二、卤代烃的性质
(一)物理性质
室温下除低级卤代烃如CH3CL,CH3Br,C2H5CL及CH2=CHCL为气体外,其余的是液体或固体。
它们的沸点也有规律性。烃基相同时,氯代物的沸点最低,密度最小;碘代物沸点最高,密度最大。卤素相同时,其沸点随烃基的增大而增高,密度则减小。
除某些氯代烷外,卤代烃一般都比小重,特别是多氯代物、溴代物和碘代物。
(二)化学性质
卤代烃的化学性质除主要与卤原子有关外,烃基部分也有影响,特别是直接与卤原子相连的碳原子是饱和的还是不饱和的,对卤原子的化学活泼性有很大的关系。
1.取代反应
在卤代烷和卤原子连在苯环侧链上的卤代烃中,与卤原子直接相连的碳原子是饱和的。由于卤原子的电负性比碳原子大,碳-卤键就成为极性共价键,碳原子一端带部分正电荷δ+,卤原子一端带部分负是荷δ-。
卤代烃分子中的上述情况,使试剂中带负电的原子团(如OH-,CN-)容易攻击带δ+碳原子而与之结合,带δ-的卤原子容易成为卤离子而离开。所以当卤代物与氢氧化钠或氰化钠作用时,羧基(-OH)或氰基(-CN)可取代卤原子而生成醇或腈类。这种反应称为取代反应。
在上述反应中,都是由试剂的阴离子部分(如-OH或-CN)进攻卤代烃中电子云密度较小的显正性的碳原子而发生作用的。这些阴离子都具有亲核的性质。因此,把-OH、-CN等叫亲核试剂。由亲核试剂进攻而引起的取代反应称为亲核取代反应。
卤原子连在双键碳原子上的卤代烃,如氯乙烯、氯苯等,就不易起取代作用。这是由于卤原子中的未共用p电子对,可与π键形成p-π共轭体系,使电子云向碳原子方向移动,使碳-卤键的极性降低,即卤原子与碳原子结合得比较牢固,使卤原子的活泼性减小。所以氯乙烯和氯苯不易起取代作用。氯苯只在高温和高压下才能使氯原子被羧基取代生成苯酚。
卤原子不直接连在双键碳原子上的卤代物,由于双键与卤原子距离较远,不发生p-共轭作用,因而它们的性质与卤代烷相似。如果卤素连接在双键的邻位碳上,则卤代物易起取代反应。如3-氯丙烯很很容易与OH-起亲核 作用生成烯丙醇。
以上所述是烃基结构不同对取代活泼性的影响。当烃基相同而卤原子不同时,卤代烃的取代活泼性也不同,其顺序为碘代物>溴代物>氯代物。
2.消除反应
一卤代烷与浓氢氧化钾或氢氧化钠的乙醇溶液共热时,分子内脱去一分子卤代氢生成烯烃。这种反应叫做消除反应。
消除反应可从一个人女孩子中脱去简单分子(如H2O、HX、NH3等)生成不饱和化合物。
在卤代烷中,脱去卤化氢的反应以叔卤代烷最易进行,其次为仲卤代烷、伯卤代烷较难。仲或叔卤代灶发生消除反应时,可能得到不同的产物。
例如:
从上述实验结果可知,消除反应的主要产物是在双键碳上连有较多烷基的烯烃,也就是说,脱卤化氢如有两个不同的βH可以脱去,则消除的氢原子主要来自含氢原子较少的碳原子上。这个规律叫做札依采夫规律。