- Alkilhalogenīdu īpašības
- Viršanas un kušanas punkti
- Polaritāte
- Šķīdinātāja jauda
- Nomenklatūra
- Piemērs
- Iegūšana
- Halogenēšana ar gaismas vai ultravioleto starojumu
- Hidrocīdu vai halogēnu pievienošana alkēniem
- Reakcijas
- Nukleofīla aizvietošana
- Piemēri
- Likvidēšana
- Grinarda reaģentu sintēze
- Piemēri
- Lietojumprogrammas
- Šķīdinātājs
- Organiskā sintēze
- Farmaceitiskā rūpniecība
- Aukstumaģenti
- Atsauces
The alkilhalogenīdiem ir organiski savienojumi, kurā oglekļa atoms sp hibridizē 3 ir kovalenti saistīta ar halogēna atomu (F, Cl, Br, I). No cita viedokļa ir ērti vienkāršot, pieņemot, ka tie ir haloalkāni; Tie ir alkāni, pie kuriem daži H atomi ir aizstāti ar halogēna atomiem.
Kā norāda tā nosaukums, halogēna atomiem jābūt saistītiem ar alkilgrupām R, lai tos uzskatītu par šāda veida halogenīdiem; lai arī strukturāli tie var būt aizvietoti vai sazaroti, un ar aromātiskiem gredzeniem, un tie joprojām ir alkilhalogēna atomi.
1-hlorbutāna molekula, alkilhalogenīda piemērs. Avots: Gabriel Bolívar.
Augšpusē ir 1-hlorbutāna molekula, kas atbilst vienam no vienkāršākajiem alkilhalogenīdiem. Var redzēt, ka visiem tā oglekļiem ir vienas saites, un tiem ir arī sp 3 hibridizācija . Tāpēc zaļā sfēra, kas atbilst Cl atomam, ir saistīta ar skeletu, kas iegūts no alkāna butāna.
Pat vienkāršāki piemēri nekā 1-hlorbutāns ir tie, kas iegūti no metāna gāzes: mazākais ogļūdeņradis no visiem.
No tās CH 4 molekulas H atomus var aizstāt, tas ir, ar jodu. Ja jūs aizvietojat H, jums būs CH 3 I (jodmetāns vai metiljodīds). Aizvietojot divus H, jums būs CH 2 I 2 (dijodmetāns vai metilēnjodīds). Pēc tam Is aizvieto visus H, kas dod CHI 3 (jodoformu) un CI 4 (oglekļa tetrajodīdu).
Alkilhalogenīdiem ir raksturīga ļoti reaģējoša reakcija, un, ņemot vērā periodiski tabulā visvairāk elektronegatīvo atomu, tiek uzskatīts, ka ar bezgalīgu mehānismu palīdzību tie ietekmē bioloģiskās matricas.
Alkilhalogenīdu īpašības
Šīs savienojumu grupas īpašības ir atkarīgas no to molekulārajām struktūrām. Tomēr, salīdzinot ar tā atvasinātajiem alkāniem, ievērojamas atšķirības var izraisīt vienkāršs fakts, ka ir CX saites (X = halogēna atoms).
Tas ir, CX saites ir atbildīgas par visām atšķirībām vai līdzībām starp vienu vai vairākiem alkilhalogenīdiem.
Sākumā CH saites ir gandrīz apolāras, ņemot vērā nelielo elektronegativitātes starpību starp C un H; Turpretī CX saites rada pastāvīgu dipola momentu, jo halogēni ir vairāk elektronegatīvi nekā ogleklis (īpaši fluors).
No otras puses, daži halogēni ir gaiši (F un Cl), bet citi ir smagi (Br un I). To atomu masas arī veido atšķirības CX saitēs; un, savukārt, tieši uz halogenīdu īpašībām.
Tāpēc halogēnu pievienošana ogļūdeņražam ir vienāda ar tā polaritātes un molekulmasas palielināšanu; tas ir vienāds ar to, ka tas ir mazāk gaistošs (līdz punktam), mazāk uzliesmojošs un palielina tā viršanas vai kušanas temperatūru.
Viršanas un kušanas punkti
Ievērojot iepriekš teikto, dažādu halogēnu izmēri un tāpēc svars tiek parādīti pieaugošā secībā:
F <Cl <Br <I
Tādējādi var sagaidīt, ka alkilhalogenīdi, kas satur F atomus, ir vieglāki nekā tie, kas satur Br vai I atomus.
Piemēram, tiek uzskatīti daži halogenīdi, kas iegūti no metāna:
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
Un tā tālāk pārējiem atvasinājumiem ar augstāku halogenēšanas pakāpi. Ņemiet vērā, ka kārtība tiek uzturēta: fluora halogenīdi ir vieglāki nekā joda halogenīdi. Ne tikai tas, bet arī to viršanas un kušanas punkti arī ievēro šo kārtību; RF vārās zemākā temperatūrā nekā RI ( šajā gadījumā R = CH 3 ).
Tāpat visi šie šķidrumi ir bezkrāsaini, jo elektroni to CX saitēs nespēj absorbēt vai atbrīvot fotonus, lai pārvadītu citus enerģijas līmeņus. Tomēr, tā kā tie kļūst smagāki, tie var izkristalizēties un parādīt krāsas (tāpat kā jodoforms, CHI 3 ).
Polaritāte
CX obligācijas atšķiras pēc polaritātes, bet apgrieztā secībā, kā minēts iepriekš:
CF> C-Cl> C-Br> CI
Tāpēc CF obligācijas ir daudz polārākas nekā CI obligācijas. Tā kā RF halogēniem ir vairāk polāru, tiem ir tendence mijiedarboties caur dipola-dipola spēkiem. Tikmēr RBr vai RI halogenīdos to dipola momenti ir vājāki, un mijiedarbība, kuru regulē Londonas izkliedes spēki, iegūst lielāku spēku.
Šķīdinātāja jauda
Tā kā alkilhalogenīdi ir daudz polārāki nekā alkāni, no kuriem tie ir iegūti, tie palielina spēju izšķīdināt lielāku skaitu organisko savienojumu. Tieši šī iemesla dēļ tie mēdz būt labāki šķīdinātāji; lai gan tas nenozīmē, ka tie var aizstāt alkānus visos lietojumos.
Ir tehniski, ekonomiski, ekoloģiski un veiktspējas kritēriji, lai priekšroku dod halogēnam šķīdinātājam, nevis alkānam.
Nomenklatūra
Alkilhalogenīdu var nosaukt divos veidos: pēc tā vispārpieņemtā nosaukuma vai sistemātiskā nosaukuma (IUPAC). Parasti vārdus ir ērtāk izmantot gadījumos, kad RX ir vienkāršs:
CHCl 3
Hloroforma: parastais nosaukums
Metiltrichlorīds vai trihlormetāns: IUPAC nosaukums.
Bet sistemātiski nosaukumi ir vēlami (un vienīgais variants), ja jums ir sazarotas struktūras. Ironiski, ka parastie nosaukumi atkal noder, ja struktūras ir pārāk sarežģītas (piemēram, tās, kuras redzēsit pēdējā sadaļā).
Noteikumi par savienojuma nosaukšanu saskaņā ar IUPAC sistēmu ir tādi paši kā spirtiem: tiek identificēta galvenā ķēde, kas ir garākā vai visvairāk sazarotā. Pēc tam oglekli uzskaita, sākot ar galu, kas ir vistuvāk aizvietotājiem vai zariem, nosaukti alfabēta secībā.
Piemērs
Lai ilustrētu, mums ir šāds piemērs:
Alkilhalogenīds kā nomenklatūras piemērs. Avots: Gabriel Bolívar.
Pirmais atzars ir metilgrupa pie C-4; bet, tā kā pastāv dubultā saite, tā iegūst augstāku prioritāti salīdzinājumā ar noteikto noteikumu. Šī iemesla dēļ no labās puses sāk uzskaitīt garāko ķēdi, kuru vada oglekļa atoms, kas savienots ar diviem halogēniem: Cl un Br.
Ar uzskaitījumu aizvietotāji tiek nosaukti alfabēta secībā:
1-brom-1-hlor-4-metil-2-heksēns.
Iegūšana
Lai iegūtu alkilhalogenīdus, molekulām jāveic halogenēšanas process; tas ir, halogēna atomu iekļaušana savās struktūrās, jo īpaši atoms ar oglekļa sp 3 .
To iegūšanai vai sintezēšanai ir divas metodes: izmantojot ultravioleto starojumu caur mehānismu, ko veido brīvie radikāļi, vai pievienojot ūdeņraža skābes vai halogēnus.
Halogenēšana ar gaismas vai ultravioleto starojumu
Pirmais, vispiemērotākais un ar visnelabvēlīgāko sniegumu, ir alkānu apstarošana ar ultravioleto starojumu (hv) halogēna klātbūtnē. Piemēram, parādīti metāna hlorēšanas vienādojumi:
CH 4 + Cl 2 => CH 3 Cl + HCl (ultravioletā apgaismojumā)
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
Četri savienojumi (CH 3 Cl, CH 2 Cl 2 , CHCl 3 un CCL 4 ) ir izveidotas, un tāpēc ir maisījums, kas var tikt pakļauti frakcionēti destilējot. Tomēr šī metode ir nepraktiska, un priekšroka tiek dota organisko sintēžu izmantošanai.
Vēl viens piemērs ir n-heksāna bromēšana:
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
Atkal šajā reakcijā tiek izmantots vieglais vai ultravioletais starojums, lai veicinātu brīvo radikāļu veidošanos. Broms, tā kā tas ir dziļi sarkans šķidrums, reaģējot, mainās krāsa, tādējādi novērojot krāsas maiņu no sarkanas uz bezkrāsainu, kad veidojas 2-bromheksāns.
Hidrocīdu vai halogēnu pievienošana alkēniem
Otrā iegūšanas metode alkilhalogenīdiem sastāv no ārstējošo spirtu (Roh) vai alkēnus (R 2 C = CR 2 ) ar hydracids. Hidracīdiem ir vispārējā formula HX (HF, HCl, HBr un HI). Tiks parādīts piemērs, izmantojot katru no tiem etanolu:
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
Tāpat alkēni divkāršajām saitēm var pievienot HX molekulas, veidojot sekundārus alkilhalogenīdus.
CH 2 = CH-CH 3 + HBr => BrCH 2 -CH 2 CH 3 + CH 3 -CHBr-CH 3
Produkts BrCH 2 -CH 2 CH 3 ir 1-bromproprānu, un CH 3 -CHBr-CH 3 ir 2-bromproprānu. Otrais ir lielākais produkts, jo tas ir visstabilākais, savukārt pirmais tiek ražots mazākā mērā, jo tas ir nestabilāks. Tas ir tāpēc, CH 3 CHBrCH 3 ir sekundārs alkilgrupa halogenīds.
Ļoti līdzīgi notiek tad, ja alkenam pievieno X 2 molekulu :
CH 2 = CH-CH 3 + Br 2 => BrCH 2 -CHBr-CH 3
Tomēr alkilhalogenīdu iegūst ar diviem broma atomiem, kas saistīti ar blakus esošajiem oglekļa atomiem; vicināls alkilhalogenīds. Ja, no otras puses, jums būtu divi bromi, kas piestiprināti pie vienas un tās pašas oglekļa, tad jums būtu tāds gemināla alkilhalogenīds:
Br 2 CH-CH 2 CH 3
Reakcijas
Nukleofīla aizvietošana
Alkilhalogenīdu reaģētspējas pamatā ir CX saites trauslums vai stiprums. Jo smagāks ir halogēns, jo vājāka ir saite, un tāpēc vieglāk to saplīst. Ķīmiskajā reakcijā saites tiek sadalītas un veidojas jaunas; CX saites tiek sadalītas, veidojot CG obligāciju (G = jauna grupa).
Pareizāk izsakoties, X darbojas kā aizejošā grupa, un G kā ienākošā grupa nukleofīlas aizvietošanas reakcijā. Kāpēc notiek šī reakcija? Tā kā X, būdams vairāk elektronegatīvs nekā ogleklis, "nozog" elektronu blīvumu, atstājot tajā elektronu deficītu, kas pārvēršas par pozitīvu daļēju lādiņu:
C δ + -X δ-
Ja ap apkārtni svārstās negatīva (: G - ) vai neitrāla suga ar pieejamo elektronu pāri (: G), kas spēj veidot stabilāku CG saiti, X galu galā aizstās ar G. Iepriekšminēto var attēlot ar šādu vienādojumu ķīmija:
RX +: G - => RG + X -
Jo vājāka ir CX vai RX saite, jo lielāka ir tās reaktivitāte vai tendence aizstāt ar nukleofīlo (vai nukleofīlo) līdzekli G; tas ir, kodolu vai pozitīvu lādiņu cienītājiem.
Piemēri
Zemāk ir virkne vispārīgu vienādojumu nukleofīlajām aizvietām, kuras var veikt alkilhalogenīdi:
RX + OH - => ROH + X - (spirti)
+ VAI '- => ROR ' (ēteri, Viljamsona sintēze)
+ I - => RI (alkiljodīdi)
+ CN - => RCN (nitrili)
+ R'COO - => RCOOR '(esteri)
+ NH 3 => RNH 2 (Amines)
+ P (C 6 H 5 ) 3 => RP (C 6 H 5 ) 3 + X - (fosfonija sāļi)
+ SH - => RSH (tioli)
No šiem piemēriem jau var aizdomāties, cik vērtīgi alkilhalogenīdi ir organiskām sintēzēm. Viens no daudzajiem aizvietojumiem, kas vēl bija jāpiemin, ir Friedel Crafts reakcija, ko izmantoja aromātisko gredzenu "īrēšanai":
RX + ArH + AlCl 3 => ArR
Šajā reakcijā aromātiskā gredzena H tiek aizstāts ar R grupu no RX.
Likvidēšana
Alkilhalogenīdi var atbrīvot HX molekulas, izmantojot eliminēšanas reakciju; konkrēti, dehidrohalogenēšana:
R 2 CH-CXR 2 + OH - => R 2 C = CR 2 + HX
Dehidrohalogenizācija notiek tāpēc, ka vienā un tajā pašā HX molekulā tiek zaudēti gan H, gan X.
Grinarda reaģentu sintēze
Alkilhalogenīdi var reaģēt ar noteiktiem metāliem, veidojot Grinarda reaģentu, ko izmanto R grupu pievienošanai citām molekulām. Vispārīgais tās sintēzes vienādojums ir šāds:
RX + Mg => RMgX
Piemēri
Vairāki alkilhalogenīdu piemēri jau ir minēti sadaļās. Daži citi, vienkārši, ir:
Etilhlorīds, CH 3 CH 2 Cl
-Izopropil fluorīds, (CH 3 ) 2 CH 2 F
-2-metil-3-chloropentane, CH 3 -CH (CH 3 ) -CHCl-CH 2 CH 3
-secbutyl jodīds, CH 3 CH 2 CH 2 I-CH 3
-3-brom-6-iodoheptane, CH 3 CH 2 -CHBr-CH 2 CH 2 CH 2 I
-3,4-dibrom-1-pentene, CH 3 -CHBr-CHBr-CH = CH 2
Lietojumprogrammas
Šķīdinātājs
Iepriekšējās sadaļās tika pieminēta alkilhalogenīdu šķīdinātāju ietilpība. Nozare ir izmantojusi šo īpašību, lai tos izmantotu kā tīrīšanas līdzekļus tekstilmateriāliem, elektroniskām sastāvdaļām vai laku traipu tīrīšanai.
Tāpat tos izmanto kā šķīdinātājus krāsām vai organiskiem vai taukainiem paraugiem neskaitāmu veidu analītiskiem testiem.
Organiskā sintēze
Alkilhalogenīdi ir ļoti noderīgi aromātisko gredzenu "alkilēšanai", vienlaikus kalpojot par sākuma avotu praktiski visu citu organisko savienojumu ģimeņu sintēzei. Sintētiski RX tiek uzskatīts par R grupu vai ķēžu avotu, ko var vēlēties iekļaušanai ļoti aromātiskos savienojumos.
Farmaceitiskā rūpniecība
Sākumā tika minēts, ka halogēna atomi mijiedarbojas ar bioloģiskajām matricām, tāpēc mūsu organismos tie nevar palikt nepamanīti, neradot pozitīvas vai negatīvas izmaiņas. Ja zāles pozitīvi ietekmē ķermeni, ja tām ir halogēna atoms, šī iedarbība var būt palielināta.
Tad, ja X ir tieši saistīts ar oglekli ar sp 3 hibridizāciju , jums būs alkilhalogenīds, nevis halogenēts atvasinājums. Daži no šādiem halogenīdiem ir parādīti zemāk šādās attēlu sērijās:
Fenoksibenzamīns, zāles, ko lieto asinsspiediena apkarošanai pacientiem ar feohromocitomu. Avots: Utent: Marks Pea.
Izoflurāns, inhalācijas anestēzijas līdzeklis. Avots: Benjah-bmm27.
Klindamicīns, antibiotika. Avots: M mitcheltree.
Pimekrolims, ko lieto atopiskā dermatīta ārstēšanai. Vai jūs varat atrast hlora atomu? Avots: MarinaVladivostok.
Halomons, iespējams pretaudzēju līdzeklis un alkilhalogenīds no jūras aļģēm Portieria hornemannii, dabisks avots. Avots: Jü
Jāņem vērā, ka šīm piecām narkotikām ir vismaz viens CH 2 -X vai CH-X saite ; tas ir, halogēns ir piestiprināts pie sp 3 oglekļa .
Aukstumaģenti
Slavenais dzesēšanas šķidrums Freon-12 (CHCIF 2 ), tāpat kā citi fluoroalkāni vai fluorogļūdeņraži, šajā funkcijā aizstāja amonjaka gāzes un hlorfluorogļūdeņražus (CFC), jo, kaut arī tie ir gaistošas un netoksiskas vielas, tie iznīcina ozona slāni; savukārt Freons-12, būdams reaktīvāks, tiek iznīcināts pirms šāda augstuma sasniegšanas.
Atsauces
- Carey F. (2008). Organiskā ķīmija. (Sestais izdevums). Mc Graw Hill.
- Klarks Džims. (2016, 14. jūlijs). Alkilhalogenīdu lietojumi. Ķīmija LibreTexts. Atgūts no: chem.libretexts.org
- Gál, B., Bucher, C., & Burns, NZ (2016). Chiral alkilhalogenīdi: nepietiekami izpētīti motīvi medicīnā. Jūras narkotikas, 14 (11), 206. doi: 10.3390 / md14110206
- Alkilhalogenīdi. Atgūts no: chemed.chem.purdue.edu
- Patkar Prachi. (2017. gada 16. jūlijs). Viss par alkilhalogenīdiem: īpašības, lietojumi un vēl daudz vairāk. Zinātne Struck. Atgūts no: sciencestruck.com
- R. Kuģis. (2016). Alkilhalogenīdi. Atgūts no: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
- Mācību rokasgrāmata 9. nodaļai - Alkilhalogenīdi I. Atgūts no: cactus.dixie.edu
- QA Eduardo Vega Barrios. (sf). Alkilhalogenīdi: īpašības, lietojums un pielietojums. [PDF. Atgūts no: cvonline.uaeh.edu.mx