烷基卤化物是卤素取代的烷烃,其中烷烃的一个或多个氢原子被卤素原子如氟、氯、溴或碘取代。 卤代烷中的碳原子与卤原子键合,为 sp3 杂化,呈四面体形状。
与卤代烷不同,卤原子与碳-碳双键(C=C)的 sp2 杂化碳原子键合的化合物称为卤乙烯。 而芳基卤化物是其中卤素原子键合至芳环的 sp2 杂化碳原子的化合物。
此外,根据含有卤素的碳原子的取代度,烷基卤化物分为伯烷基卤化物、仲烷基卤化物和叔烷基卤化物。 与卤素原子键合的碳称为α-碳。 与α-碳相连的碳原子称为β-碳。 相邻的碳随后用希腊字母表示(γ、δ 等)。
卤代烷的命名遵循有机化学的一般 IUPAC 规则:
卤代烷是用途广泛的化合物,可用作溶剂、杀虫剂以及制备染料、药物和合成聚合物的中间体。 卤代烷的化学反应性因结构分类而异。 根据含碳卤素的取代度,烷基卤分为伯烷基卤、仲烷基卤和叔烷基卤。
此外,卤素原子的电负性对卤代烷的活性起着重要作用。 除碘外,其他卤素的电负性明显大于碳。 由于碳原子和卤素原子之间的电负性差异,原子间的共价键发生极化; 因此,碳带有部分正电荷,卤素原子带有部分负电荷。 因此,连接到卤素上的碳是亲电子试剂。
在元素周期表中,沿着卤素族向下,电负性降低; 相反,卤素原子尺寸增加。 因此,从氟到碘,碳-卤键长度增加,而键强度和极性降低,从而更容易断裂键。
除了这些因素之外,相应的共轭碱或卤化物阴离子的相对稳定性也会影响烷基卤化物的化学性质。 卤化物阴离子的稳定性可以根据氢卤酸的相对酸度来测量。 最强的氢卤酸是碘化氢,pKa 为-11。 这意味着它完全解离成最稳定的共轭碱、碘离子和质子。 因此,碘是一种极好的离去基团。 除氢氟酸的 pKa 为 3.2 外,其他氢卤酸的 pKa 值均小于 0,这使得它们成为具有弱且稳定的共轭碱的强酸,是优异的离去基团。
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