DomovKemijaALKIL HALOGENIDI: LASTNOSTI, PROIZVODNJA, PRIMERI - KEMIJA - 2026
ALKIL HALOGENIDI: LASTNOSTI, PROIZVODNJA, PRIMERI - KEMIJA - 2026
Kemija

ALKIL HALOGENIDI: LASTNOSTI, PROIZVODNJA, PRIMERI - KEMIJA - 2026

Anonim

V alkil halogenidi so organske spojine, pri kateri je atom ogljika sp hibridiziran 3 kovalentno vezan na halogena (F, Cl, Br, J). Z druge perspektive je poenostavljeno domnevati, da gre za haloalkane; To so alkani, katerim so nekateri H-atomi nadomestili atome halogena.

Kot že samo ime pove, morajo biti atomi halogena povezani z alkilnimi skupinami, R, da se šteje za to vrsto halogena; čeprav so lahko strukturno substituirani ali razvejeni in imajo aromatične obroče in še vedno ostajajo alkil halogenid.

1-Klorobutanska molekula, primer alkil halogenida. Vir: Gabriel Bolívar.

Zgoraj je molekula 1-klorobutana, ki ustreza enemu najpreprostejših alkilnih halidov. Vidimo, da imajo vsi njegovi ogljiki enojne vezi in imajo tudi sp 3 hibridizacijo . Zato je zelena krogla, ki ustreza atomu Cl, povezana s okostjem, pridobljenim iz alkan-butana.

Še enostavnejši primeri kot 1-klorobutan so primeri, pridobljeni iz plina metana: najmanjši ogljikovodik od vseh.

Od CH 4 molekuli , lahko H-atomov nadomesti s tem, da je jod. Če nadomestimo z H, morate CH 3 I (jodometan ali metil jodid). S substitucijo dve H, morate CH 2 I 2 (dijodometana ali metilensko jodid). Nato in končno, je nadomestiti vse HS dajejo CHI 3 (z jodom) in CI 4 (ogljikov tetrajodid).

Za alkilne halogenide je značilno, da so zelo reaktivni, in ker imajo v periodični tabeli najbolj elektronegativne atome, obstaja sum, da s pomočjo neskončnih mehanizmov vplivajo na biološke matrike.

Lastnosti alkil halogenidov

Lastnosti te družine spojin so odvisne od njihovih molekulskih struktur. Vendar pa lahko v primerjavi s tistimi pridobljenimi alkani opazimo razlike, ki jih povzroča preprosto dejstvo CX vezi (X = atom halogena).

To pomeni, da so CX vezi odgovorne za vsako razliko ali podobnost med enim ali več alkil halogenidi.

Za začetek so CH vezi skoraj apolarne, glede na majhno razliko elektronegativnosti med C in H; Po drugi strani pa CX vezi predstavljajo stalni dipolni moment, saj so halogeni bolj elektronegativni kot ogljik (zlasti fluor).

Po drugi strani so nekateri halogeni lahki (F in Cl), drugi pa težki (Br in I). Njihove atomske mase prav tako oblikujejo razlike znotraj CX vezi; in neposredno na lastnosti halogenida.

Zato je dodajanje halogena ogljikovodiku enako povečanju njegove polarnosti in molekulske mase; enako je, če je manj hlapna (do točke), manj vnetljiva in povečate njene vrelišča ali tališča.

Vrelišča in tališča

Glede na zgoraj navedeno se velikost in s tem teža različnih halogenov prikazujeta v naraščajočem vrstnem redu:

F <Cl <Br <I

Tako lahko pričakujemo, da bodo alkilni halogenidi, ki vsebujejo atome F, lažji od tistih, ki vsebujejo atome Br ali I.

Na primer, nekateri halogenidi, pridobljeni iz metana, so upoštevani:

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

In tako naprej pri drugih derivatih izdelka višje stopnje halogeniranja. Upoštevajte, da je vrstni red ohranjen: fluori halogenidi so lažji od halogenidov. Ne samo to, ampak tudi njihova vrelišča in tališča veljajo za to zapoved; RF vre pri nižjih temperaturah od RI (R = CH 3 , v tem primeru).

Prav tako so vse te tekočine brezbarvne, saj elektroni v svojih CX vezavah ne morejo absorbirati ali sprostiti fotonov za prehod na druge ravni energije. Ko postanejo težji, pa lahko kristalizirajo in prikažejo barve (kot iodoform, CHI 3 ).

Polarnost

CX vezi se razlikujejo polarnosti, vendar v obratnem vrstnem redu kot zgoraj:

CF> C-Cl> C-Br> CI

Zato so CF-obveznice bolj polarne kot CI-vezi. Ker so RF halogeni bolj polarni, medsebojno delujejo prek dipol-dipolnih sil. Medtem, v halidih RBr ali RI so njihovi dipolni trenutki šibkejši in interakcije, ki jih upravljajo londonske disperzijske sile, dobivajo večjo moč.

Moč topil

Ker so alkil halogenidi polarnejši od alkanov, iz katerih so pridobljeni, povečujejo sposobnost raztapljanja večjega števila organskih spojin. Zaradi tega so ponavadi boljša topila; čeprav to ne pomeni, da lahko izpodrinejo alkane v vseh aplikacijah.

Obstajajo tehnična, ekonomska, ekološka merila in merila učinkovitosti, ki dajejo prednost halogeniranom topilu nad alkanom.

Nomenklatura

Obstajata dva načina za poimenovanje alkil halogenida: po njegovem skupnem imenu ali po sistematičnem imenu (IUPAC). Običajna imena so običajno bolj priročna za uporabo, če je RX preprost:

CHCl 3

Kloroform: splošno ime

Metil triklorid ali triklorometan: ime IUPAC.

Toda sistematična imena so zaželena (in edina možnost), če imate razvejene strukture. Ironično je, da so običajna imena spet koristna, kadar so strukture preveč zapletene (kot tiste, ki jih boste videli v zadnjem razdelku).

Pravila za poimenovanje spojine po sistemu IUPAC so enaka kot za alkohole: prepoznana je glavna veriga, ki je najdaljša ali najbolj razvejana. Ogljiki so nato navedeni od konca, ki je najbližje substituentom ali vejam, poimenovanih po abecednem vrstnem redu.

Primer

Za ponazoritev imamo naslednji primer:

Alkil halogenid kot primer nomenklature. Vir: Gabriel Bolívar.

Prva veja je metilna skupina na C-4; vendar, ker obstaja dvojna vez, ima prednost pred navedenim pravilom. Zaradi tega se z desne začne naštevati najdaljša veriga, ki jo vodi ogljikov atom, povezan z dvema halogenoma: Cl in Br.

S naštevanjem so nadomestki poimenovani po abecednem vrstnem redu:

1-bromo-1-kloro-4-metil-2-heksen.

Pridobitev

Da dobimo alkil halogenide, je treba molekule podvrgniti postopku halogeniranja; to pomeni, da vključitev halogene atome v svoje strukture, zlasti atom z sp ogljikovim 3 .

Obstajata dve metodi za njihovo pridobivanje ali sintezo: z ultravijoličnim sevanjem prek mehanizma s pomočjo prostih radikalov ali z dodatkom hidrokislin ali halogenov.

Halogeniranje s svetlobo ali ultravijoličnim sevanjem

Prva, najmanj primerna in z najslabšo zmogljivostjo je sestavljena iz obsevanja alkanov z ultravijoličnim sevanjem (hv) v prisotnosti halogena. Na primer, prikazane so enačbe za kloriranje metana:

CH 4 + Cl 2 => CH 3 Cl + HCI (pod ultravijolično svetlobo)

CH 3 Cl + Cl 2 => CH 2 Cl 2 + HCI

CH 2 Cl 2 + Cl 2 => CHCl 3 + HCI

CHCl 3 + Cl 2 => CCI 4 + HCI

Štirje spojine (CH 3 Cl, CH 2 Cl 2 , CHCl 3 in CCI 4 ) tvorjena in zato je zmes, ki jo lahko izpostavimo frakcionirni destilaciji. Vendar je ta metoda nepraktična, zato je prednostna uporaba organskih sintez.

Drug primer je bromiranje n-heksana:

CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 + Br 2 => CH 3 (Br) CH-CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 + HBr

Spet se v tej reakciji uporablja svetloba ali ultravijolično sevanje za pospeševanje tvorbe prostih radikalov. Brom, kot je rdeča rdeča tekočina, ob reagiranju razbarva, s čimer opazimo spremembo barve iz rdeče v brezbarvno, ko nastane 2-bromoheksan.

Alkeni dodajajo hidrokside ali halogene

Drugi način pridobivanja alkilhalogenidov je obdelava alkoholov (ROH) ali alkenov (R 2 C = CR 2 ) s hydracids. Hidracidi imajo splošno formulo HX (HF, HCl, HBr in HI). Za vsak od njih bo prikazan primer uporabe etanola:

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

Prav tako lahko alkeni v svoje dvojne vezi dodajo molekule HX in tvorijo sekundarne alkilne halogenide.

CH 2 = CH-CH 3 + HBr => BrCH 2 CH 2 CH 3 + CH 3 -CHBr-CH 3

Produkt BrCH 2 CH 2 CH 3 je 1-bromopropan in CH 3 -CHBr-CH 3 je 2-bromopropan. Drugi je večinski izdelek, ker je tisti z največjo stabilnostjo, prvi pa v manjši meri, ker je bolj nestabilen. To je zato, ker CH 3 CHBrCH 3 je sekundarni alkil halid.

Zelo podobno se zgodi, ko se alkenu doda molekula X 2 :

CH 2 = CH-CH 3 + Br 2 => BrCH 2 -CHBr-CH 3

Vendar pa dobimo alkil halogenid z dvema atoma broma, vezanima na sosednje ogljike; vicinalni alkil halogenid. Če bi imeli dve bromi pritrjeni na isti ogljik, bi imeli geminalni alkil halogenid, kot je sledeče:

Br 2 CH-CH 2 CH 3

Reakcije

Nukleofilna substitucija

Reaktivnost alkil halogenidov temelji na krhkosti ali trdnosti CX vezi. Čim težji je halogen, šibkejša je vez, zato se lažje razbije. V kemijski reakciji se vezi razbijejo in nastanejo nove; CX vezi so pretrgane, da nastane CG vez (G = nova skupina).

Primerneje, X deluje kot odhajajoča skupina, G pa kot vstopajoča skupina v reakciji nukleofilne substitucije. Zakaj pride do te reakcije? Ker je X, ki je bolj elektronegativen od ogljika, "ukradel" gostoto elektronov, tako da ima primanjkljaj elektronov, kar pomeni kot pozitiven delni naboj:

C δ + -X δ-

Če negativna (: G - ) ali nevtralna vrsta, ki ima na voljo par elektronov (: G), ki lahko tvori bolj stabilno CG vez, obkroži bližino , bo X na koncu nadomeščen z G. Zgoraj lahko predstavimo z naslednjo enačbo kemija:

RX +: G - => RG + X -

Čim šibkejša je CX ali RX vez, tem večja je njegova reaktivnost ali težnja, da jo nadomestimo nukleofilno (ali nukleofilno) sredstvo G; torej ljubitelji jeder ali pozitivnih nabojev.

Primeri

Spodaj je vrsta splošnih enačb za nukleofilne substitucije, ki jih lahko izvajajo alkilni halogenidi:

RX + OH - => ROH + X - (Alkoholi)

+ ALI '- => ROR ' (etri, Williamsonova sinteza)

+ I - => RI (Alkil jodidi)

+ CN - => RCN (nitril)

+ R'COO - => RCOOR '(estri)

+ NH 3 => RNH 2 (Amini)

+ P (C 6 H 5 ) 3 => RP (Ci 6 H 5 ) 3 + X - (fosfonijev soli)

+ SH - => RSH (tioli)

Iz teh primerov je že mogoče sumiti, kako dragoceni so alkilni halogenidi za organske sinteze. Ena od številnih nadomestkov, ki jih je treba navesti, je reakcija Friedel Crafts, ki se uporablja za "izposojo" aromatičnih obročev:

RX + ArH + AlCl 3 => ArR

V tej reakciji H iz aromatičnega obroča nadomesti R skupina iz RX.

Odprava

Alkil halogenidi lahko sprostijo molekule HX z izločilno reakcijo; posebej dehidrohalogenacija:

R 2 CH-CXR 2 + OH - => R 2 C = CR 2 + HX

Dehidrohalogenacija naj bi se zgodila, ker sta tako H kot X izgubljena v isti molekuli HX.

Sinteza Grignardovih reagentov

Alkilni halogenidi lahko reagirajo z določenimi kovinami in tvorijo Grignardov reagent, ki se uporablja za dodajanje R skupin drugim molekulam. Splošna enačba za njeno sintezo je naslednja:

RX + Mg => RMgX

Primeri

V vseh delih je bilo že omenjenih več primerov alkilnih halogenidov. Nekateri drugi, preprosti, so:

Etil klorid, CH 3 CH 2 Cl

Izopropil fluorid, (CH 3 ) 2 CH 2 F

-2-metil-3-chloropentane CH 3 -CH (CH 3 ) CHC-CH 2 CH 3

-secbutyl jodid, CH 3 CH 2 CH 2 I-CH 3

-3-bromo-6-iodoheptane CH 3 CH 2 -CHBr-CH 2 CH 2 CH 2 I

-3,4-dibromo-1-penten, CH 3 -CHBr-CHBr-CH = CH 2

Prijave

Topilo

V prejšnjih razdelkih je bila omenjena zmogljivost topila alkil halogenidov. Industrija je izkoristila to lastnost in jih uporabila kot čistila, bodisi za tekstilne materiale, elektronske komponente ali za odstranjevanje madežev laka.

Prav tako se uporabljajo kot topila za barve ali za organska ali mastna vzorca za nešteto analitičnih testov.

Organska sinteza

Alkil halogenidi so zelo uporabni za "alkiliranje" aromatičnih obročev, hkrati pa služijo kot izhodiščni vir za sintezo praktično vseh drugih družin organskih spojin. Sintetično RX velja za vir R skupin ali verig, ki so morda zaželeni za vgradnjo v zelo aromatične spojine.

Farmacevtska industrija

Na začetku je bilo omenjeno, da atomi halogena vplivajo na biološke matrike, tako da v naših organizmih ne morejo ostati neopaženi, ne da bi pri tem nastali sprememba, pozitivna ali negativna. Če zdravilo pozitivno vpliva na telo, ima atom halogena ta učinek lahko ali ne.

Potem, če je X neposredno vezan na ogljik, s sp 3 hibridizacijo , boste imeli alkil halid in ni halogenirana derivata. Nekateri takšni halogenidi so prikazani spodaj v naslednjih serijah slik:

Fenoksibenzamin, zdravilo, ki se uporablja za boj proti krvnemu tlaku pri bolnikih s feokromocitomom. Vir: Utent: Mark Pea.

Izofluran, inhalacijski anestetik. Vir: Benjah-bmm27.

Kindamicin, antibiotik. Vir: M mitcheltree.

Pimekrolimus, ki se uporablja za zdravljenje atopijskega dermatitisa. Lahko najdete atom klora? Vir: MarinaVladivostok.

Halomon, možno protitumorsko sredstvo in alkil halogenid iz morskih alg Portieria hornemannii, naravni vir. Vir: Jü

Upoštevajte, da je v teh petih zdravil vsaj en CH 2 -X ali CH-X vez ; to pomeni, da je halogen vezan na sp 3 ogljiku .

Hladilna sredstva

Znani hladilni agent Freon-12 (CHCIF 2 ) je tako kot drugi fluoroalkani ali fluoroogljikovodiki v tej funkciji zamenjal amoniak pline in klorofluoroogljikovodike (CFC), ker kljub temu da so nehlapne in nestrupene snovi, uničijo ozonsko plast; medtem ko je Freon-12, ki je bolj reaktiven, uničen, preden doseže takšne višine.

Reference

  1. Carey F. (2008). Organska kemija. (Šesta izdaja). Mc Graw Hill.
  2. Clark Jim. (2016, 14. julij). Uporaba alkilnih halidov. Kemija LibreTexts. Pridobljeno: chem.libretexts.org
  3. Gál, B., Bucher, C., & Burns, NZ (2016). Kiralni alkilni halogenidi: neraziskani motivi v medicini. Morske droge, 14 (11), 206. doi: 10.3390 / md14110206
  4. Alkilni halogeni. Pridobljeno: chemed.chem.purdue.edu
  5. Patkar Prači. (16. julij 2017). Vse o Alkil halogenidih: lastnosti, uporabe in še veliko več. Znanstveni struk. Pridobljeno: sciencestruck.com
  6. R. Ladja. (2016). Alkilni halogeni. Pridobljeno: hiperfizika.fi-astr.gsu.edu
  7. Navodila za učenje za poglavje 9 - Alkil halogenidi I. Pridobljeno iz: cactus.dixie.edu
  8. QA Eduardo Vega Barrios. (sf). Alkil halogenidi: lastnosti, uporabe in aplikacije. [PDF. Pridobljeno: cvonline.uaeh.edu.mx
Kemija

Izbira urednika

Ulice kolonialnih mest in njihove legende (Mehika)

Mehiški koledar: izvor, vrste, dnevi in ​​meseci koledarja

Azteški koledar: zgodovina, opis, pomen, gradiva

Calpulli: Poreklo, značilnosti in pravna organizacija

Črne majice (Italija, 1923): Poreklo, zgodovina in ideologija

Kampanja La Breña: predhodniki, vzroki in posledice