Галогеновихідні вуглеводні (органічні галогеніди).
Химия

Галогеновихідні вуглеводні (органічні галогеніди).


Питання 1.1 Галогеновиробні вуглеводні (органічні галогеніди)

Галогенопохідними вуглеводнів називаються сполуки, що мають загальну формулу R-Haln., де Hal — F, Cl, Br, J.; n ≥ 1;
R-органічний радикал будь-якої структури.

Назви галогенопохідних вуглеводнів по наукової номенклатурі (IUPAC) виробляють від назв відповідних вуглеводнів з додаванням як приставку назви галогену та цифри, що вказує його положення у вуглецевому ланцюзі. Атом вуглецю, пов’язаний з галогеном, має отримати найменший номер:

clip_image001clip_image001[1]clip_image0021CH32CH-3CH24CH3 CH3-CH-CH-CH2Br

Cl CH3 CH3

2-хлорбутан 1-бром-2,3-диметилбутан

за раціональної номенклатури назви галогенопохідних вуглеводнів будуються з назв алкільних радикалів з додаванням як прикметник назв галогену:

clip_image001[2]CH3-CH2-CH-CH3 CH3-CH2-F

J

йодистий вторбутил фтористий етил

Залежно від того, в якому гібридному стані знаходиться вуглець, пов’язаний з галогеном, всі відомі моногалогенопохідні вуглеводнів ділять на три групи:

а) ЗSp3 -Hal

До цієї групи відносяться моно-, ді- та полігалогеновиробні алканів та циклоалканів, наприклад:

CH3-Cl

хлорметан (хлористий метил)

clip_image003clip_image004H2C – CH-Cl

CH2

хлорциклопропан (хлористий циклопропіл)

Для галогенопохідних вуглеводнів характерні всі типи ізомерії, відомі для раніше вивчених класів сполук:

— за будовою вуглецевого скелета,

— за положенням галогену,

— геометрична,

— Просторова,

— Оптична.

Реакційна здатність галогенопохідних вуглеводнів багато в чому визначається поляризацією та полярністю зв’язку C-Hal.

Під поляризацією розуміють здатність зовнішніх електронних оболонок атомів зазнавати деформації під впливом зовнішнього електромагнітного поля. У загальному вигляді поляризується зв’язок C-Hal змінюється наступним чином:

RJ > R-Br > R-Cl > RF

Енергія зв’язку С-Hal змінюється у ряді:

D(C F) > D(C Cl) > D(C Br) > D(C J)

Моногалогенпохідні мають значні дипольні моменти, що свідчить про полярність зв’язку С-Hal. Це пов’язано з вищою електронегативністю атомів галогенів у порівнянні з вуглецевими атомами:

clip_image006

Неподілені пари електронів на атомах галогенів надають молекулі галогенвуглеводнів слабкі електронодонорні властивості, які збільшуються в ряді:

RJ > RBr > RCl > RF

Реакції нуклеофільного заміщення – найбільш типове коло реакцій, у яких галогенвуглеводні виступають як субстрати. Результатом цих реакцій є заміщення галогену на інший атом або групу, які або безпосередньо виступають у ролі нуклеофільного реагенту, або входять до його складу як фрагмент.

Найбільш типовими реакціями нуклеофільного заміщення галогеналканів та інших галогенпохідних є:

а) реакції гідролізу

RHal + H2O ® ROH + HHal

RHal + NaOH ® ROH + NaHal

б) реакції освіти простих ефірів (реакція Вільямсона)

RHal + R`ONa ® ROR` + NaHal

в) синтез складних ефірів

R1Hal + RCOONa ® RCOOR1 + NaHal

г) амоноліз

RHal + 2NH3® RNH2 + NH4Hal

д) синтез нітросполук і нітритів

clip_image008

е) синтез нітрилів і ізонітрилів

clip_image010

ж) синтез тіолів і сульфідів

RHal + NaSH ® RSH + NaHal

RHal+R1SNa ® RSR1 + NaHal

2RHal + Na2S ® RSR + 2NaHal

з) синтез фосфорорганічних з’єднань

clip_image012

(CH3)2PH + CH3CH2Br + NaOH ® (CH3)2PCH2CH3 + NaBr + H2O

диметилетилфосфін

clip_image014

і) синтез вуглеводнів на основі Mg-органічних з’єднань

RMgHal + RHal ® RR + MgHal2

до) заміщення галогену на галоген

RX + NaY ® RY + NaY

(Докладніше методи отримання галогеналканів)

З наведених реакцій можна бачити, що реакції нуклеофільного заміщення можуть служити методом утворення зв’язків С–С, С–О, С–S, C–N, C–P та C–Hal.

Алкілгалогеніди використовують і як алкілуючі агенти (в сполуку вводиться алкільна група). У присутності каталізатора AlCl3 бензол алкілується, якщо в молекулі алкілхлориду є два або більше атома Hal, то він виступає в ролі центру, що об’єднує кілька бензольних кілець

Два атоми Hal, розташовані у сусідніх атомів вуглецю, відкривають додаткові можливості для синтезу. При дії металевого Zn на такі сполуки у спиртовому середовищі утворюються подвійні або потрійні зв’язки (залежно кількості Hal в молекулі):

BrCH2CH2Br + Zn ® CH2=CH2 + ZnBr2

Br2CHCHBr2 + Zn ® CHºCH+ZnBr2

Якщо атоми Hal приєднані до віддалених атомів, цикл замикається:

BrCH2CH2 CH2CH2Br + Zn ® CH2CH2 CH2CH2 + ZnBr2

На відміну від цинку, металевий натрій може взаємодіяти і з сполуками, що містять тільки один Hal, при цьому він подвоює органічні групи (реакція Вюрца). Якщо реакції беруть участь різні алкілгалогеніди, то здвоюються як однакові, і різні групи R:

clip_image016

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *