- Властивості алкільних галогенідів
- Точки кипіння і плавлення
- Полярність
- Потужність розчинника
- Номенклатура
- Приклад
- Отримання
- Галогенування світловим або ультрафіолетовим випромінюванням
- Додавання до алкенів гідроцидів або галогенів
- Реакції
- Нуклеофільне заміщення
- Приклади
- Усунення
- Синтез реагентів Гриньона
- Приклади
- Програми
- Розчинник
- Органічний синтез
- Фармацевтична промисловість
- Холодильні агенти
- Список літератури
У алкілгалогеніду є органічними сполуками , в яких атом вуглецю зр гібридизувати 3 ковалентно пов'язаний з галогеном (F, Cl, Br, I). З іншого погляду, зручно спростити, припустити, що вони є галокалканами; Це алкани, до яких деякі атоми Н були замінені атомами галогену.
Крім того, як вказує його назва, атоми галогену повинні бути пов'язані з алкільних групами R, щоб вважатись цим галогенідом; хоча, структурно вони можуть бути заміщеними або розгалуженими і мають ароматичні кільця, і все ще залишаються галогенідом алкілу.
Молекула 1-хлоробутану, приклад галогеніду алкілу. Джерело: Габріель Болівар.
Вище розташована молекула 1-хлоробутану, яка відповідає одному з найпростіших алкільних галогенідів. Видно, що всі його вуглеці мають одиничні зв’язки, а також мають гібридизацію sp 3 . Тому зелена сфера, що відповідає атомові Cl, пов'язана зі скелетом, отриманим з алканового бутану.
Навіть простіші приклади, ніж 1-хлоробутан, - це ті, що отримуються з газу метану: найменший вуглеводень з усіх.
Зі своєї молекули СН 4 атоми Н можуть бути замінені, тобто йодом. Якщо ви заміните H, у вас буде CH 3 I (йодометан або метил йодид). Замінивши два Н, у вас буде CH 2 I 2 (діодометан або метилен йодид). Тоді і, нарешті, Is замінюють усі Hs, що дають CHI 3 (йодоформ) і CI 4 (тетрайодид вуглецю).
Для алкільних галогенідів характерно, що вони дуже реактивні, і, маючи в електродинамічних атомах найбільше атомів в періодичній таблиці, підозрюється, що через нескінченні механізми вони здійснюють вплив на біологічні матриці.
Властивості алкільних галогенідів
Властивості цього сімейства сполук залежать від їх молекулярних структур. Однак, порівнюючи з похідними алканів, помітні відмінності можна спостерігати через простий факт наявності зв'язків CX (X = атом галогену).
Тобто зв'язки СХ відповідають за будь-яку різницю або подібність між одним або декількома алкільних галогенідами.
Для початку СН-зв’язки майже неполярні, враховуючи малу різницю електронегативності між С і Н; Навпаки, зв'язки СХ представляють собою постійний дипольний момент, оскільки галогени є більш електронегативними, ніж вуглець (особливо фтор).
З іншого боку, деякі галогени легкі (F і Cl), а інші важкі (Br і I). Їх атомні маси також формують відмінності в межах зв'язків СХ; і, в свою чергу, безпосередньо на властивості галогеніду.
Тому додавання галогенів до вуглеводню дорівнює збільшенню його полярності та молекулярної маси; це дорівнює тому, що вона стає менш летючою (до точки), менш горючою і збільшує температуру її кипіння або плавлення.
Точки кипіння і плавлення
Сказавши вище сказане, розмір і, отже, вага різних галогенів відображаються у порядку зростання:
F <Cl <Br <I
Таким чином, можна очікувати, що алкільних галогеніди, що містять атоми F, легші, ніж ті, що містять атоми Br або I.
Наприклад, деякі галогеніди, отримані з метану, вважаються:
CH 3 F <CH 3 Cl <CH 3 Br <CH 3 I
CH 2 F 2 <CH 2 Cl 2 <CH 2 Br 2 <CH 2 I 2
І так далі для інших похідних продуктів більш високого ступеня галогенації. Зверніть увагу, що порядок підтримується: галогеніди фтору легші, ніж галогеніди йоду. Не тільки це, але й їх температура кипіння та плавлення також підкоряються цьому наказу; РФ кипить при більш низьких температурах, ніж RI ( для цього випадку R = CH 3 ).
Крім того, всі ці рідини є безбарвними, оскільки електрони в своїх зв'язках CX не можуть поглинати або вивільняти фотони для транзиту інших енергетичних рівнів. Однак, коли вони важчі, вони можуть кристалізуватися і відображати кольори (як і йодоформ, CHI 3 ).
Полярність
CX зв’язки відрізняються полярністю, але у зворотному порядку, як зазначено вище:
CF> C-Cl> C-Br> CI
Тому зв'язки CF є більш полярними, ніж зв'язки CI. Будучи більш полярними, РЧ галогеніди мають тенденцію взаємодіяти через дипольно-дипольні сили. Тим часом у галогенідах RBr або RI їхні дипольні моменти слабкіші, а взаємодія, керована лондонськими дисперсійними силами, набуває більшої сили.
Потужність розчинника
Оскільки алкільні галогеніди є більш полярними, ніж алкани, з яких вони отримані, вони збільшують здатність до розчинення більшої кількості органічних сполук. Саме з цієї причини вони, як правило, є кращими розчинниками; хоча це не означає, що вони можуть витіснити алкани у всіх програмах.
Існують технічні, економічні, екологічні та критерії ефективності, щоб віддати перевагу галогенованому розчиннику над алканом.
Номенклатура
Існує два способи назвати галогенід алкілу: за його загальною назвою або за систематичною назвою (IUPAC). Загальні імена зазвичай зручніше використовувати, коли RX простий:
CHCl 3
Хлороформ: загальна назва
Метилтрихлорид або трихлорметан: назва IUPAC.
Але систематичні назви є кращими (і єдиний варіант), коли у вас є розгалужені структури. За іронією долі, загальні назви знову корисні, коли структури занадто складні (як ті, які ви побачите в останньому розділі).
Правила називання сполуки за системою IUPAC такі ж, як і для спиртів: визначається головний ланцюг, який є найдовшим або найбільш розгалуженим. Потім вуглецю перераховують, починаючи з кінця, найближчого до заступників або гілок, названих в алфавітному порядку.
Приклад
Для ілюстрації ми маємо такий приклад:
Алкилогенід як приклад номенклатури. Джерело: Габріель Болівар.
Перша гілка - це метильна група при С-4; але, оскільки існує подвійний зв’язок, він набуває більшого пріоритету над заявленим правилом. З цієї причини найдовший ланцюг починає перераховуватися праворуч на чолі з атомом вуглецю, пов'язаним з двома галогенами: Cl та Br.
З перерахуванням заступники називаються в алфавітному порядку:
1-бром-1-хлор-4-метил-2-гексен.
Отримання
Для отримання алкільних галогенідів молекули повинні бути піддані процесу галогенації; тобто включення атомів галогену до їх структур, особливо атома з вуглецевим сп 3 .
Існує два способи їх отримання або синтезу: за допомогою ультрафіолетового випромінювання через механізм вільними радикалами або за допомогою додавання гідрокислот або галогенів.
Галогенування світловим або ультрафіолетовим випромінюванням
Перший, найменш відповідний і з найгіршими показниками, полягає в опроміненні алканів ультрафіолетовим випромінюванням (hv) у присутності галогену. Наприклад, показано рівняння хлорування метану:
CH 4 + Cl 2 => CH 3 Cl + HCl (під ультрафіолетом)
CH 3 Cl + Cl 2 => CH 2 Cl 2 + HCl
CH 2 Cl 2 + Cl 2 => CHCl 3 + HCl
CHCl 3 + Cl 2 => CCl 4 + HCl
Утворюються чотири сполуки (CH 3 Cl, CH 2 Cl 2 , CHCl 3 і CCl 4 ), і тому існує суміш, яку можна піддавати фракційній перегонці. Однак цей спосіб недоцільний, і переважним є використання органічних синтезів.
Інший приклад - бромування н-гексану:
CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 + Br 2 => CH 3 (Br) CHCH 2 CH 2 CH 2 CH 3 + HBr
Знову-таки, у цій реакції використовується світло або ультрафіолетове випромінювання для сприяння утворенню вільних радикалів. Бром, як це глибока червона рідина, під час реакції знебарвлюється, спостерігаючи таким чином зміну кольору з червоного на безбарвний, коли утворюється 2-бромгексан.
Додавання до алкенів гідроцидів або галогенів
Другий спосіб отримання алкільних галогенідів складається з обробки спиртів (ROH) або алкенів (R 2 C = CR 2 ) гідрацидами. Гідрациди мають загальну формулу HX (HF, HCl, HBr і HI). Приклад буде показаний з використанням етанолу для кожного з них:
CH 3 CH 2 OH + HF => CH 3 CH 2 F + H 2 O
CH 3 CH 2 OH + HCl => CH 3 CH 2 Cl + H 2 O
CH 3 CH 2 OH + HBr => CH 3 CH 2 Br + H 2 O
CH 3 CH 2 OH + HI => CH 3 CH 2 I + H 2 O
Аналогічно, алкени можуть додавати молекули HX до своїх подвійних зв'язків, утворюючи вторинні алкільні галогеніди.
CH 2 = CH-CH 3 + HBr => BrCH 2 -CH 2 -CH 3 + CH 3 -CHBr-CH 3
Продукт BrCH 2 -CH 2 -CH 3 є 1-бромопропаном, а CH 3 -CHBr-CH 3 є 2-бромопропаном. Другий - мажоритарний продукт, тому що він є найбільшою стабільністю, тоді як перший виробляється меншою мірою, оскільки є більш нестабільним. Це тому, що CH 3 CHBrCH 3 є вторинним алкільним галогенідом.
Дуже подібне відбувається, коли те, що додають до алкену, є молекулою X 2 :
CH 2 = CH-CH 3 + Br 2 => BrCH 2 -CHBr-CH 3
Однак виходить алкіл галогенід з двома атомами брому, пов'язаними з сусідніми вуглецями; віцинальний галогенід алкілу. Якщо, з іншого боку, у вас два броми були приєднані до одного вуглецю, у вас був би гемінальний галогенід алкілу, як:
Br 2 CH-CH 2 -CH 3
Реакції
Нуклеофільне заміщення
Реактивність алкільних галогенідів заснована на крихкості або міцності зв'язку CX. Чим важчий галоген, тим слабкіше зв'язок, і тому легше він розірветься. При хімічній реакції зв'язки розриваються і утворюються нові; зв'язки CX розриваються, утворюючи зв'язок CG (G = нова група).
Більш підходящим терміном, X діє як група, що виходить, а G як вхідна група в реакції нуклеофільної заміни. Чому виникає така реакція? Оскільки X, будучи електронегативнішим, ніж вуглець, "краде" щільність електронів, залишаючи в ньому дефіцит електронів, що перекладається як позитивний частковий заряд:
C δ + -X δ-
Якщо негативний (: G - ) або нейтральний вид з парою електронів, що є в наявності (: G), здатний утворювати більш стійкий CG-зв’язок, наближається до околиць , X в кінцевому підсумку буде замінений на G. Наведене вище може бути представлено наступним рівнянням хімія:
RX +: G - => RG + X -
Чим слабкіше зв'язок CX або RX, тим більша його реакційна здатність або тенденція до заміни нуклеофільним (або нуклеофільним) агентом G; тобто любителів ядер або позитивних зарядів.
Приклади
Нижче наведена низка загальних рівнянь для нуклеофільних замін, які можуть зазнати алкільні галогеніди:
RX + OH - => ROH + X - (Спирти)
+ АБО '- => ROR ' (ефіри, синтез Вільямсона)
+ I - => RI (алкіл-йодиди)
+ CN - => RCN (нітрили)
+ R'COO - => RCOOR '(ефіри)
+ NH 3 => RNH 2 (аміни)
+ P (C 6 H 5 ) 3 => RP (C 6 H 5 ) 3 + X - (Фосфонієві солі)
+ SH - => RSH (тиоли)
З цих прикладів можна вже підозрювати, наскільки цінні алкільні галогеніди для органічних синтезів. Однією з безлічі замінників, які залишаються цитувати, є реакція Фридель-ремесла, яка використовується для «оренди» ароматичних кілець:
RX + ArH + AlCl 3 => ArR
У цій реакції Н ароматичного кільця замінюється на R-групу з RX.
Усунення
Алкилогеніди можуть вивільняти молекули HX через реакцію елімінації; конкретно, дегідрогалогенація:
R 2 CH-CXR 2 + OH - => R 2 C = CR 2 + HX
Дегідрогалогенізація, як кажуть, відбувається тому, що і H, і X втрачаються в одній молекулі HX.
Синтез реагентів Гриньона
Алкилогеніди можуть вступати в реакцію з певними металами з утворенням реагенту Гріннарда, використовуваного для додавання R-груп до інших молекул. Загальне рівняння для його синтезу таке:
RX + Mg => RMgX
Приклади
Кілька прикладів алкільних галогенідів уже згадувалося в усіх розділах. Деякі інші, прості, такі:
-Етилхлорид, CH 3 CH 2 Cl
-Ізопропілфторид, (CH 3 ) 2 CH 2 F
-2-метил-3-хлорпентан, CH 3 -CH (CH 3 ) -CHCl-CH 2 CH 3
-сексутил йодид, CH 3 CH 2 CH 2 I-CH 3
-3-бром-6-йодогептан, CH 3 -CH 2 -CHBr-CH 2 -CH 2 -CH 2 I
-3,4-дибромо-1-пентен, CH 3 -CHBr-CHBr-CH = CH 2
Програми
Розчинник
У попередніх розділах згадувалося про ємність розчинника алкільних галогенідів. Промисловість скористалася цією властивістю, використовуючи їх як очищувачі, будь-які для текстильних матеріалів, електронних компонентів або для видалення плям лаку.
Так само їх використовують як розчинники для фарб, або як органічні або жирні зразки для незліченних типів аналітичних тестів.
Органічний синтез
Алкилогеніди дуже корисні для "алкілування" ароматичних кілець, слугуючи тим самим вихідним джерелом синтезу практично всіх інших сімейств органічних сполук. Синтетично RX вважається джерелом R груп або ланцюгів, які можуть бути бажаними для включення у високоароматичні сполуки.
Фармацевтична промисловість
На початку було зазначено, що атоми галогену взаємодіють з біологічними матрицями, так що в наших організмах вони не можуть залишитися непоміченими, не викликаючи змін, позитивних чи негативних. Якщо препарат чинить позитивний вплив на організм, маючи атом галогену, цей ефект може бути або не може бути посилений.
Тоді, якщо X безпосередньо пов'язаний з вуглецем з гібридизацією sp 3 , у вас буде галогенід алкілу, а не галогеноване похідне. Деякі з таких галогенідів показані нижче в наступній серії зображень:
Феноксибензамін, ліки, яке застосовується для боротьби з артеріальним тиском у пацієнтів з феохромоцитомою. Джерело: Utent: Марк Горох.
Ізофлуран, інгаляційний анестетик. Джерело: Benjah-bmm27.
Кліндаміцин, антибіотик. Джерело: M mitcheltree.
Пімекролімус, застосовуваний для лікування атопічного дерматиту. Чи можете ви знайти атом хлору? Джерело: МаринаВладівосток.
Галомон, можливий протипухлинний засіб і галогенід алкілу з морських водоростей Portieria hornemannii, природне джерело. Джерело: Jü
Зауважте, що в цих п'яти лікарських засобах є щонайменше одна зв'язок CH 2 -X або CH-X; тобто галоген приєднується до вуглецю sp 3 .
Холодильні агенти
Відомий холодоагент Фреон-12 (CHCIF 2 ), як і інші фтороалкани або фторуглеводороди, замінив у цій функції гази аміаку та хлорфторуглеродні вуглеводи (CFC), оскільки, хоча вони є нелетучими та нетоксичними речовинами, вони руйнують озоновий шар; тоді як фреон-12, будучи більш реактивним, руйнується до досягнення таких висот.
Список літератури
- Кері Ф. (2008). Органічна хімія. (Шосте видання). Mc Graw Hill.
- Кларк Джим. (2016 р., 14 липня). Використання алкільних галогенідів. Хімія LibreTexts. Відновлено з: chem.libretexts.org
- Gál, B., Bucher, C., & Burns, NZ (2016). Хіральні алкілогеніди: Недосліджені мотиви в медицині. Морські препарати, 14 (11), 206. doi: 10.3390 / md14110206
- Алкил-Галіди. Відновлено з: chemed.chem.purdue.edu
- Паткар Прачі. (16 липня 2017 р.). Все про алкілогеніди: властивості, використання та багато іншого. Наука. Відновлено з: sciencestruck.com
- Р. Корабель. (2016). Алкил-Галіди. Відновлено: гіперфізика.фі-астр.гсу.еду
- Посібник з навчання для Розділу 9 - Алкил-Галіди
- QA Едуардо Вега Барріос. (sf). Алкилогеніди: властивості, використання та програми. [PDF. Відновлено з: cvonline.uaeh.edu.mx