烷基卤化物

烷基卤化物（也称为卤代烷烃）具有通式 R-X，其中 X 是卤素 (F、Cl、Br、I)。根据与卤素键合的碳，它们被分为伯（1°）、仲（2°）或叔（3°）。命名遵循 IUPAC 规则：卤素以前缀（氟、氯、溴、碘）命名，最长碳链作为母烷烃。通用名称使用烷基卤化物形式（氯乙烷、溴异丙酯）。

物理性能和粘合强度

卤代烷的沸点随分子量和卤素大小而增加：RI > RBr > RCl > RF。卤代烷的密度通常比水大，其中多卤代化合物（CHCl3、CH2Cl2、CCl4）的密度尤其大。 C-X 键强度沿组递减：C-F (~485 kJ/mol) > C-Cl (~340 kJ/mol) > C-Br (~285 kJ/mol) > C-I (~215 kJ/mol)。这种键的弱化与离去基团能力的增加相关，使得烷基碘在取代反应中最具反应性。

亲核取代

烷基卤化物经历两种亲核取代机制。 SN2 机制是一种协调一致的一步过程，涉及亲核试剂的背面攻击和构型反转。它受到主要底物、强亲核试剂和非质子溶剂的青睐。 SN1 机制通过碳阳离子中间体分两步进行，离去基团在亲核试剂攻击之前离开。 SN1 反应在立构中心处表现出外消旋作用，并且受到三级底物、弱亲核试剂和质子溶剂的青睐。控制 SN1 和 SN2 之间竞争的关键因素包括底物结构、亲核试剂强度和浓度、离去基团能力和溶剂极性。

消除反应

卤代烷也会发生消除反应形成烯烃。 E2 机制是一种协调一致的一步过程，其中碱基在离去基团离开时抽象出 β-氢，需要反围平面几何结构。 E2 遵循 Zaitsev 规则（更多取代的烯烃是主要产物），除非使用大碱基 (KOtBu) 有利于取代较少的 Hofmann 产物。 E1 机制通过碳正离子形成然后失去 β-质子进行。 E1 在相似的条件下（三级底物、弱碱、质子溶剂）与 SN1 竞争。替代和淘汰往往是相互竞争的；高温和强大碱基有利于消除，而中等温度下的良好亲核试剂有利于取代。