Галогеноалкани

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Галоге́ноалка́ни, алкі́лгалогені́ди — органічні сполуки, що є результатом заміщення атомів Гідрогену у молекулах алканів (насичених вуглеводнів) на атоми галогенів — Флуор, Хлор, Бром, Йод[1].

Галогеноалкани широко використовуються як розчинники, холодоагенти (технічна назва фреони).

Номенклатура[ред.ред. код]

Згідно номенклатури органічних сполук IUPAC галогеноалкани іменуються за допомогою додавання до назви основного карбонового ланцюга префіксів флуоро-, хлоро-, бромо- йодо- із зазначанням місця їхнього розташування. Для позначення наявності кількох однакових галогенних замісників префікси доповнюють грецькими числівниковими приставками ди-, три-, тетра- і т.д. У випадку наявність кількох різних замісників вони перераховуються у назві сполуки за абеткою (не беручи до уваги можливу наявність числівників).

Альтернативна, радикально-замісникова номенклатура передбачає однослівний запис назви вуглеводневого радикала та галогеніду.

Фізичні властивості[ред.ред. код]

Галогенопохідні метану (окрім йодометану) є безбарвними газами, нижчі представники галогеноалканів — безбарвні рідини із солодкуватим запахом.

Попри те, що галогеноалкани є полярними сполуками, вони нерозчинні у воді — ймовірно через те, що не утворюють водневих зв'язків. Вони розчинні у більшості органічних розчинників, розчиняють жири.

Густина 1-галогенопохідних алканів, г/мл[2][3]
Алкан Галоген
Флуор Хлор Бром Йод
Етан 0,5446[4] 0,7182 0,8902 1,4604 1,9357
н-Пропан 0,493[5] 0,7596[6] 0,8899 1,3537 1,7489
н-Бутан 0,573[5] 0,7789 0,8857 1,2758 1,6452
н-Пентан 0,6262 0,7907 0,8820 1,2182 1,5161
н-Декан 0,7266[7] 0,8194 0,8696 1,0702 1,2546

При введенні у молекули алканів атомів Хлору, Брому і Йоду спостерігається зростання густини та температури кипіння, при чому ці значення збільшуються відповідно до атомного номера галогену — так, йодопохідні є значно важчими за інші аналоги. Так само ці значення збільшуються при введенні і кількох галогенів:

Речовина CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4
Темп. кипіння,  °C -24 40 61 77

На противагу цьому у флуороалканів дані тенденції мають слабковиражений характер або ж відсутні зовсім: наприклад, заміщення атомів Хлору на Флуор у хлороалканах призводить до різкого падіння температури кипіння. Це явище пов'язують із їхніми надто слабкими міжмолекулярними взаємодіями.

Речовина CH3F CH2F2 CHF3 CF4
Темп. кипіння,  °C -78 -52 -83 -128

Отримання[ред.ред. код]

З алканів[ред.ред. код]

Флуорування алканів фтором є надзвичано енергійним процесом і веде до повного заміщення атомів H, керування реакцією практично неможливе:

Можливе проведення флуорування при пропусканні вихідних речовин над кобальтовим або срібним каталізатором (який згодом регенерують фтором):

Хлорування і бромування алканів є доцільним лише для нижчих представників. Воно проходить за радикальним механізмом:

Отримання йодоалканів прямим йодуванням неможливе.

Зі спиртів[ред.ред. код]

Спирти легко взаємодіють із галогеноводнями, утворюючи відповідний галогеноалкан і воду:

Даний тип реакцій має значне поширення як у лабораторній практиці, так і у промислових масштабах. Однак він застосовується здебільшого для йодо- і бромопохідних, оскільки реакція із хлороводнем проходить доволі важко, а із фтороводнем не відбувається взагалі.

Із ненасичених вуглеводів[ред.ред. код]

Синтез галогенопохідних можливий шляхом приєднання галогеноводнів за ненасиченими зв'язками:

Реакційна здатність галогеноводнів знижується у ряді HI > HBr > HCl > HF.

Для отримання дизаміщених сполук проводиться реакція безпосереднього приєднання галогенів до алкенів або галогеноводнів до алкінів:

Тетрагалогеніди отримують з алкінів:

З карбонільних сполук[ред.ред. код]

Гемінальні дигалогенопохідні отримують при обробці кетонів та альдегідів галогенідами фосфору або сірки (PBr3, SF4, SOCl2):

Реакції обміну[ред.ред. код]

Оскільки флуоропохідні важко отримати безпосередньо, їх синтезують з інших галогеноалканів реакцією обміну:

Реакцією обміну можна отримувати йодопохідні:

Хімічні властивості[ред.ред. код]

Хімічні властивості галогеноалканів більшою мірою визначаються полярністю зв'язку Карбон—галоген, яка знижується зі зниженням атомного номера галогену.

Для цього класу сполук характерними є реакції нуклеофільного заміщення. Вони протікають із легким заміщенням атома галогену, що дає змогу приєднувати до алкільної частини найрізноманітніші функціональні групи:

діетиловому етері)

Галогеноалкани беруть участь у реакціях елімінування. Наприклад, при обробці трет-бутилброміду лугами відбувається дегідрогалогенування:

За реакцією Вюрца вони є основою для подовження карбонових ланцюгів:

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

  1. Галоген Астат не приєднується до органічних сполук.
  2. При температурі 20 °C.
  3. CRC Handbook of Chemistry and Physics / Lide, D. R., editor. — 86th. — Boca Raton (FL) : CRC Press, 2005. — 2656 p. — ISBN 0-8493-0486-5. (англ.)
  4. При температурі 89 °C.
  5. а б При температурі 25 °C і тиску менше 1 атм.
  6. При тиску менше 1 атм.
  7. При температурі 25 °C.

Джерела[ред.ред. код]

  • Bajzer, William X., Kim, Yung K. Fluorine Compounds, Organic // Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. — 4th. — New York : John Wiley & Sons, 2004. — P. 266. — ISBN 978-0-471-48517-9. — DOI:10.1002/0471238961.0914201802011026.a01. (англ.)
  • Günter Siegemund et al. Fluorine Compounds, Organic // Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. — 6th. — Weinheim : Wiley-VCH, 2005. — DOI:10.1002/14356007.a11_349. (англ.)
  • Травень В. Ф. Органическая химия. Учебник для вузов. — М. : ИКЦ «Академкнига», 2004. — Т. 1. — С. 478. — ISBN 5-94628-068-6. (рос.)
  • Чирва В. Я., Ярмолюк С. М., Толкачова Н. В., Земляков О. Є. Органічна хімія. — Львів : БаК, 2009. — 996 с. — ISBN 966-7065-87-4.
  • Ластухін Ю. О., Воронов С. А. Органічна хімія. — 3-є. — Львів : Центр Європи, 2006. — 864 с. — ISBN 966-7022-19-6.