卤代烃

这是一篇关于卤代烃的思维导图，主要内容包括：卤代烃的分类，卤代烃的命名，卤代烃的制法，卤代烃的物理性质，卤代烃的化学性质。

卤代烃

• 卤代烃的分类
  • 乙烯型和苯基型卤代烃
  • 烯丙型和苄基型卤代烃
  • 隔离型卤代烃
• 卤代烃的命名
  • 与烃类似
• 卤代烃的制法
  • 烷烃的卤代反应
    • 自由基取代反应
      • 烷烃分子中的氢原子在光照、加热或催化剂作用下，被卤素（Cl₂、Br₂等）取代，生成卤代烃和卤化氢。
  • 烯烃或炔烃的加成反应
    • 不饱和烃（烯烃、炔烃）的双键或三键与卤素、卤化氢（HX）或次卤酸（HOX）发生加成反应，生成卤代烃。
  • 醇的卤代反应
    • 醇分子中的羟基（-OH）被卤素（Cl、Br、I）取代，生成卤代烃和水。
      • 与氢卤酸（HX）反应
        • 乙醇与浓盐酸在无水氯化锌（Lucas 试剂，ZnCl₂/HCl）作用下生成氯乙烷（适用于鉴别伯、仲、叔醇，叔醇反应最快）：C2​H5​OH+HClZnCl2​​C2​H5​Cl+H2​O 反应活性：叔醇 > 仲醇 > 伯醇；HI > HBr > HCl。
      • 与卤化磷（PX₃、PX₅）反应
        • 乙醇与三溴化磷（PBr₃）反应生成溴乙烷：3C2​H5​OH+PBr3​→3C2​H5​Br+H3​PO3​ 五氯化磷（PCl₅）与醇反应生成氯代烃，副产物为 POCl₃和 HCl：C2​H5​OH+PCl5​→C2​H5​Cl+POCl3​+HCl
      • 与亚硫酰氯（SOCl₂）反应
        • 乙醇与亚硫酰氯（又称氯化亚砜）反应生成氯乙烷，副产物为 SO₂和 HCl（气体易挥发，产物纯净，常用方法）： C2​H5​OH+SOCl2​→C2​H5​Cl+SO2​↑+HCl↑
  • 芳环的卤代反应（亲电取代）
    • 芳香烃（如苯、甲苯）在催化剂（FeX₃或 AlX₃，X 为卤素）作用下，与卤素发生亲电取代反应，生成卤代芳烃。
      • 苯与液溴在铁粉催化下生成溴苯和溴化氢：C6​H6​+Br2​FeBr3​​C6​H5​Br+HBr
  • 醛、酮的 α- 卤代反应
    • 醛、酮分子中与羰基（C=O）相邻的 α- 氢原子，在酸性或碱性条件下易被卤素取代，生成 α- 卤代醛、酮。
      • 丙酮在酸催化下与氯气反应生成 α- 氯丙酮： (CH3​)2​CO+Cl2​H+​CH2​Cl−CO−CH3​+HCl
  • 氯甲基化反应
    • 芳香烃与甲醛、氯化氢在浓盐酸和氯化锌作用下，引入氯甲基（-CH₂Cl），生成苄氯类化合物。
• 卤代烃的物理性质
  • 沸点
    • 同类型卤代烃（卤素相同）： 沸点随碳原子数增加而升高。
    • 同碳原子数的卤代烃（卤素不同）： 沸点随卤素原子序数增大而升高（分子间作用力随相对分子质量增大而增强）。
    • 同分异构体： 支链越多，沸点越低（分子间作用力减弱）。
• 卤代烃的化学性质
  • 亲核取代反应
    • 定义：卤代烃分子中的卤素原子（X⁻）被亲核试剂（Nu⁻）取代的反应，是卤代烃的典型反应。 通式：R−X+Nu−→R−Nu+X−
      • 水（H₂O）/OH⁻强碱水溶液，加热（水解反应）
        • CH3​CH2​Br+NaOHH2​OΔ​CH3​CH2​OH+NaBr
      • 醇钠（RO⁻）醇溶液，常温
        • CH3​CH2​Br+CH3​ONa→CH3​CH2​OCH3​+NaBr
      • 氰化钠（CN⁻）极性溶剂（如 DMF），加热
        • CH3​CH2​Cl+NaCNDMFΔ​CH3​CH2​CN+NaCl
      • 氨（NH₃）过量氨，乙醇溶液
        • CH3​CH2​Br+2NH3​→CH3​CH2​NH2​+NH4​Br
      • 硝酸银（AgNO₃）乙醇溶液，加热
        • 叔卤代烃：室温下立即生成 AgX 沉淀（如 (CH₃)₃C-Cl 与 AgNO₃反应迅速生成 AgCl 白色沉淀）。
        • 仲卤代烃：加热后生成沉淀（如 CH₃CHClCH₃需加热数分钟才生成 AgCl）。
        • 伯卤代烃：加热至沸腾才生成沉淀（如 CH₃CH₂CH₂Cl）。
        • 乙烯型卤代烃（如 CH₂=CHCl）：即使高温也不反应（因 C-X 键具部分双键性质，难以断裂）。
      • 硫氢化钠（HS⁻）/ 硫化钠极性溶剂
        • CH3​I+NaHS→CH3​SH+NaI
    • Sn1 反应
      • 分步进行（碳正离子中间体），仅与底物浓度相关，外消旋化（无选择性），叔 > 仲 > 伯，极性溶剂促进
    • Sn2 反应
      • 一步协同（过渡态中间体），与底物和亲核试剂浓度相关。构型翻转（瓦尔登翻转），伯 > 仲 > 叔，极性非质子溶剂促进
  • 消除反应
    • 定义：卤代烃在强碱（如 KOH / 乙醇）作用下，脱去 HX 分子生成烯烃的反应，遵循扎伊采夫规则（Zaitsev Rule）：优先生成双键碳原子上取代基较多的烯烃（即 “氢少去氢”）。
    • E1 反应
      • 分步进行（碳正离子中间体），仅与底物浓度相关，碳正离子重排，弱碱性即可，极性溶剂稳定碳正离子
    • E2 反应
      • 协同一步（过渡态），与底物和碱浓度相关，强碱性促进，极性非质子溶剂有利
  • 与金属的反应（生成金属有机化合物）
    • 格氏试剂（Grignard Reagent）的制备
      • 卤代烃与镁在无水乙醚中反应生成烷基卤化镁（RMgX），简称格氏试剂。
    • 有机锂化合物的制备
      • 卤代烃与金属锂在乙醚中反应生成有机锂（RLi）。R−X+2Li→RLi+LiX
  • 还原反应
    • 卤代烃在还原剂作用下脱去卤素生成烃的反应。
      • 催化氢化
      • 金属还原