由醇制备卤代烷--亲核取代
(重点)
醇分子中的羟基用卤原子置换可以得到相应的卤代烃。
用的卤化剂有HX、PX3、PX5、SOCl2等。
醇与卤化磷作用生成卤烷(重点)醇与三卤化磷作用生成卤烷,是制备溴烷和碘烷的常用方法。
反应时将溴或碘和赤磷加到醇中共热,卤素与赤磷作用生成PX3,后者与醇作用,生成卤烷,例如:
用此方法制备碘烷,产率一般可达90%左右。
从伯醇制取氯烷时,一般用五氯化磷做试剂:
因为伯醇与三氯化磷作用,常有如下副反应而生成亚磷酸酯,故氯烷产率一般不超过50%。
溴化亚砜因其不稳定而难以得到,故此法只是实验室和工业上制备氯代烷的方法之一
8.7 重要的卤代烃
氯乙烯是无色气体,沸点-13.4℃。
在一般条件下,氯乙烯分子中的氯原子极不活泼,不能被羟基、氨基和氰基所取代,在一般加热情况下也不和硝酸银/乙醇溶液起反应,也不能与镁反应生成格氏试剂。
氯乙烯与卤化氢进行加成时较一般烯烃慢。
脱去卤化氢也较困难。
氯乙烯这些不活泼的特性是由于氯乙烯分子中C=C双键和氯原子的P轨道形成了P,π共轭体系,使碳卤键增强,具有部分双键性质。
氯乙烯在少量过氧化物存在条件下,能聚合生成白色粉状固体高聚物聚氯乙烯(简称PVC)
在工业上氯乙烯的制备可通过用乙炔或乙烯为原料加以制备。
氯乙烯的制备-烯炔法
但自从石油化工发展之后,乙烯来源丰富,价格低廉。
因此,近年来工业上氯乙烯大多改用乙烯为原料的氧氯化法制造。
这个方法往往与氯碱工业相结合,利用电解所得氯气与乙烯加成,先得二氯乙烷,然后在加热下消除一分子氯化氢而得氯乙烯:
乙烯再和副产物HCl及空气(或氧气)混合,在催化剂存在下加热,发生以下反应:
(2)+(3)则利用副产物HCl的反应表示为:
而总的反应[(1)+(4)]可以表示为:
多氯代烃
•多卤代烃的性质和一卤代烃相似,可以进行消除、取代等反应。
同一个碳原子上卤原子越多,其反应活性越低。
在此介绍几个重要的多卤代烃。
在高温下反应(400 °C)
CH4+ Cl2 →CH3Cl + HCl(氯甲烷)
CH3Cl + Cl2 →CH2Cl2+ HCl(二氯甲烷)CH2Cl2+ Cl2 →CHCl3+ HCl(氯仿)
CHCl3+ Cl2 →CCl4+ HCl(四氯化碳)
三氯甲烷(氯仿)
三氯甲烷俗称氯仿,是一种无色而有甜味的液体,不能燃烧,也不溶于水,可溶解油脂、蜡、有机玻璃和橡胶等,是常用的不燃性有机溶剂,还广泛用作有机合成原料。
三氯甲烷具有麻醉作用,但因有毒性,已不用做麻醉剂。
氯仿中由于三个氯原子的强吸电子效应,使分子中的C-H键变得活泼起来,容易在光的作用下被空气中的氧所氧化并分解产生毒性很强的光气。
因此氯仿要保存在棕色瓶中加以封闭,以防止与空气接触。
加入1%乙醇可以破坏可能产生的光气:
此外,工业上还可用乙醇或乙醛与次
氯酸盐作用来合成氯仿。
CH2OH +NaOCl HCOONa+CHCl 3
四氯化碳
四氯化碳为无色液体,沸点26.8℃,有特殊气味。
四氯化碳对许多有机物有良好的溶解性,其主要用作合成原料和溶剂,又常用作干洗剂,因其不燃,使用比较安全。
四氯化碳不能燃烧,受热易挥发,其蒸汽比空气重,不导电。
因此其蒸汽可把燃烧物体覆盖,使之与空气隔绝而达到灭火的效果,是一种常用的灭火剂,适用于扑灭油类和电源附近的火灾。
工业上使甲烷与氯混合(1:4)在440℃作用制备四氯化碳。
此外,四氯化碳也可由氯与二硫化碳在AlCl
3、FeCl
3
或SbCl
5
存
在下作用制得:
氯苯分子中的氯原子和氯乙烯分子中的氯原子的地位很相似,氯
原子直接和苯环上的杂化碳原子相连,氯原子的一对P
电子参与P,π共轭,因此,该氯原子也很不活泼,在一般条件下不能进行亲核取代反应。
氯苯为无色液体,沸点132℃,可用苯直接氯化制得:
工业上也可用苯蒸汽、空气及氯化氢通过氯化铜催化剂来制备:
氯苯可用作溶剂和有机合成原料。
氯苯
在实际操作中,可用三聚甲醛代替甲醛。
例如:
催化剂最常用的是氯化锌,此外还可用氯化铝、氯化锡、硫酸及醋酸等。
二氟二氯甲烷是无色、无臭、无毒、无腐蚀性,化学性
质稳定的气体。
沸点-29.8℃,易压缩成不燃烧性液体,商
品名称氟里昂-12或F12。
因被压缩成液体的二氟二氯甲烷解压后又立刻气化,同时吸收大量的热,因此被广泛用作致冷剂、喷雾剂和灭火剂等。
在工业上二氟二氯甲烷用下法合成:
副产物SbCl 4F 用HF 处理,又得到SbCl 2F 3,反复使用:
二氟二氯甲烷(氟里昂-12)
氟里昂
氟里昂是氟氯烷烃的总称,在商业上有多种牌号,一般用F abc 表示。
a 等于碳原子数减1(n-1=a);b 等于氢原子数加1(m+1=b );c 等于氟原子数。
例如:
CCl 2F 2(简称F 12) (注:下角只有二个数
则表示a 为零)
CCl 3F(简称F 11)
ClF 2C -CF 2Cl(简称F 114)
CFCl 2-CF 2Cl(简陈F 113)
四氟乙烯在常温下是无色气体
,沸点
-76.3℃,不溶于水,可溶于有机溶剂。
在工业上四氟乙烯由氯仿合成:
四氟乙烯是单体,在过硫酸引发下,可聚合成聚四氟乙烯:
聚四氟乙烯是一个非常稳定的塑料,可在-100℃—
+250℃范围内使用,化学稳定性超过一切塑料,与浓硫酸、强碱、元素氟和王水等都不起反应,无毒性,机械强度高且有自润滑作用,是个非常有用的工程和医用塑料。
四氟乙烯
本章小结。