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，如卤代烃、醇、酚、醛、羧酸和酯等。这些有机化合物，从结构的角度都可以看作是由烃衍生而来的，所以被称为烃的衍生物。烃的衍生物具有与烃不同的性质，这些性质主要由其分子中的官能团决定。基于官能团和化学键的特点及有机反应规律，可以推测有机化合物的化学性质，并利用其性质实现相互转化，进行有机合成。有机合成在创造新物质、提高人类生活质量和促进社会发展方面发挥着重要作用。
卤代烃 halohydrocarbon
我们对一氯甲烷、1,2-二溴乙烷、氯乙烯和溴苯这些名称已经不陌生了。它们的结构母体分别是甲烷、乙烷、乙烯和苯，可看作是这些烃分子中的氢原子被卤素原子取代后生成的化合物，我们将这类物质称为卤代烃。卤代烃的种类很多，根据分子里所含卤素原子的不同，分为氟代烃、氯代烃、溴代烃和碘代烃，可用R—X表示。根据取代卤原子的多少，可分为单卤代烃和多卤代烃。常温下，卤代烃中除个别为气体外，大多为液体或固体。卤代烃不溶于水，可溶于有机溶剂，某些卤代烃本身是很好的有机溶剂。卤代烃的密度和沸点都高于相应的烃，它们的密度一般随着烃基中碳原子数目的增加而减小，沸点随碳原子数目的增加而升高。
我们以溴乙烷为例来学习卤代烃的主要性质。溴乙烷的分子式为C2H5Br，结构简式为CH3CH2Br，分子结构如图3-1所示。它是无色液体，沸点38.4 ℃，密度比水的大，难溶于水，可溶于多种有机溶剂。溴乙烷的核磁共振氢谱如图3-2所示。
资料卡片
卤代烃的命名一般用系统命名法，与烃类的命名相似。例如：
资料卡片
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。因此，常用氯乙烷与其他药物制成“复方氯乙烷气雾剂”，用于运动中的急性损伤，如肌肉拉伤、关节扭伤等的镇痛。
1.取代反应
【实验3-1】
取 一 支 试 管， 滴 入 10~15 滴 溴 乙 烷， 再 加 入 1 mL 5% 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1 mL稀硝酸的试管中，然后加入2滴AgNO3溶液，观察实验现象。
可以看到，试管中有浅黄色沉淀生成，该沉淀是AgBr。溴乙烷可以在NaOH水溶液中发生取代反应，该反应也称溴乙烷的水解反应，羟基取代溴原子生成乙醇和溴化钠。
在卤代烃分子中，卤素原子的电负性比碳原子的大，使C—X 的电子向卤素原子偏移， 进而使碳原子带部分正电荷（δ+），卤素原子带部分负电荷（δ-），这样就形成一个极性较强的共价键：Cδ+—Xδ-。因此，卤代烃在化学反应中，C—X 较易断裂，使卤素原子被其他原子或原子团所取代，生成负离子而离去。
2.消去反应
消去反应（消除反应）
elimination reaction
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。
像这样，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叫做消去反应（消除反应）。
探究
【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？
【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？
（2）如图3-3所示，向圆底烧瓶中加入2.0 g NaOH和15 mL无水乙醇，搅拌。再向其中加入5 mL 1-溴丁烷和几片碎瓷片，微热。将产生的气体通入盛水的试管后，再用酸性高锰酸钾溶液进行检验。
【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。
【讨论】
（1）如图3-3所示，为什么要在气体通入酸性高锰酸钾溶液前先通入盛水的试管？除了酸性高锰酸钾溶液，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。
卤代烯烃的某些化学性质与烯烃的相似，能发生加成反应和加成聚合反应。例如，氯乙烯能加成聚合生成聚氯乙烯，四氟乙烯加成聚合生成聚四氟乙烯。聚氯乙烯和聚四氟乙烯都是用途广泛的高分子材料。
科学·技术·社会
卤代烃在日常生活中有着广泛的应用。例如，在消防上使用的卤代烃灭火剂，可应用于资料室、变电站、博物馆等场所。由于卤代烃是良好的有机溶剂，在清洗业中常用作清洗剂，应用于衣物干洗和机械零件的洗涤。有些多卤代烃，如氟利昂（几种氟氯代甲烷和氟氯代乙烷的总称），它们化学性质稳定，无毒，具有不燃烧、易挥发、易液化等特性，曾被广泛用作制冷剂和溶剂。然而，20 世纪 80 年代以来，大量的科学研究表明使用氟利昂对臭氧层有破坏作用，使臭氧层产生“臭氧空洞”，危及地球上的生物。
大气中的臭氧层可滤除大量的紫外线，保护地球上的生物，其主要反应为：
研究表明，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：
为了保护臭氧层，国际社会于 1987 年制定了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，要求签约国限制生产和消费某些卤代烃，并自1989年1月1日起生效。我国于1991年6月加入该议定书。1995年，诺贝尔化学奖授予致力于研究臭氧层被破坏问题的三位环境化学家。
练习与应用
1. 关于卤代烃的下列说法不正确的是（ ）。
A. 卤代烃不属于烃
B. 卤代烃不溶于水，易溶于有机溶剂
C. 有的卤代烃可用作有机溶剂
D. 所有的卤代烃都可以发生消去反应生成相应的烯烃
2. 下列卤代烃属于CH3CH2Cl同系物的是（ ）。
3. 1-氯丙烷和2-氯丙烷分别与NaOH的乙醇溶液共热反应，下列叙述正确的是（ ）。
A. 产生的官能团相同 B. 产物互为同分异构体
C. 碳氢键断裂的位置相同 D. 产生的官能团不同
4. 下列反应属于取代反应的是（ ）。
A. 乙烯与溴的四氯化碳溶液生成1,2-二溴乙烷
B. 溴乙烷与氢氧化钠的乙醇溶液共热生成乙烯
C. 氯乙烯生成聚氯乙烯
D. 丙烷与氯气在光照下生成氯丙烷
5. 为检验1-溴丁烷中的溴元素，下列实验操作正确的顺序是______ （填序号）。
① 加热煮沸 ② 加入硝酸银溶液 ③ 取少量1-溴丁烷
④ 加入足量稀硝酸酸化 ⑤ 加入氢氧化钠溶液 ⑥ 冷却
6. 写出下列过程中有关反应的化学方程式。
（1）由2-溴丙烷转化为丙烯。 （2）由1-溴丁烷制取1,2-丁二醇（CH2OHCHOHCH2CH3）。
7. 1.57 g某一氯代烷与足量NaOH水溶液混合加热，充分反应。所得产物用稀硝酸酸化后再加入足量
AgNO3溶液，得到2.87 g白色沉淀。
（1）求该一氯代烷的相对分子质量。 （2）写出该一氯代烷可能的结构简式和名称。
8. A、B、C、D是4种有机化合物，它们的分子中均含有2个碳原子，其中A和B是烃。在标准状况
下，A对氢气的相对密度是13，B与HCl反应生成C，C和D混合后加入NaOH并加热，可生成B。
（1）判断A、B、C、D各是哪种有机化合物，写出它们的结构简式。
（2）写出有关反应的化学方程式。
9. 聚氯乙烯是生活中常用的塑料。工业生产聚氯乙烯的一种合成路线如下：
请写出反应①、②的化学方程式，并注明反应类型。
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