反应条件(从左至右)都正确的是(　 　) B 选项 反应类型 反应条件 A 加成反应、取代反应、消去反应 KOH的醇溶液/加热、KOH的水溶液/加热、 常温 B 消去反应、加成反应、取代反应 NaOH的醇溶液/加热、常温、NaOH的水溶液/加热 C 氧化反应、取代反应、消去反应 加热、KOH的醇溶液/加热、KOH的水溶液/加热 D 消去反应、加成反应、水解反应 NaOH的水溶液/加热、常温、NaOH的醇溶液/加热 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$