鹵代烷烴

鹵代烷烴（英語：haloalkanes 或 alkyl halides），又稱鹵代烷或鹵代烷烴，是指烷烴分子中的一個或多個氫原子被鹵素原子（氟、氯、溴、碘）取代的有機化合物，屬於鹵代烴。

鹵烷、鹵烯和鹵代芳族的結構，藍色X表示鹵素原子。

簡介

天然存在的鹵代烴種類不多，大多數鹵代烴屬於合成產物。鹵代烴一般用RX表示（X=F、Cl、Br、I），鹵原子是鹵代烴的官能團。鹵代烴容易發生碳鹵鍵異裂、鹵素被取代的反應。可以作為滅火劑、製冷劑、氣霧劑、乾洗劑、溶劑等，用途廣泛。某些鹵代烷如氟氯碳化合物（氟利昂）也是大氣污染的主要來源之一， 能導致臭氧層的破壞，增加地表面的紫外線輻射強度。

分類

從結構的角度來看，鹵代烷可以分成一級鹵代烷、二級鹵代烷、三級鹵代烷。一個連有鹵素的碳原子與幾個碳原子直接相連（又叫伯碳、仲碳、叔碳），就是幾級鹵代烷。例如，氯乙烷（CH₃CH₂Cl）是一級鹵代烷。 從官能團的種類來看，鹵代烷可以分成氟代烷、氯代烷、溴代烷、碘代烷。它們的分子中有對應的碳鹵鍵。當然，有的分子中含有多種碳鹵鍵。常常使用以下名稱：氯氟烴（ClFCs）、氫氯氟烴（HClFCs）、氫氟烴（HFCs）。這些名稱常用於對鹵代烷的環境影響問題的探討中。

名稱

IUPAC命名法（系統命名法）

將鹵素原子視為官能團而作為前綴，並標明其位置。例如，C₂H₅Br稱為溴乙烷（也可稱1-溴乙烷），CCl₄稱為四氯甲烷（又名四氯化碳）。

俗名

許多鹵代烷常用俗名命名，如三鹵甲烷通稱鹵仿，它們已經被IUPAC認可。例如，CHCl₃稱為氯仿（三氯甲烷俗稱哥羅芳）。同時，又可以把烷基當作取代基，鹵原子當作主體來命名，如甲基溴，叔丁基氯等。

為了不引起歧義，本文均使用系統命名法。

製備

鹵代烴可由烴類和鹵素或含鹵化合物反應得到。醇和一些含鹵化合物反應也能得到鹵代烴。如：

反應

鹵代烷具有極性，很容易與親核試劑反應。其原因是鹵代烷分子中，鹵素原子由於電負性較大，帶有部分負電荷，而與鹵素相連的碳原子帶有部分正電荷，導致其具有親電性。

取代反應

鹵代烷的取代反應通常是鹵素成為離子離去，並生成鹵化物。鹵代烷的烴基部分形成碳正離子（R ），並與進攻試劑反應。一個很典型的例子是水解反應，通常使用氫氧化鈉作為反應物。來自NaOH(aq)的OH^-帶一個負電荷，是親核試劑。於是，具有孤對電子的氫氧根與碳成鍵，而碳鹵鍵發生異裂生成鹵素負離子，得到的產物為醇和鹵化鈉。假如所用親核試劑為氨，可以得到胺。用伯胺或仲胺也分別可以得到仲胺和叔胺。

氯代烷和溴代烷和碘化物（通常用碘化鈉）的反應（即芬克爾斯坦反應）生成的碘代烷反應性很好。

鹵代烷也可以與許多負離子反應（如CN^-、SCN^-、N₃^-），鹵原子分別被這些基團所取代。這些反應在合成中很有用，且成本較低。例如，生成的腈可以被水解為羧酸。而若想得到胺類，可以通過以下反應：

• 用氫化鋁鋰將腈還原為（伯）胺類化合物；
• 疊氮化合物與氫化鋁鋰或與膦反應（施陶丁格反應）；
• Gabriel 合成（用苯鄰二甲酰亞胺鉀鹽與鹵代烷反應後水解得到）和德爾賓反應（用烏洛托品與鹵代烷反應後水解得到）。

鹵代烷與鹼反應，可以得到包括醇、胺、硫醇和硫醚等的一系列化合物。也可以與格氏試劑反應，得到鎂鹽，並增長碳鏈。

應用

鹵代烷在有機合成中被廣泛地用於形成碳正離子，在合成中起重大作用。

短鏈鹵代烷（如二氯甲烷、三氯甲烷）常在工業上被用作非水溶劑。然而，由於其巨大的毒性和對環境的危害，鹵代烷的使用受到限制較大。

因為氯氟烴相對毒性較小且蒸發熱大，故常被用作製冷劑和推進劑。1985年聯合國有關臭氧層保護的國際公約（保護臭氧層維也納公約）簽訂後，氯氟烴的使用也受限制，取而代之的是氫氟烴的應用。

危害

作為一類烷基化試劑，鹵代烷都是潛在的致癌物。這一大類化合物中反應性更強的成員通常會帶來更大的風險，例如四氯甲烷。

參見

• 烷烴
• 氯氟化碳