Тема: Галогенпохідні вуглеводнів

Л Е К Ц І Я № 5

План

1. Класифікація. Номенклатура. Ізомерія. Фізичні властивості.

2. Характеристика зв’язку Карбон-галоген залежно від будови радикалу та природи атома галогену.

3. Галогеноалкани. Порівняльна характеристика хлоро-, бромо- та іодо-алканів.

4. Хімічні властивості галогеноалканів. Реакції нуклеофільного заміщення (S_N): гідроліз, алкоголіз, амоноліз, взаємодія із сульфідами та ціанідами.

5. Реакції відщеплення (елімінування) характерні для галогенопохідних.

6. Дегідрогенгалогенування. Правило Зайцева. Конкурентність реакцій нуклеофільного заміщення та елімінування.

7. Галогеноарени.Реакції нуклеофільного заміщення галогену в ядрі. Вплив атома галогену на реакційну здатність бензенового ядра.

8. Ідентифікація галогенопохідних вуглеводнів.

9. Застосування окремих представників у фармації та медицині. Хлороетан. Хлороформ. Йодоформ. Тетрахлорометан. Фторотан.

Галогенпохідні вуглеводнів – це продукти заміщення у вуглеводнях одного або більше атомів Гідрогену на атом (атоми) галогену. Тобто сполука містить зв’язок С – Hal.

І. За природою вуглеводневого радикалу:

- Аліфатичні

насичені СН₃ – СН₂–Сl хлоретан, етилхлорид, хлоритий етил

ненасичені СН₂ =СН₂–Сl хлоретен, хлоретилен, вінілхлорид

- Аліциклічні

_Сl хлорциклопропан

- Ароматичні C₆Н₅–Сl хлорбензол, фенілхлорид

ІІ. За кількістю атомів галогену в молекулі:

- Моногалогенпохідні – містять 1 атом галогену СН₃ – СН₂–Сl

- дигалогенпохідні – містять 2 атоми галогену СН₂ – СН₂

| | 1,2-дихлоретан

- полігалогенпохідні Сl Сl

ІІІ. За природою атома галогену:

- фторопохідні СН₃ – СН₂–F

- хлоропохідні СН₃ – СН₂–Сl

- бромопохідні СН₃ – СН₂–Br

- йодопохідні СН₃ – СН₂–I

IV. За характером атома Карбона, з яким сполучені атоми галогену:

- первинні СН₃ – СН₂– СН₂–Сl

- вторинні СН₃ – СНСl – СН₃

- третинні СН₃ – ССl – СН₃

|

СН₃

Насичені галогенпохідні (галогеноалкани)

Моногалогенпохідні (галоїдні алкіли, галогеналкіли).

Загальна формула С_nH_2n+1-Hal.

Залежно від того, біля якого атому С знаходиться галоген (первинного, вторинного, третинного) поділяються на:

1. Первинні галогеноалкани – атом галогену сполучений з первинним атомом Карбону:

Н₃С – СН₂ – СН₂ – Hal Н₃С – СН – СН₂ - Hal

│

СН₃

2. Вторинні галогеноалкани -атом галогену сполучений з вторинним атомом Карбону:

Н₃С – СН – СН₃

│

Hal

3. Третинні галогеноалкани - атом галогену сполучений з третинним атомом Карбону:

СН₃

│

Н₃С – С – СН₃

│

Hal

Номенклатура

1. Замісникова (ІЮПАК) – назви складають аналогічно назвам відповідних вуглеводнів - назву галогенів позначають у вигляді префіксу, до якого додають назву родоначальної структури (карбонового ланцюга, циклу).

Н₃С – СН – СН₂ – СН₃

│

Cl

2-хлорбутан (вторинний хлорбутан, втор-хлорбутан)

СН₃

│ третинний хлорбутан, трет-хлорбутан, хлорізобутан

Н₃С – С – СН₃ (2-хлор-2-метилпропан)

│

Cl

2. Радикально-функціональна номенклатура – назву складають з назви вуглеводневого радикалу, зв’язаного з галогеном, та суфіксу –фторид, -хлорид, -бромід, -йодид:

Н₃С – СН₂ етилхлорид (тривіальна назва - хлористий етил)

│

Cl

СН₃

│ трет-бутилхлорид

Н₃С – С – СН₃

│

Cl

Ізомерія

1. Ізомерія карбонового скелету

Н₃С – СН – СН₂ – СН₃ 2-хлорбутан

│

Cl

СН₃

│

Н₃С – С – СН₃ 2-хлор-2-метилпропан

│

Cl

2. Ізомерія положення замісника (галогену)

Н₂С – СН₂ – СН₂ – СН₃ 1-хлорбутан

│

Cl

Н₃С – СН – СН₂ – СН₃ 2-хлорбутан

│

Cl

3. Геометрична (цис-, транс-) - для ненасичених вуглеводнів з різними замісниками при атомах С біля подвійного зв’язку:

Н Н Н Cl

C = C C = C

CH₃ Cl CH₃ H

Цис-1-хлорпропен транс-1-хлорпропен

3. Оптична (енантіомерія) – для галогеноалканів, що містять в своїй молекулі хіральний атом С:

СН₃ СН₃

│ │

H C^* Cl Cl – C^*– H

│ │

C₂H₅ C₂H₅

Методи одержання:

1. Галогенування алканів

СН₄ + Cl₂ = CHCl₃ + HCl

С₂Н₆ + Br₂ = С₂Н₅Br + HBr

2. Гідрогалогенування малих циклоалканів:

СН₂

+ HCl = СН₃ – СН₂ – СН₂ – Cl

Н₂С СН₂

3. Заміщення одного галогену іншим – взаємодія галогеноалканів з солями галогеноводневих кислот – реакція Фінкельштейна:

R – Cl + NaI = R–I + NaCl

СН₃– Cl + NaI = СН₃–І + NaCl

3. Гідрогалогенування алкенів:

Н₃С – СН = СН₂ + HCl = Н₃С – СН – СН₃

│

Cl

4. Взаємодія спиртів з галогенуючими реагентами - заміщення функціональної групи спиртів -ОН на галоген за допомогою галогенводнів, галогенідів фосфору, тіонілхлориду SOCl₂:

СН₃ОН + HCl = CH₃Cl + H₂O (найлегше заміщується гідроксогрупа біля третинного С)

CH₃OH + PCl₅ = CH₃Cl + POCl₃ + HCl

CH₃OH + PCl₃ = CH₃Cl + H₃PO₃

Фізичні властивості

Визначаються природою галогену і структурою радикалу. За звичайних умов нижчі галогеноалкани – безбарвні гази або рідини із специфічним солодкуватим запахом, середні – рідини, вищі – тверді речовини. Із збільшення атомної маси галогену і молекулярної маси радикалу збільшується Т_кип, Т_плавл і густина. У воді нерозчинні, їх густина часто більше 1, але легко розчиняються в органічних розчинниках, деякі самі є добрими розчинниками, багато з них проявляють наркотичний ефект.