卤代烃

1.卤代烃中卤原子的活性

　　

　　在卤代烃分子中，由于卤原子的电负性大于碳，碳和卤原子之间的成键电子对偏向卤原子一边，因此C?X键是极性键，在化学反应中容易断裂，所以卤代烃中的卤原子是相当活泼的，可以发生许多化学反应。卤代烃中卤原子的活性也跟烃基的结构有关。例如，与卤原子相连的烃基结构不同，卤原子所表现出来的活性也不相同，其中以丙烯式卤代烃最活泼，卤代烷型次之，乙烯式卤代烃最不活泼。

　　

　　为什么会表现出这样的活性次序，可以用诱导效应和共轭效应加以解释。

　　

　　所谓诱导效应，是指分子中各个基团吸引和排斥电子的能力，这种能力的大小常以氢原子作为相比较的标准，例如，CH3和其他烷基都具有排斥电子的能力习惯上都认为烷基是排斥电子的，近年来发现了不少事实，用排斥电子不好解释，在科学界引起争论。一般说来，当烷基跟不饱和碳原子相连时，表现出排斥电子的性质；当烷基跟饱和碳原子相连时，有时表现为斥电子性，有时表现为吸电子性。，而不饱和双键和苯基都具有吸引电子的能力。诱导效应可以在分子碳链上依次传递，不过距离越远，效应越弱，通常到第三个碳原子以后，便可以忽略不计了。诱导效应和共轭效应不同，诱导效应完全是一种静电吸引的作用(即由元素电负性的大小来决定的)，不要求分子有共平面的特征，而共轭效应是由于形成π键的电子从侧面重叠，因此，分子必须有共平面的特征，否则便不会产生共轭效应。

　　

　　现在我们用诱导效应来解释上述卤代烃的活性次序。在RCH＝CHCH2X分子中，由于

　　

　　R→CH＝CH→CH2→X

　　

　　结果电荷在分子上发生了不均匀分布，于是：

　　

　　这样，就加大了C?X键的极性，使X易于变成X-而离去。同理，R→X也是这样。而在R?CH=CH?X中，主要由于?CH＝CH?中的π键和X上的未参与成键的孤对p电子，轨道方向两两平行，C＝C和X在同一平面上，因而产生了一种新的共轭效应，这种共轭体系，是由π键电子云和孤对p电子云重叠而成的，所以叫做p-π共轭。这样，使得C?Cl键的极性有所降低，变得更加牢固。所以，乙烯式卤代烃的卤原子很不活泼。

　　

　　p-π共轭效应使卤代烃的性质产生了明显的变化，下列数值可以清楚地说明这种变化。

　　

　　氯乙烷氯乙烯

　　

　　CH3CH2?ClCH2＝CH?Cl

　　

　　偶极矩6.84×10-30C?m4.84×10-30C?m

　　

　　C?Cl键键长0.177nm0.172nm

　　

　　在孤立式卤代烯烃中〔RCH＝CH(CH2）nX，n≥2〕，卤素和双键的位置相隔较远，相互影响不大，所以它的反应性能和卤代烷相似。

　　

　　在卤代芳烃中，卤原子的活性和卤代烯烃有类似的关系，即卤原子连在侧链α-位上时最活泼，卤原子直接连在苯环上时最不活泼。

　　

　　2.卤代烃与环境污染

　　

　　在卤代烃中，引起严重环境污染问题的主要是多氯联苯(简称PCB)和氟氯代烷类物质。它们都是人工合成的有机物。

　　

　　多氯联苯是一类结构相似的化合物的总称。按联苯环上取代的氯原子数目和位置的不同，可生成许多异构物。PCB的物理、化学性质稳定，高度耐酸、碱和抗氧化，对金属无腐蚀性，具有良好的电绝缘性和很高的耐热性(完全分解需1273K～1473K)，除一氯化物和二氯化物外均不可燃。基于这些优良的性质它们被广泛用作绝缘油、载热体和润滑油等。还可作为添加剂而用于制造各种聚合物、农药及染料等。

　　

　　多氯联苯自20世纪20年代开始生产，到60年代产量最高。据估计全世界已生产和应用中的PCB远超过100万吨，其中1/4至1/3进入人类环境，造成水、气、土、生物等各个圈层的污染。现在全球各处的生物体中均可检出含有PCB，污染的范围很广。挥发于大气中的PCB主要附着在颗粒物上，它可以随空气被吸入人体，也可沉降在水或土壤中，再通过食物链进入人体。PCB可以蓄积在人体各种组织，尤其是脂肪组织中，造成病变，严重者可以死亡。70年代发生在日本的米糠油事件就是PCB中毒所致。现在一些国家已限制生产和禁用PCB，但欲彻底消除其影响，尚需一段时间。

　　

　　氟利昂是freon的音译名，是多种含氟含氯的烷烃衍生物(氟氯代烷)的总称，可简写为CFC。常见的有氟利昂-11(CCl3F，沸点297K)，氟利昂?12(CCl2F2，沸点243.2K)等。它们无色、无臭、无毒，易挥发，化学性质极稳定，被大量用于冷冻剂和烟雾分散剂等许多方面。由于它无毒，原以为是安全的，不料问题却发生在另一方面。由于氟利昂性质稳定，它在大气中既不发生变化，也难被雨雪消除。在连年使用后，其蒸气累积滞留在大气中，据估计每年逸散到大气中的CFC达70万吨，使它在大气中的含量每年递增5%。其主要降解途径是随气流上升，在平流层中受紫外光的作用而分解。但不幸的是由CFC分解而生成的氯原子能引起损耗臭氧的循环反应，所造成的后果是破坏平流层中的臭氧层。正是由于这一原因，氟利昂才被认定为大气污染物。这类污染物的严重性就在于它不易消除，即使立即禁用，已积存在大气中的CFC还要为害多年(甚至上百年)，所以这是一个很难解决的问题。

　　

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