内容正文:
第三章 烃的衍生物
第一节 卤代烃
运动场上的“化学大夫”——氯乙烷气雾剂
液态的氯乙烷汽化时大量吸热,具有冷冻麻醉作用,可在身体局部产生快速镇痛效果。氯乙烷为卤代烃。
(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?
【思考与讨论】
教学引入
2、官能团:
一、卤代烃的基本概念
1、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
C X 碳卤键
3、饱和一元卤代烃的通式:
CnH2n+1X
CH3Cl 、 CH2=CHCl、CH2Cl2、CH2Br—CH2Br、CHCl3、CCl4等
教学内容
4、卤代烃的分类
卤代烃
按卤族原子种类
氟代烃
氯代烃
溴代烃
碘代烃
R—F
R—Cl
R—Br
R—I
按卤族原子数目
R—X
—C—X
—
—
X
按烃基结构不同
单卤代烃
多卤代烃
CH2=CH—X
饱和卤代烃
不饱和卤代烃
(又叫卤代烷)
芳香卤代烃
教学内容
①选主链,含官能团(卤素原子)
②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。
③ 写名称:以相应的烃作母体,卤原子作取代基
3-甲基-2-溴丁烷
2-甲基-2-溴丙烷
1,2-二溴乙烷
5、命名:卤代烃的命名一般用系统命名法,与烃类的命名相似。
2-甲基- 1-氟-2,4-二氯戊烷
注意:有碳碳双键和三键时从距离碳碳双键近的一端开始编号
教学内容
名称 结构简式 液态时密度
(g·cm-3) 沸点/℃
氯甲烷 0.916 -24
氯乙烷 0.898 12
1-氯丙烷 0.890 46
1-氯丁烷 0.886 78
1-氯戊烷 0.882 108
CH3Cl
CH3CH2Cl
CH3CH2CH2Cl
CH3CH2CH2CH2Cl
CH3CH2CH2CH2CH2Cl
【思考讨论】结合表中信息归纳卤代烃的物理性质
教学内容
状态
溶解性
沸点
密度
6、卤代烃的物理性质
卤代烃同系物的沸点随碳原子数的增加而升高
常温下,个别是气体(除CH3Cl、CH3CH2Cl、CH2=CHCl),大多为液体或固体
不溶于水,溶于有机溶剂,某些卤代烃本身是很好的溶剂
沸点高于相同碳数的烃
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。卤代烃的密度随碳原子数目的增加而减小。
教学内容
现欲制备较纯净的氯乙烷,可采用以下哪种方法?请说明理由。
A、乙烷和氯气在光照下反应
B、乙烯与氯化氢在催化剂下反应
选择方法B,因为A取代反应的产物非常多,得到的氯乙烷不纯净
7、卤代烃的制备
教学内容
二、 饱和卤代烃的结构和性质——溴乙烷
1、物理性质:
纯净的溴乙烷是无色液体,沸点38.4℃,密度比水的大,难溶于水,易溶于多种有机溶剂。
2、结构:
空间填充模型 结构式 结构简式 官能团
CH3CH2Br
碳溴键
核磁共振氢谱:2组峰
教学内容
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
通过上述信息,推测溴乙烷断键的位置
断键方式:
在卤代烃分子中,卤素原子的电负性大,形成一个极性较强的C-X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(Br-)而离去。
3.. 共价键的极性对性质的影响:
教学内容
4、溴乙烷的化学性质
(1) 取代反应(水解)
②滴加硝酸银,有淡黄色AgBr沉淀生成
【现象】
①溶液先分层,后分层逐渐消失。
【原理】
C2H5Br+NaOH C2H5OH+NaBr
NaBr+AgNO3===AgBr↓+NaNO3
【分析】
溴乙烷断裂了C—Br键,生成了Br-
NaOH+ HBr=NaBr+H2O
教学内容
【 注意】
①NaOH作用:中和HBr,使有机反应正向进行,提高乙醇的产率。
②加热目的:加快反应速率
③稀硝酸作用:中和未反应完的NaOH,防止其与AgNO3反应生成黑褐色沉淀Ag2O,干扰实验
④硝酸银作用:检验卤素原子。AgCl:白色 AgBr:淡黄色 AgI:黄色
教学内容
不能省,中和过量的NaOH溶液,防止生成Ag2O棕褐色沉淀,影响X-检验。
(1)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。
(2)如何判断CH3CH2Br已发生水解?
AgNO3溶液
NaOH溶液
水解
HNO3溶液
酸化
R-X
AgCl 白色
AgBr 浅黄色
AgI 黄色
能否省?
【思考与讨论】
教学内容
4、卤代烃的化学性质
(1)取代反应(水解反应)
水
△
CH3CH2Br + NaOH
CH3CH2OH+ NaBr
反应发生的条件:与强碱的水溶液共热
所有的卤代烃均可发生水解反应生成醇!
【迁移】请写出下列卤代烃取代(水解)的方程式:
水
△
CH2CH2CH2+2NaOH
Cl
Cl
教学内容
(2)溴乙烷的消去反应
溴乙烷与NaOH的乙醇混合液
现象:
有气体产生,且高锰酸钾酸性溶液褪色
结论:
生成的气体分子中含有不饱和碳碳键
原理:
像这样,有机物在一定条件下,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)。
教学内容
①实验中盛有水的试管的作用是 , 原因是 。
②除酸性高锰酸钾溶液外还可以用 来检验乙烯,此时气体还用先通入水中吗? ,理由是 。
除去挥发出来的乙醇
乙醇也能使酸性高锰酸钾溶液褪色,干扰乙烯的检验
溴的四氯化碳溶液
不用
乙醇与溴不反应,不会干扰乙烯的检验
【讨论】
教学内容
①原理
②条件:
③断键规律:
断C—X键以及和卤素原子相连的碳相邻的碳上的氢,再形成不饱和键!
卤代烃消去反应总结
外部条件:强碱(如NaOH或KOH)的醇溶液、加热
内部结构:卤原子所连碳原子的相邻碳上必须有氢原子
教学内容
【思考】下列卤代烃能否发生消去反应?
①CH3I
−CH2Br
③
Br
CH3CH−CHCH3
Br
⑤
−Br
⑥
CH3−C−CH2Br
CH3
CH3
②
CH3CHBr2
④
消去反应的条件:
有邻位碳且邻位碳上有氢可消
教学巩固
【思考】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?
2-丁烯
CH2
CH
Br
H
CHCH3
H
1
2
3
4
CH2=CHCH2CH3
1-丁烯
CH3CH=CHCH3
CH2
CH
Br
H
CHCH3
H
1
2
3
4
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。
为主
不对称时消去反应可能生成多种产物。
教学内容
取代反应 消去反应
反应物 CH3CH2CH2CH2Br+NaOH CH3CH2CH2CH2Br+NaOH
反应条件
化学键
变化
生成物
结论
NaOH水溶液,加热
NaOH醇溶液,加热
CH3CH2CH2CH2OH、NaBr
CH3CH2CH=CH2 、NaBr、H2O
“有水则水解,有醇则消去”
以1—溴丁烷为例
【总结】如何区分卤代烃的取代反应和消去反应?
教学内容
三、卤代烃在有机合成中的应用
CH2=CH2 CH3CH2—Br CH3CH2—OH
①
②
③
④
⑤
1、在烃分子中引入羟基和不饱和键
CnH2n CnH2n+2 CnH2n+1X CnH2n+1OH
加成
取代
水解
取代
加成
消去
加成
消去
教学内容
消去
1-丁烯
加成
HCl
2-氯丁烷
2、改变某些官能团的位置
①由1-丁烯制取2-丁烯
2-丁烯
②由1-溴丙烷制取2-溴丙烷
1-溴丙烷
消去
丙烯
加成
HBr
2-溴丙烷
教学内容
3、改变某些官能团的数目
由1-溴丙烷制取1,2-二溴丙烷
1-溴丙烷
丙烯
1,2-二溴丙烷
NaOH醇溶液
加热
溴水
教学内容
臭氧层保护
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:
【科学技术社会】
CCl3F CCl2F·+Cl·
紫外线
教学内容
课堂小结
(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________
1、 根据下面的反应路线及所给信息填空。
环己烷
取代
消去
教学反馈
2、设计合成路线
①以乙烷为主要原料制备CH3CH2OH。
②由乙烯为主要原料来制HOCH2CH2OH。
Br2
CH2=CH2
CH2Br
CH2Br
NaOH、 H2O
△
CH2OH
CH2OH
NaOH、 H2O
△
CH2OH
CH3
Cl2
CH3—CH3
CH2Cl
CH3
光照
③如何由 变为
Br2/CCl4
Br
Br
醇、NaOH
△
教学反馈
Lavf58.30.100
$