Галогенопохідні вуглеводнів: будова, будова, номенклатура, ізомерія та основні методи синтезу.

16.ворос.:Галогенопохідні вуглеводнів: будова, будова, номенклатура, ізомерія та основні методи синтезу.

Галогенопохідні вуглеводнів є продуктами заміщення атомів водню у вуглеводнях на атоми галогенів: фтору, хлору, брому чи йоду.

1. Будова та класифікація галогенопохідних

Атоми галогенів пов’язані з атомом вуглецю одинарним зв’язком. Як і інші органічні сполуки, будова галогенопохідних може бути виражена декількома структурними формулами:

брометан (етилбромід)

Класифікувати галогенопохідні можна декількома способами:

1) відповідно до загальної класифікації вуглеводнів (тобто аліфатичні, аліциклічні, ароматичні, граничні або ненасичені галогенпохідні)

2) за кількістю та якістю атомів галогенів

3) на кшталт атома вуглецю, якого приєднаний атом галогену: первинні, вторинні, третинні галогенопроизводные.

2. Номенклатура За номенклатурі ІЮПАК положення та назва галогену вказується у приставці. Нумерація починається з того кінця молекули, якого ближче розташований атом галогену. Якщо є подвійний або потрійний зв’язок, то саме він визначає початок нумерації, а не атом галогену:

3-бромпропен

3-метил-1-хлорбутан

3. Ізомерія

Структурна ізомерія: Ізомерія положення заступників. 2-бромбутан

1-бромбутан

Ізомерія вуглецевого скелета 1-хлорбутан 2-метил-1-хлорпропан

Просторова ізомерія :Стереоізомерія може виявлятися за наявності чотирьох різних заступників одного атома вуглецю (енантіомерія) або за наявності різних заступників при подвійному зв’язку, наприклад: транс-1,2-дихлоретен цис-1,2-дихлоретен

17. Питання:Галогенопохідні вуглеводнів: фізичні та хімічні властивості. Механізми реакцій нуклеофільного заміщення (sn1 і sn2) та елімінування (Е1 та Е2)

Фізичні та біологічні властивості Температури плавлення та кипіння підвищуються в ряду: R-Cl, R-Br, RI, а також при збільшенні кількості атомів вуглецю в радикалі: Залежність температури кипіння алкілгалогенідів від кількості атомів вуглецю в ланцюгу для хлор-, бром-, йодалканів Галогенопохідні є гідрофобними речовинами : вони погано розчиняються у воді та добре розчиняються у неполярних гідрофобних розчинниках. Багато галогенопохідних використовуються як хороші розчинники. Наприклад, хлористий метилен (CH2Cl2), хлороформ (CHCl3), чотирихлористий вуглець (CCl4) використовуються для розчинення олій, жирів, ефірних олій.

Хімічні властивості Реакції нуклеофільного заміщення Атоми галогенів досить рухливі і можуть заміщатися під дією різноманітних нуклеофілів, що використовується для синтезу різноманітних похідних:

Механізм реакцій нуклеофільного заміщенняУ разі вторинних та первинних алкілгалогенідів, як правило, реакція йде як бимолекулярне нуклеофільне заміщення SN2: SN2 реакції є синхронними процесами — нуклеофіл (в даному випадку OH-) атакує атом вуглецю, поступово утворюючи з ним зв’язок; одночасно з цим поступово розривається зв’язок С-Br. бромід-іон, що йде з молекули субстрату, називається групою, що йде, або нуклеофугом. У разі SN2 реакцій швидкість реакції залежить від концентрації і нуклеофіла, і субстрату: v = k [S] [Nu] v – швидкість реакції, k-константа швидкості реакції

[S] — Концентрація субстрату (тобто в даному випадку алкілгалогеніду[Nu] — Концентрація нуклеофіла

У разі третинних алкілгалогенідів нуклеофільного заміщення йде за механізмом мономолекулярного нуклеофільного заміщення SN1: трет-бутанол

трет-бутилхлорид

У разі SN1 реакцій швидкість реакції залежить від концентрації субстрату та не залежить від концентрації нуклеофіла: v = k [S] .За такими ж механізмами йдуть реакції нуклеофільного заміщення і у разі спиртів та у багатьох інших випадках.

Елімінування галогеноводородів може здійснюватися за 3 основними механізмами: E1, E2 та E1cb. Алкілгалогенід дисоціює з утворенням карбокатіону та галогенід-іону. Основа (B:) відриває від утворюється карбокатиона протон з утворенням продукту – алкену:

Механізм E1

Субстрат карбокатіон продукт

Механізм Е2.У цьому випадку відрив протона та галогенід-іону відбувається синхронно, тобто одночасно:

Фреони (хладони) — технічна назва групи насичених аліфатичних фторвмісних вуглеводнів, що застосовуються як холодоагенти, пропеленти, спінювачі, розчинники

Фізичні властивості — Безбарвні гази або рідини, без запаху. Добре розчинні у неполярних органічних розчинниках, дуже погано – у воді та полярних розчинниках. Застосування

Використовується як робоча речовина — холодоагенту в холодильних установках.

Як виштовхувальна основа у газових балончиках.

Застосовується в парфумерії та медицині для створення аерозолів.

Застосовується у пожежогасінні на небезпечних об’єктах (наприклад, електростанції, кораблі тощо)

Хімічні властивості

Фреони дуже інертні в хімічному відношенні, тому вони не горять на повітрі, не вибухонебезпечні навіть при контакті з відкритим полум’ям. Однак при нагріванні фреонів понад 250 °C утворюються дуже отруйні продукти, наприклад, фосген COCl2, який у роки першої світової війни використовувався як бойова отруйна речовина.

CFH3 фтормету

CF2H2 дифторметан

CF3H трифторметан

CF4 тетрафторметан ітд

17питанняс.загальне уявлення про галогенопохідні ароматичні вуглеводні та пестициди на їх основі. Спирти та феноли: класифікація, будова …….

АРОМАТИЧНІ ВУГЛЕВОДОРОДИ (АРЕНИ). Типовими представниками ароматичних вуглеводнів є похідні бензолу, тобто. такі карбоциклічні сполуки, в молекулах яких є особливе циклічне угруповання із шести атомів вуглецю, зване бензольним або ароматичним ядром. Загальна формула ароматичних вуглеводнів CnH2n-6.

C6Н6 соїд називається бензолом.

Феноли – похідні ароматичних вуглеводнів, у молекулах яких гідроксильна група (- ОН) безпосередньо пов’язані з атомами вуглецю в бензольному кільці.

Класифікація фенолів

Розрізняють одно-, дво-, триатомні феноли залежно від кількості ОН-груп у молекулі:

Ізомерія та номенклатура фенолів Можливі 2 типи ізомерії:

ізомерія положення заступників у бензольному кільці Будова молекули

СПИРТИ

Спиртами називають похідні вуглеводнів, що містять групу (або кілька груп) -ОН, звану гідроксильною групою або гідроксилом.

За кількістю гідроксильних груп, що містяться в молекулі, спирти діляться на одноатомні (з одним гідроксилом), двоатомні (з двома гідроксилами), триатомні (з трьома гідроксилами) та багатоатомні.

ОДНОАТОМНІ СПИРТИ

Загальна формула: CnH2n+1-OH

Найпростіші представники:

МЕТАНОЛ (деревний спирт) СН3ОН – рідина (tкіп=64,5; tпл=-98; ρ = 0,793г/см3)

Метанол СН3ОН використовують як розчинник

Етанол С2Н5ОН – вихідна сполука для одержання ацетальдегіду, оцтової кислоти

Одержання етанолу: бродіння глюкози

дріжджі C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2↑

· гідратація алкенів

CH2=CH2 + HOH t,kat-H3PO4→CH3-CH2-ОH

Властивості спиртів:

Спирти горять у кисні та на повітрі, як і вуглеводні:

2CH3OH + 3O2 t→ 2CO2 + 4H2O + Q