3.1 卤代烃 课件 高二下学期化学人教版选择性必修3

第三章烃的衍生物第一节卤代烃

——有机合成中的“万能钥匙”人教版高中化学选择性必修三有机化学基础

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，用于运动中的急性损伤，如肌肉拉伤，关节扭伤等的阵痛。运动场上的“化学大夫”------复方氯乙烷气雾剂卤代烃从组成上看，上述物质属于烃类吗？它们有什么不同点？对人类生活有哪些影响？1.烃的衍生物(1)概念：烃分子中的氢原子被不同官能团所取代后，就能生成一系列新的不同类别的有机化合物。(2)分类：依据官能团可分为卤代烃、醇、酚、醛、酮、羧酸、酯、胺、酰胺。(3)烃的衍生物的性质主要由官能团决定。CH3CH2BrCH3CH2OH

一、卤代烃的基本概念及分类1.定义：2.官能团：3.通式：烃分子中的氢原子被卤素原子取代后生成的化合物可表示为R－X（X＝F、Cl、Br、I）。饱和一卤代烃的通式为CnH2n＋1X（n≥1）碳卤键CX注意：只含C、X、H(不一定)，不含其它原子。4.分类：(1)按分子中卤素原子个数分类(2)按分子中卤素原子种类分类(3)按分子中烃基种类分类(4)按是否含苯环分类单卤代烃

CH3Cl

多卤代烃CH2BrCH2Br氟代烃、氯代烃、溴代烃、碘代烃脂肪卤代烃、芳香族卤代烃饱和卤代烃、不饱和卤代烃、

一、卤代烃的基本概念及分类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？1.烷烃取代法2.烯(炔)烃与卤素加成3.烯(炔)烃与卤化氢加成4.芳香烃取代法5.醇取代法（下一节学习）+Br2

+HBr↑FeBr3CH

CH+HClCH2=CHCl催化剂

CH4+Cl2CH3Cl+HCl光照CH2=CH2+Br2

BrCH2CH2Br【注意】在有机合成中引入卤素原子或引入卤素原子作中间产物，一般用加成反应，而不用取代反应，因为光照下卤代反应产物无法控制，得到的产品纯度低R—OH+H—XR—X+H2O

一、卤代烃的基本概念及分类与烃类的命名相似（长、近、简、多、小）以烃为母体，卤素原子为取代基

命名步骤：（1）选主链，选择含官能团的最长碳链作为主链（2）定编号，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，有碳碳双/三键时从距离碳碳双/三键近的一端开始编号（3）写名称，把烷基、卤原子的位置、名称依次写在烃名称之前(标号-烷基-标号-卤原子-母体),若有多种卤原子，列出次序为氟、氯、溴、碘5．命名（系统命名法）2-甲基-2-溴丙烷3-溴-3-甲基-1-丁烯邻氯甲苯(或2-氯甲苯)

二、卤代烃的物理性质名称结构简式液态时密度/(g·cm－3)沸点/℃一氯甲烷CH3Cl0.916－24一氯乙烷CH3CH2Cl0.898121-氯丙烷CH3CH2CH2Cl0.890461-氯丁烷CH3CH2CH2CH2Cl0.886781-氯戊烷CH3CH2CH2CH2CH2Cl0.882108气态碳原子数目↑，ρ↓1.状态：常温下除CH3Cl、CH3CH2Cl、CH2=CHCl等少数为气体外，大多为液体或固体；2.沸点：同系物的沸点随碳原子数的增加而升高；与具有相同碳原子数的烃相比沸点高3.溶解性：卤代烃不溶于水，可溶于有机溶剂，某些卤代烃本身就是有机溶剂。4.密度：一氟代烃、一氯代烃的密度比水小，其余的密度比水大且密度高于相应的烃；一般随着烃基中碳原子数目的增加而减小。三、卤代烃的结构——以溴乙烷为例1.组成和结构:分子式电子式结构简式结构式球棍模型空间填充模型

C2H5BrCH3CH2Br或C2H5Br官能团:碳溴键(溴原子

或—Br)核磁共振氢谱图核磁共振氢谱有___个峰，峰的强度比为：_____23:22.物理性质:无色液体，沸点38.4℃，密度比水大,

难溶于水,可溶于多种有机溶剂。C2H5Br

四、卤代烃的化学性质—C—C—HHHHHBr—C—C—HHHHHH【思考】溴乙烷与乙烷在结构上有何异同?预测溴乙烷的化学性质。溴乙烷和乙烷的结构相似,区别在于C-H键与C-Br键的不同。C-Br键为极性键,由于溴原子吸引电子能力强,C-Br键易断裂,使溴原子易被取代。由于官能团(C-Br)的作用,溴乙烷的化学性质比乙烷活泼,能发生许多化学反应。化学键C—CC—HC—Br键长/pm154110194键能/(kJ/mol)347.3414.2284.5电负性H（2.1）C（2.5）Br（2.8）C—Br的键长长而键能较小，C—Br容易断裂。δ+δ—由于溴原子吸引电子能力强，C—Br键为强极性键，

C—Br键易断裂；由于官能团（—Br）的作用，乙基可能被活化。

四、卤代烃的化学性质思考讨论（1）溴乙烷在水中能否电离出Br-？它是否为电解质？请设计实验证明。（2）如何用实验的方法证明溴乙烷中含有溴元素。实验：溴乙烷HNO3酸化后的AgNO3溶液无明显变化溴乙烷不是电解质，不能电离出Br－。提出问题2：CH3CH3+水→不反应,

CH3CH2Br+H2O→?资料卡片:C2H5Br与水的反应要在碱性环境下才容易进行（实验3-1）

四、卤代烃的化学性质(1)取代反应（水解反应）实验装置：实验现象：实验解释：①中溶液分层，上层为NaOH；②中有机层厚度减小；④中有浅黄色沉淀生成溴乙烷与NaOH溶液共热生成了Br－CH3CH2Br＋NaOHCH3CH2OH＋NaBr取代反应，可用于制取醇实验条件：NaOH水溶液、加热【实验3-1】取一支试管，滴入10~15滴溴乙烷；再加入1mL5%NaOH溶液，振荡后加热，静置。待溶液分层后，用胶头滴管小心吸取少量上层水溶液，移入另一支盛有1mL稀硝酸的试管中，然后加入2滴AgNO3溶液，观察实验现象。NaBr+AgNO3=AgBr↓+NaNO3

四、卤代烃的化学性质(1)取代反应（水解反应）C2H5—Br

+H—OHC2H5—OH+HBr△羟基取代溴原子NaOH+HBr=NaBr+H2O总反应：反应原理实质注意：书写卤代烃的水解反应方程式时，一律书写总反应方程式CH3CH2Br＋NaOHCH3CH2OH＋NaBr官能团变化：碳溴键羟基；物质转化：卤代烃醇；碱性条件：NaOH不断中和水解产生的HBr，从反应平衡角度分析，促进了反应正向进行，提高产率；加热：加热加快反应速率，且水解吸热，加热可使反应正向移动。【思考1】溴乙烷的水解反应中为什么需要碱性条件并加热？利用平衡移动原理解释【思考2】在实验中加入过量稀硝酸的目的是什么？若直接滴AgNO3(aq)，会看到什么现象？稀硝酸作用：①中和过量的NaOH溶液

②检验生成的沉淀是否溶于稀HNO3若不加稀硝酸，AgNO3会和碱反应生成AgOH，最终转化为Ag2O黑褐色沉淀，干扰试验现象。

四、卤代烃的化学性质(1)取代反应（水解反应）Q1:如何判断CH3CH2Br是否完全水解？看反应后的溶液是否分层消失，如仍分层，则没有完全水解。Q2:如何判断CH3CH2Br已发生水解？检验Br-Q3:如何检验单卤代烃中的卤素原子种类？待溶液分层后，用滴管吸取少量上层清液，移入另一盛稀HNO3的试管中，然后滴入2～3滴AgNO3溶液，如有淡黄色沉淀出现，则证明含有Br-。该步骤必不可少

四、卤代烃的化学性质(1)取代反应（水解反应）据R—X～NaX～AgX，1mol卤代烃可得到xmolAgX(除F外)沉淀，则说明该卤代烃中含有xmol卤素原子。Q4:如何测定卤代烃中卤原子数目？Q3:如何检验单卤代烃中的卤素原子种类？反应原理：H2O△R—X+NaOHR—OH+NaXHNO3+NaOH=NaNO3+H2OAgNO3+NaX=AgX↓+NaNO3Ag++OH-=AgOH(白色)↓2AgOH=Ag2O(黑色)+H2O写出1-氯丙烷、2-甲基-2-溴丙烷、

1,2-二溴乙烷分别与NaOH的水溶液加热发生反应的化学方程式。①结构条件:所有卤代烃②反应条件:NaOH水溶液,加热(卤苯水解反应条件比较苛刻)规律：已知，同一个碳原子上面连有两个或多个羟基不稳定，会发生分子内脱水形成羰基：判断下列卤代烃与氢氧化钠水溶液共热的有机产物思考与讨论CHCl2CH3CHClCH2ClCH3CCl3CH3CH(OH)CH2OHCHOCH3COONa(1)所有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、羧酸盐等!你能尝试写出对应的水解方程式吗？R—CHX2、R—CX3、R—CH=CHX等卤代烃水解的产物往往不是醇，会发生如下变化：CH3－CH－ClCl水△+NaOH2CH3CHO+2NaCl+H2OCHCl3水△+NaOH3HCOOH+3NaCl+H2OHCOONa+3NaCl+2H2O4CH2=CHCl水△+NaOHCH3CHO+NaCl同一个C上连有2个-OH时不稳定，会脱去一分子H2O拓展提升拓展提升CHCl2分析下列物质发生水解反应之后的产物，并写出对应方程式。②CH3CHCH2Cl③CH3CBr3①水△+2NaOH+2NaCl+H2OCHOBr水△+2NaOHCH3CHCH2OH+NaBr+NaClOH水△+4NaOHCH3COONa+3NaBr+2H2O

四、卤代烃的化学性质(2)消去反应（消除反应）在卤代烃分子中，由于卤原子的吸电子作用，不仅使得α-C带部分正电荷，也使β-C带有更少量的正电荷，从而使β-H的活泼性增强，能在强碱的作用下，失去一分子卤化氢，生成烯烃，这就是卤代烃的消去反应。CCBrHHHHHδ+δ－δ++实验现象：CH3CH2Br＋NaOHCH2=CH2↑＋NaBr+H2O乙醇反应条件：生成能使酸性高锰酸钾溶液褪色的气体NaOH乙醇溶液、加热反应原理：化学键的变化：断裂C-Br和邻位碳原子上的C-H，形成CC如果将溴乙烷与强碱(如NaOH或KOH)的乙醇溶液共热，溴乙烷可以从分子中脱去HBr，生成乙烯。α-C：与官能团相连的C；

-C：与官能团相连的C的邻位C

四、卤代烃的化学性质(2)消去反应（消除反应）思考讨论(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?(4)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？乙醇能使酸性高锰酸钾溶液褪色，除去乙醇，排除干扰。溴水或溴的四氯化碳溶液；不用，因为乙醇不能使溴水褪色。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

四、卤代烃的化学性质(2)消去反应（消除反应）消去反应(消除反应):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。

醇

(非水环境)△

①H-CC-HCH2＝CH2↑+HBrHH②NaOH+HBr＝NaBr+H2O碳架结构不变BrHCH3CH2Br+NaOHCH2＝CH2↑+NaBr+H2O醇C-X键以及C-X键相邻碳原子上的C-H键断裂断键方式

四、卤代烃的化学性质思考：所有卤代烃都能发生消去反应吗？总结:消去反应的发生条件与规律a.必须有相邻的碳,否则不能发生消去反应,如①CH3I。b.邻位碳原子上必须有氢原子,否则不能发生消去反应,如②③连卤原子的相邻碳原子上须有氢原子c.直接连接在苯环上的卤原子不能消去,如⑥d.有多个邻位碳原子,且邻位碳原子上均有氢原子时,且不对称时消去反应可能生成多种产物,如⑤(C数≥2)卤代烃消去反应的发生条件NaOH的乙醇溶液、加热

四、卤代烃的化学性质BrCH3CH−CH2CH3下列卤代烃发生消去反应时产物有几种？KOH、乙醇△CH2=CHCH2CH3CH3CH=CHCH32种1种3种消去反应规则：氢少消氢(主产物)消去的氢原子主要来自含氢原子较少的相邻碳原子上(札依采夫规则)

四、卤代烃的化学性质消去反应的发生条件及规律：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。

例如：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

四、卤代烃的化学性质【问题】卤代烷在不同溶剂中发生反应的情况不同。如何通过实验的方法验证取代反应和消去反应的产物？生成醇生成烯烃CH3CH2CH2CH2Br＋NaOH水CH3CH2CH2CH2OH＋NaBr(例如：1-溴丁烷

CH3CH2CH2CH2Br)CH3CH2CH2CH2Br+NaOH△醇CH3CH2CH＝CH2↑+NaBr+H2O【探究---1-溴丁烷的化学性质】【讨论与实验】(1)用哪种分析手段可以检验出1﹣溴丁烷取代反应生成物中的丁醇？波谱分析：红外光谱法

核磁共振氢谱实验装置：实验现象：酸性KMnO4溶液褪色除杂检验丁烯

四、卤代烃的化学性质【比较与分析】比较1﹣溴丁烷的取代反应和消去反应，完成下表，分析反应条件对化学反应的影响。反应类型取代反应消去反应反应物反应条件生成物结论CH3CH2CH2CH2Br、NaOHNaOH乙醇溶液、加热CH3(CH2)2CH2OH、NaBrCH3CH2CH＝CH2、NaBr、H2O1-溴丁烷和NaOH在不同条件下发生不同类型的反应。口诀:“有水水解，有醇消去”NaOH水溶液、加热【讨论】(1)如图3-3所示，为什么要在气体通入酸性高猛酸钾溶液前先通入盛水的试管？除了酸性高猛酸钾溶液，还可以用什么方法检验生成物？此时还有必要将气体先通入水中吗？(2）预测2﹣溴丁烷发生消去反应的可能产物。为了除去挥发出来的乙醇，乙醇也能使酸性高锰酸钾溶液褪色；溴水或溴的CCl4；没必要，乙醇与溴不反应，不会干扰丁烯的检验。CH2=CHCH2CH3CH3CH=CHCH3

四、卤代烃的化学性质(3)加成与加聚反应含不饱和键的卤代烃也可以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：聚氯乙烯管道含氟聚合物制成的充气薄膜建材四氯化碳灭火器清洗剂聚氯乙烯和聚四氟乙烯都是用途广泛的高分子材料。

五、卤代烃的用途与危害PE保鲜膜聚乙烯1.作溶剂：CHCl3(氯仿)；CCl4；四氯乙烯(干洗剂)2.农药：“六六六”,DDT3.制冷剂：氟氯代烷(商品名氟利昂)

CHClF2、CCl2F2(冰箱用)4.灭火剂：CCl4灭火剂(电器类起火)5.麻醉剂：CHCl3、氯乙烷6.塑料：聚四氟乙烯(塑料王)、

聚氯乙烯(PVC)乙烯-四氟乙烯共聚物[

CH2

CH2nCF2CF2]PVC保鲜膜聚氯乙烯虽可用于食品包装，但在生产过程中需添加塑化剂。如在生产过程中添加了有毒塑化剂DEHA，则危害很大。七氟丙烷

灭火器

五、卤代烃的用途与危害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CCl3FCCl2F·＋Cl·紫外线卤代烃对臭氧层有破坏作用，产生臭氧空洞氯原子：催化作用有些品牌的涂改液的溶剂中含有机氯化合物，对眼睛有明显刺激作用，严重时会导恶心、呕吐、浑身不舒服等。

六、卤代烃在有机合成中的应用(1)水解反应引入羟基(2)消去反应引入不饱和键(3)改变官能团的位置(4)改变官能团的数目练习：（两步）以1-溴丙烷