- Alkyylihalogenidien ominaisuudet
- Kiehumis- ja sulamispisteet
- Vastakkaisuus
- Liuotinvoima
- nimistö
- esimerkki
- Saada
- Halogenointi valolla tai ultravioletti säteilyllä
- Vetyhappojen tai halogeenien lisääminen alkeeniin
- reaktiot
- Nukleofiilinen substituutio
- esimerkit
- eliminointi
- Grignard-reagenssien synteesi
- esimerkit
- Sovellukset
- Liuotin
- Orgaaninen synteesi
- Lääketeollisuus
- kylmäaineita
- Viitteet
Alkyylihalogenideja ovat orgaanisia yhdisteitä, joissa hiiliatomi sp hybridisoitiin 3 on kovalenttisesti sitoutunut halogeeni (F, Cl, Br, I). Toisesta näkökulmasta on kätevää yksinkertaistaa yksinkertaisesti olettaa, että ne ovat halogeenialkaaneja; Nämä ovat alkaaneja, joissa jotkut H-atomit on korvattu halogeeniatomeilla.
Lisäksi, kuten nimensä osoittaa, halogeeniatomien on oltava kytkettyinä alkyyliryhmiin R, jotta sitä voidaan pitää tämän tyyppisenä halogenidina; vaikka rakenteellisesti ne voivat olla substituoituja tai haarautuneita ja niillä voi olla aromaattisia renkaita, ja ne ovat edelleen alkyylihalogenidi.
1-klooributaanimolekyyli, esimerkki alkyylihalogenidista. Lähde: Gabriel Bolívar.
Yllä on 1-klooributaanimolekyyli, joka vastaa yhtä yksinkertaisimmista alkyylihalogenideista. Voidaan nähdä, että kaikilla sen hiileillä on yksinkertaiset sidokset ja myös sp 3 -hybridisaatio. Siksi Cl-atomia vastaava vihreä pallo on kytketty lukaaniin, joka on johdettu alkaanibutaanista.
Jopa yksinkertaisempia esimerkkejä kuin 1-klooributaani ovat metaanikaasusta johdetut esimerkit: pienin hiilivety kaikista.
Sen CH 4 -molekyylin, H-atomien voidaan korvata, että on, jodi. Jos korvaa H, sinun on CH 3 I (jodimetaania tai metyylijodidi). Korvaamalla kaksi H, sinun on CH 2 I 2 (dijodimetaania tai metyleenijodidista). Sitten ja lopuksi on korvata kaikki Hs antaa CHI 3 (jodoformi), ja CI 4 (hiili syaniinijtetrajodidi).
Alkyylihalogenideille on ominaista erittäin reaktiivinen ja koska niissä on jaksotaulukossa eniten elektronegatiivisia atomeja, epäillään, että loputtomien mekanismien kautta ne vaikuttavat biologisiin matriiseihin.
Alkyylihalogenidien ominaisuudet
Tämän yhdisteryhmän ominaisuudet riippuvat niiden molekyylirakenteista. Verrattuna sen johdettuihin alkaaniiniin, huomattavia eroja voidaan kuitenkin havaita johtuen yksinkertaisesta tosiasiasta, että niillä on CX-sidoksia (X = halogeeniatomi).
Toisin sanoen CX-sidokset ovat vastuussa mahdollisista eroista tai samankaltaisuuksista yhden tai useamman alkyylihalogenidin välillä.
Aluksi CH-sidokset ovat melkein polaarisia, kun otetaan huomioon pieni C: n ja H: n välinen elektronegatiivisuusero; Sitä vastoin CX-sidokset edustavat pysyvää dipolimomenttia, koska halogeenit ovat enemmän elektronegatiivisia kuin hiili (erityisesti fluori).
Toisaalta, jotkut halogeenit ovat kevyitä (F ja Cl), kun taas toiset ovat raskaita (Br ja I). Niiden atomimassat myös muokkaavat eroja CX-sidoksissa; ja puolestaan suoraan halogenidin ominaisuuksista.
Siksi halogeenien lisääminen hiilivetyyn on yhtä suuri kuin sen polaarisuuden ja molekyylimassan lisääminen; se tarkoittaa, että siitä tehdään vähemmän haihtuvaa (pisteeseen saakka), vähemmän syttyvää ja kasvatetaan sen kiehumis- tai sulamispisteitä.
Kiehumis- ja sulamispisteet
Edellä mainitun perusteella erilaisten halogeenien koko ja siten paino esitetään kasvavassa järjestyksessä:
F <Cl <Br <I
Siten F-atomeja sisältävien alkyylihalogenidien voidaan odottaa olevan kevyempiä kuin Br- tai I-atomeja sisältävien.
Esimerkiksi joitakin metaanista johdettuja halogenideja pidetään:
CH 3 F <CH 3: lla <CH 3 Br <CH 3 I
CH 2 F 2 <CH 2 Cl 2 <CH 2 Br 2 <CH 2 I 2
Ja niin edelleen muille johdannaistuotteille, joissa halogenoitumisaste on korkeampi. Huomaa, että järjestys säilyy: fluorihalogenidit ovat kevyempiä kuin jodihalogenidit. Tämän lisäksi myös niiden kiehumis- ja sulamispisteet noudattavat tätä järjestystä; RF kiehuu alemmissa lämpötiloissa kuin RI (R = CH 3, tässä tapauksessa).
Samoin kaikki nuo nesteet ovat värittömiä, koska elektronit niiden CX-sidoksissa eivät pysty absorboimaan tai vapauttamaan fotoneja muiden energiatasojen kuljettamiseen. Kuitenkin kun ne muuttuvat raskaammiksi, ne voivat kiteytyä ja näyttää värejä (kuten jodoform, CHI 3).
Vastakkaisuus
CX-joukkovelkakirjat eroavat polaarisuudestaan, mutta päinvastaisessa järjestyksessä kuin yllä:
CF> C-Cl> C-Br> CI
Siksi CF-sidokset ovat napaisempia kuin CI-sidokset. Koska polaarisemmat, RF-halogenidit pyrkivät vuorovaikutuksessa dipoli-dipoli-voimien kanssa. Samaan aikaan RBr- tai RI-halogenideissa niiden dipolimomentit ovat heikompia ja Lontoon dispersiovoimien hallitsemat vuorovaikutukset vahvistuvat.
Liuotinvoima
Koska alkyylihalogenidit ovat enemmän polaarisia kuin alkaanit, joista ne ovat johdettu, ne lisäävät kykyään liuottaa enemmän orgaanisia yhdisteitä. Juuri tästä syystä niillä on taipumus olla parempia liuottimia; tosin se ei tarkoita, että ne voivat korvata alkaaneja kaikissa sovelluksissa.
On olemassa teknisiä, taloudellisia, ekologisia ja suorituskykykriteerejä halogenoidun liuottimen suosimiseksi alkaaniin nähden.
nimistö
Alkyylihalogenidia voidaan nimetä kahdella tavalla: sen yleisellä nimellä tai systemaattisella nimellä (IUPAC). Yleisiä nimiä on yleensä helpompi käyttää, kun RX on yksinkertainen:
CHCI 3
Kloroformi: yleinen nimi
Metyylitrikloridi tai trikloorimetaani: IUPAC-nimi.
Mutta systemaattiset nimet ovat parempia (ja ainoa vaihtoehto), kun sinulla on haarautuneita rakenteita. Ironista kyllä, yleiset nimet ovat jälleen hyödyllisiä, kun rakenteet ovat liian monimutkaisia (kuten ne, jotka näet viimeisessä osiossa).
Säännöt yhdisteen nimeämiselle IUPAC-järjestelmän mukaan ovat samat kuin alkoholeille: tunnistetaan pääketju, mikä on pisin tai haarautunein. Hiilivedyt luetellaan sitten substituentteihin tai haaroihin lähinnä olevasta päästä, ja ne nimetään aakkosjärjestyksessä.
esimerkki
Havainnollistamiseksi meillä on seuraava esimerkki:
Alkyylihalogenidi esimerkki nimikkeistöstä. Lähde: Gabriel Bolívar.
Ensimmäinen haara on metyyliryhmä C-4: ssä; mutta koska on olemassa kaksoissidos, se saavuttaa korkeamman prioriteetin ilmoitettuun sääntöyn nähden. Tästä syystä pisin ketju alkaa luetella oikealta, jota johtaa hiiliatomi, joka on kytketty kahteen halogeeniin: Cl ja Br.
Luettelon avulla substituentit nimetään aakkosjärjestyksessä:
1-bromi-1-kloori-4-metyyli-2-hekseeni.
Saada
Alkyylihalogenidien saamiseksi molekyylit on altistettava halogenointiprosessille; että on, joissa halogeeniatomit niiden rakenteiden, erityisesti atomin hiilen sp 3.
Niiden saamiseksi tai syntetisoimiseksi on olemassa kaksi menetelmää: ultraviolettisäteilyllä vapaiden radikaalien mekanismin avulla tai lisäämällä vetyhappoja tai halogeeneja.
Halogenointi valolla tai ultravioletti säteilyllä
Ensimmäinen, vähiten sopiva ja huonoimmalla suorituskyvyllä, koostuu alkaanien säteilyttämisestä ultravioletti säteilyllä (hv) halogeenin läsnä ollessa. Esimerkiksi, metaanin kloorauksen yhtälöt esitetään:
CH 4 + CI 2 => CH 3: lla + HCI: a (ultraviolettivalossa)
CH 3: lla + CI 2 => CH 2 Cl 2 + HCI:
CH 2 Cl 2 + CI 2 => CHCI 3 + HCI:
CHCI 3 + CI 2 => CCI 4 + HCI:
Neljä yhdisteet (CH 3: lla, CH 2 Cl 2, CHCI 3 ja CCI 4) on muodostettu, ja sen vuoksi on seos, joka voidaan jakotislaus. Tämä menetelmä on kuitenkin epäkäytännöllinen, ja orgaanisten synteesien käyttö on edullista.
Toinen esimerkki on n-heksaanin bromaus:
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
Tässä reaktiossa taas käytetään valoa tai ultraviolettisäteilyä vapaiden radikaalien muodostumisen edistämiseksi. Bromi, koska se on syvänpunainen neste, väri muuttuu reagoidessaan, jolloin värimuutos muuttuu punaisesta värittömäksi, kun muodostuu 2-bromiheksaania.
Vetyhappojen tai halogeenien lisääminen alkeeniin
Toinen tapa saada alkyylihalogenidien koostuu hoitamiseksi alkoholit (ROH) tai alkeeneja (R 2 C = CR 2) kanssa hydrasideja. Hydrakoideilla on yleinen kaava HX (HF, HCl, HBr ja HI). Esimerkki esitetään käyttämällä etanolia kullekin niistä:
CH 3 CH 2 OH + HF => CH 3 CH 2 F + H 2 O
CH 3 CH 2 OH + HCI: => CH 3 CH 2: lla + 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
Samoin alkeenit voivat lisätä HX-molekyylejä kaksoissidoksisiinsa muodostaen sekundaarisia alkyylihalogenideja.
CH 2 = CH-CH 3 + HBr => BrCH 2 -CH 2 -CH 3 + CH 3 -CHBr-CH 3
Tuote BrCH 2 -CH 2 -CH 3 on 1-bromipropaania ja CH 3 -CHBr-CH 3 on 2-bromipropaania. Toinen tuote on suurin osa, koska sillä on suurin vakaus, kun taas ensimmäistä tuotetaan pienemmässä määrin, koska se on epävakaampi. Tämä johtuu siitä, CH 3 CHBrCH 3 on toissijainen alkyylihalidi.
Hyvin samanlainen tapahtuu, kun mitä lisätään alkeenin on molekyyli, X 2:
CH 2 = CH-CH 3 + Br 2 => BrCH 2 -CHBr-CH 3
Alkyylihalogenidi saadaan kuitenkin kahdella bromiatomilla, jotka ovat sitoutuneet vierekkäisiin hiileihin; vicinal alkyylihalogenidi. Jos toisaalta sinulla olisi kaksi bromia kiinnitettynä samaan hiileen, sinulla olisi geminaalialkyylihalogenidi, kuten seuraava:
Br 2 CH-CH 2 -CH 3
reaktiot
Nukleofiilinen substituutio
Alkyylihalogenidien reaktiivisuus perustuu CX-sidoksen haurauteen tai lujuuteen. Mitä raskaampi halogeeni, sitä heikompi sidos on, ja sitä helpommin se rikkoutuu. Kemiallisessa reaktiossa sidokset hajoavat ja muodostuu uusia; CX-sidokset hajoavat CG-sidoksen muodostamiseksi (G = uusi ryhmä).
Tarkemmin sanottuna X toimii poistuvana ryhmänä ja G tulevana ryhmänä nukleofiilisessä substituutioreaktiossa. Miksi tämä reaktio tapahtuu? Koska X, koska se on enemmän elektronegatiivista kuin hiili, "varastaa" elektronitiheyden ja jättää siihen elektronien alijäämän, joka kääntyy positiiviseksi osavarauksena:
C δ + -X δ-
Jos läheisyydessä ympäröi negatiivinen (: G -) tai neutraali laji, jolla on käytettävissä oleva elektronipari (: G) ja joka pystyy muodostamaan vakaamman CG-sidoksen, X lopulta korvataan G.: lla. Yllä oleva voidaan edustaa seuraavalla yhtälöllä kemia:
RX +: G - => RG + X -
Mitä heikompi CX- tai RX-sidos, sitä suurempi on sen reaktiivisuus tai taipumus korvata nukleofiilisellä (tai nukleofiilisella) aineella G; ts. ytimien tai positiivisten varausten ystävät.
esimerkit
Alla on sarja yleisiä yhtälöitä nukleofiilisille substituutioille, jotka alkyylihalogenidit voivat käydä läpi:
RX + OH - => ROH + X - (alkoholit)
+ TAI '- => ROR ' (eetterit, Williamson-synteesi)
+ I - => RI (alkyylijodidit)
+ CN - => RCN (nitriilit)
+ R'COO - => RCOOR '(esterit)
+ NH 3 => RNH 2 (Amiinit)
+ P (C 6 H 5), 3 => RP (C 6 H 5) 3 + X - (fosfoniumsuolat)
+ SH - => RSH (tiolit)
Näistä esimerkeistä voidaan jo epäillä, kuinka arvokkaita alkyylihalogenideja on orgaanisille synteeseille. Yksi monista substituutioista, jotka on vielä mainittu, on Friedel Crafts -reaktio, jota käytettiin "vuokraamaan" aromaattisia renkaita:
RX + ArH + AICI 3 => ArR
Tässä reaktiossa aromaattisen renkaan H korvataan R-ryhmällä RX: stä.
eliminointi
Alkyylihalogenidit voivat vapauttaa HX-molekyylejä eliminointireaktion kautta; erityisesti dehydrohalogenaatio:
R 2 CH-CXR 2 + OH - => R 2 C = CR 2 + HX
Dehydrohalogenaation sanotaan tapahtuvan, koska sekä H että X menetetään samassa HX-molekyylissä.
Grignard-reagenssien synteesi
Alkyylihalogenidit voivat reagoida tiettyjen metallien kanssa Grignard-reagenssin muodostamiseksi, jota käytetään R-ryhmien lisäämiseen muihin molekyyleihin. Yleinen yhtälö sen synteesille on seuraava:
RX + Mg => RMgX
esimerkit
Useita esimerkkejä alkyylihalogenideista on jo mainittu osissa. Jotkut muut yksinkertaiset ovat:
Etyyli kloridi, CH 3 CH 2: lla
Isopropyyli fluoridi, (CH 3) 2 CH 2 F
-2-metyyli-3-klooripentaani, CH 3 -CH (CH 3) CHCI-CH 2 CH 3
-secbutyl jodidi, CH 3 CH 2 CH 2 I-CH 3
-3-bromi-6-iodoheptane, CH 3 -CH 2 -CHBr-CH 2 -CH 2 -CH 2 I
-3,4-dibromi-1-penteeni, CH 3 -CHBr-CHBr-CH = CH 2
Sovellukset
Liuotin
Aikaisemmissa osioissa on mainittu alkyylihalogenidien liuotinkapasiteetti. Teollisuus on hyödyntänyt tätä ominaisuutta hyödyntääkseen niitä puhdistusaineina, joko tekstiilimateriaalien, elektronisten komponenttien tai lakkojen tahrojen poistamiseksi.
Samoin niitä käytetään liuottimina maaleissa tai orgaanisissa tai rasvaisissa näytteissä lukemattomien tyyppisten analyyttisten testien suorittamiseen.
Orgaaninen synteesi
Alkyylihalogenidit ovat erittäin hyödyllisiä "alkyloimaan" aromaattisia renkaita, samalla kun ne toimivat lähtölähteenä käytännöllisesti katsoen kaikkien muiden orgaanisten yhdisteiden perheiden synteesille. Synteettisesti RX: tä pidetään R-ryhmien tai ketjujen lähteenä, jota voidaan toivoa sisällytettäväksi erittäin aromaattisiin yhdisteisiin.
Lääketeollisuus
Alussa mainittiin, että halogeeniatomit ovat vuorovaikutuksessa biologisten matriisien kanssa, joten organismeissamme ne eivät voi jäädä huomaamatta aiheuttamatta muutosta, positiivista tai negatiivista. Jos lääkkeellä on positiivinen vaikutus kehoon, jolla on halogeeniatomi, tämä vaikutus voi olla, tai ei, olla, kasvaa.
Sitten, jos X on suoraan sidoksissa hiili sp 3 hybridisaatio, sinun on alkyylihalogenidia ja ei halogenoitu johdannainen. Jotkut sellaisista halogenideista esitetään alla seuraavissa kuvasarjoissa:
Fenoksibentsamiini, lääke, jota käytetään verenpaineen torjuntaan feokromosytoomaa sairastavilla potilailla. Lähde: Utent: Mark Pea.
Isofluraani, hengitysanestesia. Lähde: Benjah-bmm27.
Klindamysiini, antibiootti. Lähde: M mitcheltree.
Pimekrolimuusi, jota käytetään atooppisen ihottuman hoitoon. Löydätkö klooriatomin? Lähde: MarinaVladivostok.
Halomon, mahdollinen syöpälääke ja alkyylihalogenidi merilevästä Portieria hornemannii, luonnollinen lähde. Lähde: Jü
On huomattava, että nämä viisi lääkkeet on vähintään yksi CH 2 -X tai CH-X- sidos; että on, halogeeni on kiinnitetty sp 3 hiiltä.
kylmäaineita
Kuuluisa kylmäaine Freon-12 (CHCIF 2) korvasi muiden toimintojen tavoin ammoniakkikaasuja ja kloorifluorihiilivetyjä (CFC) kuten muutkin fluorialkaanit tai fluorihiilivedyt (CFC), koska vaikka ne ovat haihtuvia ja myrkyttömiä aineita, ne tuhoavat otsonikerroksen; kun taas Freon-12, koska se on reaktiivisempi, tuhoutuu ennen tällaisten korkeuksien saavuttamista.
Viitteet
- Carey F. (2008). Orgaaninen kemia. (Kuudes painos). Mc Graw Hill.
- Clark Jim. (2016, 14. heinäkuuta). Alkyylihalogenidien käyttö. Kemia LibreTexts. Palautettu osoitteesta: chem.libretexts.org
- Gál, B., Bucher, C., ja Burns, NZ (2016). Kiraaliset alkyylihalogenidit: Alhaisesti tutkittuja aiheita lääketieteessä. Merilääkkeet, 14 (11), 206. doi: 10,3390 / md14110206
- Alkyylihalogenidit. Palautettu: chemed.chem.purdue.edu
- Patkar Prachi. (16. heinäkuuta 2017). Kaikki alkyylihalogenideista: Ominaisuudet, käytöt ja paljon muuta. Science Struck. Palautettu osoitteesta: sciencestruck.com
- R. Laiva. (2016). Alkyylihalogenidit. Palautettu: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
- Luku 9 - Alkyylihalogenidit - opas I. Palautettu: cactus.dixie.edu
- QA Eduardo Vega Barrios. (SF). Alkyylihalogenidit: Ominaisuudet, käyttö ja sovellukset. [PDF. Palautettu: cvonline.uaeh.edu.mx