有機化學的基礎77(上)鹵烷 Alkyl Halides

1.       元素週期表的最右邊一整行是鹵素halogens，鹵素包括氟F、氯Cl、溴Br、碘I。氟只需要一個σ鍵就可以滿足它的價電需求(最外層電子填滿)。

2.       在氫氟酸hydrofluoric acid，氟提供7個價電子，氫提供1個價電子，就使得雙方的價電需求得到滿足，讓「氫-氟H-F」分子異常穩定。

3.       當然，「氫-氟H-F」化學鍵的σ鍵是高度極化的，因為「氫」與「氟」的陰電性有很大的落差(氟會把氫的電子奪走)。

4.       像氟甲烷methyl fluoride這類分子的「碳-氟」化學鍵，就很類似「碳-氮」和「碳-氧」化學鍵。

5.       就像醇類，氟甲烷methyl fluoride也分為，第一級primary、第二級secondary和第三級tertiary：

6.       「氟甲烷」就是鹵烷族的一個成員，這些分子靠「碳」與「鹵素」鍵結而形成。其它鹵烷結構都類似氟甲烷。這些化合物可被命名為鹵烷halogenated alkanes(例如，溴乙烷bromoethane)或烷鹵alkyl halides(例如，乙烷溴ethyl bromide)。

7.       比較氟甲烷、氯甲烷、溴甲烷、碘甲烷的「鍵解離能」，顯示σ鍵的鍵能，隨著「與碳鍵結的鹵素」原子變大，而愈來愈弱小；換句話說，均勻斷裂homolytic對碘烷alkyl iodide比較容易，對氟烷alkyl fluoride比較困難。

8.       鹵烷，不均勻斷裂heterolytic cleavage的容易度，依序是：氟F < 氯Cl < 溴Br < 碘I；鹵素家族，在元素週期表由上而下，陰電性的強度逐漸下降，但是原子大小(體積、質量)卻愈來愈大；而原子大小決定它回應極性需求的能力(也就是極化polarizability化學鍵的能力)。

9.       解離後，離子的穩定度也同樣重要。在碘離子上的負極電子能夠散布的區域比較大，氟離子的負極電子散布的區域比較小(電子散布區域比較大，會比較穩定)。

10.   因此，「碳-鹵素C-X」化學鍵的不均勻斷裂，隨著「R-X 碳氫分子群-鹵素」化學鍵變弱，而速度變快。這個傾向跟鹵化氫(HX)一樣。(翻譯改寫自Mary Anne Fox, James K. Whitesell的《Organic Chemistry》)