- Својства алкил халогенида
- Тачке кључања и талишта
- Поларитет
- Снага растварача
- Номенклатура
- Пример
- Прибављање
- Халогенација светлосним или ултраљубичастим зрачењем
- Додавање хидроксида или халогена у алкене
- Реакције
- Нуклеофилна супституција
- Примери
- Елиминација
- Синтеза Григнардових реагенса
- Примери
- Апликације
- Растварач
- Органска синтеза
- Фармацеутска индустрија
- Расхладна средства
- Референце
У алкил халогениди су органска једињења у којима је атом угљеника сп хибридизује 3 ковалентно везан за халоген (Ф, Цл, Бр, И). Из друге перспективе, погодно је, поједностављено, претпоставити да су халоалкани; Ово су алкани којима су неки Х атоми замењени атомима халогена.
Такође, као што му име каже, атоми халогена морају бити повезани са алкил групама, Р, да би се сматрали овом врстом халогенида; иако, у структури могу да буду супституисани или разгранати и имају ароматичне прстенове, и даље остају алкил халогенид.
Молекул 1-хлоробутана, пример алкил халогенида. Извор: Габриел Боливар.
Изнад је молекула 1-хлоробутана, који одговара једном од најједноставнијих алкил халогенида. Може се видети да сви њени угљеника имају једнокреветне везе, а такође имају сп 3 хибридизацију . Стога је зелена сфера, која одговара атому Цл, повезана са костром изведеним из алкан-бутана.
Чак и једноставнији примери од 1-хлоробутана су они који су добијени из метана: најмањи угљоводоници од свих.
Од свог ЦХ 4 молекула , Х атома могу бити замењени, односно јод. Ако замени Х, имаћете ЦХ 3 И (јодометаном или метил јодид). Заменом два Х, имаћете ЦХ 2 И 2 (дијодометан или метилен јодид). Онда и коначно, Да ли је заменити све ХС дају ЦХИ 3 (јодоформ), и ЦИ 4 (угљен тетраиодиде).
Карактеристично је да алкилни халогениди делују врло реактивно и пошто имају највише електронегативних атома у периодичној табели, сумња се да кроз бескрајне механизме утичу на биолошке матрице.
Својства алкил халогенида
Својства ове породице једињења зависе од њихових молекуларних структура. Међутим, у поређењу са онима његових изведених алкана, могу се приметити значајне разлике проузроковане једноставном чињеницом постојања ЦКС веза (Кс = атом халогена).
Односно, ЦКС везе су одговорне за било какву разлику или сличност једног или више алкил халогенида.
За почетак, ЦХ везе су скоро аполарне, с обзиром на малу електронегативностну разлику између Ц и Х; Супротно томе, ЦКС везе представљају трајни диполни тренутак, јер су халогени електронегативнији од угљеника (нарочито флуора).
Са друге стране, неки халогени су лаки (Ф и Цл), док су други тешки (Бр и И). Њихове атомске масе такође обликују разлике унутар ЦКС веза; а заузврат директно на својства халида.
Стога је додавање халогена у угљоводоницу једнако повећању његове поларности и молекуларне масе; једнака је томе што је чини мање испарљивом (до тачке), мање запаљивом и повећавањем тачке кључања или топљења.
Тачке кључања и талишта
Рекавши горе наведено, величина и самим тим тежина различитих халогена приказани су у све већем редослиједу:
Ф <Цл <Бр <И
Стога се може очекивати да ће алкил халогениди који садрже Ф атоме бити лакши од оних који садрже Бр или И атоме.
На пример, сматрају се неки халогениди добијени од метана:
ЦХ 3 Ф <ЦХ 3 Цл <ЦХ 3 бр <ЦХ 3 И
ЦХ 2 Ф 2 <ЦХ 2 Цл 2 <ЦХ 2 бр 2 <ЦХ 2 И 2
И тако даље за остале деривате производа високог степена халогенизације. Имајте на уму да се редослед одржава: халогениди флуора су лакши од халогенида јода. Не само то, већ и њихове тачке кључања и талишта такође поштују ову наредбу; РФ кључа на нижим температурама него РИ (Р = ЦХ 3 , за овај случај).
Исто тако, све те течности су безбојне, јер електрони у својим ЦКС везама не могу апсорбирати или ослобађати фотоне да би пролазили кроз друге енергетске нивое. Међутим, како постају тежи, могу кристализирати и приказати боје (као што је и јодни облик, ЦХИ 3 ).
Поларитет
ЦКС везе се разликују поларитетом, али обрнутим редоследом као што је горе:
ЦФ> Ц-Цл> Ц-Бр> ЦИ
Стога су ЦФ обвезнице поларније од ЦИ веза. Будући да су поларнији, РФ халогениди имају тенденцију да комуницирају преко дипол-диполних сила. У међувремену, у халидима РБр или РИ њихови диполни моменти су слабији и интеракције које управљају лондонским дисперзионим снагама добијају већу снагу.
Снага растварача
Пошто су алкил халогениди поларнији од алкана из којих су добијени, то повећава њихову способност растварања већег броја органских једињења. Из тог разлога су они бољи растварачи; иако, то не значи да они могу заменити алкане у свим апликацијама.
Постоје технички, економски, еколошки критеријуми и критеријуми перформанси за преферирање халогенираног растварача над алканом.
Номенклатура
Постоје два начина за именовање алкил халогенида: његовим уобичајеним именом или систематским називом (ИУПАЦ). Уобичајена имена су обично погоднија за употребу када је РКС једноставан:
ЦХЦл 3
Хлороформ: уобичајени назив
Метил трихлорид или трихлорометан: назив ИУПАЦ.
Али систематска имена су пожељнија (и једина опција) када имате разгранате структуре. Иронично је да су уобичајена имена опет корисна када су структуре превише компликоване (попут оних које ћете видети у последњем одељку).
Правила за именовање једињења према ИУПАЦ систему су иста као и за алкохоле: идентификован је главни ланац, који је најдужи или највише разгранат. Затим су наведени угљени угљенични листићи почевши од краја најближе супституентима или гранама, абецедним редом.
Пример
За илустрацију, имамо следећи пример:
Алкил халогенид као пример номенклатуре. Извор: Габриел Боливар.
Прва грана је метил група у Ц-4; али како постоји двострука веза, она добија већи приоритет у односу на наведено правило. Из тог разлога, најдужи ланац почиње да се наводи са десне стране, на челу са угљениковим атомом повезаним са два халогена: Цл и Бр.
Са набрајањем, супституенти се називају абецедним редом:
1-бромо-1-хлоро-4-метил-2-хексен.
Прибављање
Да би се добили алкил халогениди, молекули се морају подвргнути процесу халогенирања; односно инкорпорирање атома халогена у њихове структуре, посебно атом са угљен сп 3 .
Постоје две методе за њихово добијање или синтезу: помоћу ултраљубичастог зрачења кроз механизам слободних радикала или додавањем хидро киселина или халогена.
Халогенација светлосним или ултраљубичастим зрачењем
Прва, најмање одговарајућа и са најгорим перформансама, састоји се у зрачењу алкана ултраљубичастим зрачењем (хв) у присуству халогена. На пример, приказане су једначине за хлорирање метана:
ЦХ 4 + Цл 2 => ЦХ 3 Цл + ХЦл (под ултраљубичастим светлом)
ЦХ 3 Цл + Цл 2 => ЦХ 2 Цл 2 + ХЦл
ЦХ 2 Цл 2 + Цл 2 => ЦХЦл 3 + ХЦл
ЦХЦ 3 + Цл 2 => ЦЦл 4 + ХЦл
Четири Једињења (ЦХ 3 Цл, ЦХ 2 Цл 2 , ЦХЦ 3 и ЦЦл 4 ) се формирају, а стога постоји мешавина, која се може подвргнути фракционом дестилацијом. Међутим, ова метода је непрактична, па је пожељно користити органске синтезе.
Други пример је бромирање н-хексана:
ЦХ 3 ЦХ 2 ЦХ 2 ЦХ 2 ЦХ 2 ЦХ 3 + Бр 2 => ЦХ 3 (Бр) ЦХЦХ 2 ЦХ 2 ЦХ 2 ЦХ 3 + ХБр
Опет се у овој реакцији светлосно или ултраљубичасто зрачење користи да промовише стварање слободних радикала. Бром, као што је дубоко црвена течност, постаје разбарушен током реакције, посматрајући тако промену боје из црвене у безбојну када се формира 2-бромохексан.
Додавање хидроксида или халогена у алкене
Други метод за добијање алкил халида чине третирање алкохола (РОХ) или алкена (Р 2 Ц = ЦР 2 ) са хидрацидс. Хидрациди имају општу формулу ХКС (ХФ, ХЦл, ХБр и ХИ). Примјер ће бити приказан користећи етанол за сваки од њих:
ЦХ 3 ЦХ 2 ОХ + ХФ => ЦХ 3 ЦХ 2 Ф + Х 2 О
ЦХ 3 ЦХ 2 ОХ + ХЦл => ЦХ 3 ЦХ 2 Цл + Х 2 О
ЦХ 3 ЦХ 2 ОХ + ХБр => ЦХ 3 ЦХ 2 Бр + Х 2 О
ЦХ 3 ЦХ 2 ОХ + ХИ => ЦХ 3 ЦХ 2 И + Х 2 О
Исто тако, алкени могу да додају молекуле ХКС у своје двоструке везе, формирајући секундарне алкилхалогениде.
ЦХ 2 = ЦХ-ЦХ 3 + ХБр => БрЦХ 2 -ЦХ 2 -ЦХ 3 + ЦХ 3 -ЦХБр-ЦХ 3
Производ БрЦХ 2 -ЦХ 2 -ЦХ 3 је 1-бромопропан и ЦХ 3 -ЦХБр-ЦХ 3 је 2-бромопропан. Други је већински производ јер је најстабилнији, док се први производи у мањој мери јер је нестабилнији. То је зато што ЦХ 3 ЦХБрЦХ 3 је секундарна алкил халида.
Веома слично се дешава када се додаје алкену молекул Кс 2 :
ЦХ 2 = ЦХ-ЦХ 3 + Бр 2 => БрЦХ 2 -ЦХБр-ЦХ 3
Међутим, добије се алкил халогенид са два атома брома везана за суседне угљенике; вицинални алкил халогенид. Ако бисте, са друге стране, два брома била причвршћена на исти угљеник, имали бисте геминални алкил халогенид, као што је следеће:
Бр 2 ЦХ-ЦХ 2 -ЦХ 3
Реакције
Нуклеофилна супституција
Реактивност алкил халогенида заснива се на крхкости или чврстини ЦКС везе. Што је тежи халоген, слабија је веза, и самим тим се лакше разбија. У хемијској реакцији везе се прекидају и формирају се нове; ЦКС везе су прекинуте да би се формирала ЦГ веза (Г = нова група).
У погоднијим условима, Кс делује као одлазећа група, а Г као улазна група у реакцији нуклеофилне супституције. Зашто се јавља ова реакција? Зато што је Кс, више електронегативан од угљеника, „крао“ густину електрона, остављајући му дефицит електрона који се преводи као позитивни парцијални набој:
Ц δ + -Кс δ-
Ако негативна (: Г - ) или неутрална врста са паром доступних електрона (: Г), способна да формира стабилнију ЦГ везу, окружује близину , Кс ће на крају бити замењен Г. Горе наведено може се представити следећом једначином хемија:
РКС +: Г - => РГ + Кс -
Што је слабија ЦКС или РКС веза, већа је њена реактивност или тенденција да буде замењена нуклеофилним (или нуклеофилним) агенсом Г; то јест, љубитељи језгара или позитивних набоја.
Примери
Испод је низ општих једначина за нуклеофилне супституције којима алкил халогениди могу да се подвргну:
РКС + ОХ - => РОХ + Кс - (Алкохоли)
+ ИЛИ '- => РОР ' (Етери, Виллиамсонова синтеза)
+ И - => РИ (Алкил јодиди)
+ ЦН - => РЦН (нитрил)
+ Р'ЦОО - => РЦООР '(Естери)
+ НХ 3 => РНХ 2 (Аминес)
+ П (Ц 6 Х 5 ) 3 => РП (Ц 6 Х 5 ) 3 + Кс - (фосфонијум соли)
+ СХ - => РСХ (тиоли)
Из ових примера се већ може посумњати колико су драгоцени алкил халогениди за органске синтезе. Једна од многих замјена која остаје да се цитира је она реакције Фриедел Црафтс, која се користи за "изнајмљивање" ароматичних прстенова:
РКС + АрХ + АлЦл 3 => АрР
У овој реакцији, Х ароматичног прстена је замењен са Р групом из РКС.
Елиминација
Алкил халогениди могу да ослободе ХКС молекуле кроз реакцију елиминације; конкретно, дехидрохалогенација:
Р 2 ЦХ-ЦКСР 2 + ОХ - => Р 2 Ц = ЦР 2 + ХКС
Каже се да дехидрохалогенација долази због тога што су и Х и Кс изгубљени у истој молекули ХКС.
Синтеза Григнардових реагенса
Алкил халогениди могу реаговати са одређеним металима да би се формирао Григнардов реагенс, који се користи за додавање Р група другим молекулама. Општа једначина за његову синтезу је следећа:
РКС + Мг => РМгКс
Примери
Неколико примјера алкил халогенида већ је споменуто у свим одјељцима. Неки други, једноставни, су:
-Етил хлорид, ЦХ 3 ЦХ 2 Цл
-Изопропил флуорид, (ЦХ 3 ) 2 ЦХ 2 Ф
-2-метил-3-цхлоропентане, ЦХ 3 -ЦХ (ЦХ 3 ) -ЦХЦл-ЦХ 2 ЦХ 3
-сецбутил јодид, ЦХ 3 ЦХ 2 ЦХ 2 И-ЦХ 3
-3-бромо-6-иодохептане, ЦХ 3 -ЦХ 2 -ЦХБр-ЦХ 2 -ЦХ 2 -ЦХ 2 И
-3,4-дибромо-1-пентен, ЦХ 3 -ЦХБр-ЦХБр-ЦХ = ЦХ 2
Апликације
Растварач
У претходним одељцима помињана је способност растварача алкил халогенида. Индустрија је искористила ову некретнину тако да их користи као средства за чишћење, било да се ради о текстилним материјалима, електронским компонентама или да уклони мрље од лака.
Исто тако, користе се као растварачи за боје или за органске или масне узорке за безброј аналитичких тестова.
Органска синтеза
Алкил халогениди су веома корисни за "алкилирање" ароматичних прстенова, док служе као почетни извор за синтезу практично свих осталих породица органских једињења. Синтетички, РКС се сматра извором Р група или ланаца, који могу бити жељени за уградњу у високо ароматична једињења.
Фармацеутска индустрија
На почетку је споменуто да атоми халогена ступају у интеракцију са биолошким матрицама, тако да у нашим организмима не могу проћи неопажено без да генеришу промене, позитивне или негативне. Ако лек има позитиван утицај на тело, имајући атом халогена, овај ефекат може или не мора да се повећа.
Онда, ако Кс је директно повезана са угљеника са сп 3 хибридизација , имаћете алкил халида, а не халогеновани дериват. Неки од таквих халида приказани су у наставку у следећим серијама слика:
Феноксибензамин, лек који се користи у борби против крвног притиска код пацијената са феокромоцитомом. Извор: Утент: Марк Пеа.
Изофлуран, анестетик за инхалацију. Извор: Бењах-бмм27.
Киндамицин, антибиотик. Извор: М митцхелтрее.
Пимекролимус, који се користи за лечење атопијског дерматитиса. Можете ли пронаћи атом хлора? Извор: МаринаВладивосток.
Халомон, могуће антитуморско средство и алкил халогенид из морске траве Портиериа хорнеманнии, природног извора. Извор: Ју
Имајте на уму да у ових пет лекова има најмање један ЦХ 2 -Кс или ЦХ-Кс бонд то јест, халоген је прикачен на сп 3 угљеника .
Расхладна средства
Познати расхладни медиј Фреон-12 (ЦХЦИФ 2 ) је, попут осталих флуороалкана или хидрофлуороугљеника, у овој функцији заменио гасове амонијака и хлорофлуоро-угљоводонике (ЦФЦ) јер, иако су неиспарљиве и неотровне материје, уништавају озонски омотач; док је Фреон-12, што је више реактиван, уништен пре него што достигне такве висине.
Референце
- Цареи Ф. (2008). Органска хемија. (Шесто издање). Мц Грав Хилл.
- Цларк Јим. (2016, 14. јула). Употребе алкил халогенида. Цхемистри ЛибреТектс. Опоравак од: цхем.либретектс.орг
- Гал, Б., Буцхер, Ц., Бурнс, НЗ (2016). Кирални алкилни халогениди: неексплодирани мотиви у медицини. Морски лекови, 14 (11), 206. дои: 10.3390 / мд14110206
- Алкил Халидес. Опоравак од: цхемед.цхем.пурдуе.еду
- Паткар Працхи. (16. јула 2017.). Све о алкилхалидима: својства, употребе и још много тога. Сциенце Струцк. Опоравило од: сциенцеструцк.цом
- Р. Схип. (2016). Алкил Халидес. Опоравак од: хиперпхисицс.пхи-астр.гсу.еду
- Водич за учење за поглавље 9 - Алкил халогениди И. опорављено од: цацтус.дикие.еду
- КА Едуардо Вега Барриос. (сф) Алкил халогениди: Својства, употреба и апликације. [ПДФ. Опоравак од: цвонлине.уаех.еду.мк