Галогенпроизводные углеводородов


Галогенпроизводные углеводородов
Галогенпроизводными называются производные углеводородов, в которых один или несколько атомов водорода заменены атомами галогенов (фтор-, хлор-, бром-, йодопроизводные). По числу атомов галогена, содержащихся в молекуле, их подразделяют на моно-, ди-, тризамещенные и т.д. В зависимости от природы углеводородного радикала галогенпроизводные делятся на:
алифатические СН3СН2Br - бромэтан
алициклические ароматические.
F


хлорциклогексан
фторбензол
Cl



Номенклатура и изомерия
1 2 3
CH3

При составлении названий алифатических галогенсодержащих соединений цифрой указывают положение галогена, называют его, а затем называют главную углеродную цепь, нумеруя с того конца, ближе к которому находится атом галогена.
1- йодпропан

I

СН3СН2СН2I CH3CCH3
2-иод-2- метилпропан
При составлении названий алициклических и ароматических галогенпроизводных за родоначальную структуру принимает карбоцикл.
1,4-дихлорбензол
1,2-дихлорбензол
хлорбензол

Cl

Cl
/
Cl

Cl


Структурная изомерия галогенпроизводных зависит от изомерии углеродной цепи и положения галогена. Например, бромбутан имеет четыре изомера.
4 3 2 1 4 3 2 1
СН3СН2СН2СН2 СН3СН2СНСН3
2-бромбутан
1-бромбутан
СН3
3 2 1
1 2 3
Br Br
СН3ССН2 СН3ССН3
2-бром-2метил-пропан

1-бром-2метил-пропан
Br Br
Способы получения
Исходными веществами могут служить углеводороды, спирты, альдегиды, кетоны.
Получение из углеводородов
Взаимодействие галогенов с алканами (реакция замещения)
h
хлорметан
CH4+Cl2CH3Cl+HCl
Взаимодействие галогенов с циклоалканами (реакция замещения)
h
Cl

+ Cl2 + HCl
хлорциклогексан
циклогексан

Взаимодействие галогенов с алкенами и алкинами (реакции присоединения)
3 2 1
CH3CH=CH2+I2CH3CHCH2
1,2-дийодпропан
пропен

I I
Взаимодействие галогенов с аренами (реакции замещения)
AlCl3, t0
хлорбензол
бензол
Cl

+ Cl2 + HCl
Для гомологов реакция происходит двумя путями в зависимости от условий.
1 2
СН2BrСН3
/
h
СН2СН3
/


1-бром-1фенилэтан
+ Br2
-HBr
С2Н5
/

С2Н5
/
\
Br
FeBr3
1-бром-4-этилбензол
1-бром-2-этилбензол
/
Br
или

5. Взаимодействие галогенводородов с алкенами и аминами (реакции присоединения). Cl Cl
HCl HCl
СН3ССН СН3С=СН2 СН3ССН3
2,2-дихлорпроран
2-хлорпропен

Cl
6. Получение из спиртов
а) взаимодействие с галогеноводородами
H2SO4(конц)
СН3СН2ОН+HBr СН3СН2Br + H2O
этанол
болмэтан

H2SO4(конц) связывает воду.
б) взаимодействие с галогенидами фосфора (III) и (V).
3СН3СН2СН + PI3 3 СН3СН2I + H3PO4
этанол
йодэтан

СН3ОН + PCl5 CH3Cl + HCl + POCl3
метанол
хлорметан

1-хлорпропан
тионилхлорид
Пропанол-1
в) СН3СН2СН2ОН + SOCl2 СН3СН2СН2Cl + HCl + SO2
7. Получение из альдегидов и кетонов
О
∕∕
СН3С + PCl5 СН3СН2Cl2 + POCl3
1,1-дихлорэтан
\
ацетальдегид
Н
Br
1 2 3
I
СН3ССН3+PBr5 CH3CCH3 + POBr3

2,2 дибромпропан
O Br
Физические свойства
По числу атомов углерода:
низшие – газы или жидкости
средние – жидкости
высшие – жидкости или твердые
При одинаковых радикалах температуры кипения возрастают в ряду фтор-, хлор-, бром-, йодзамещенные. Хлориды легче воды, бромиды и йодиды тяжелее воды. Низшие галогенпроизводные не растворимы в воде, растворяются в органических растворителях, токсичны, обладают наркотическим действием.
Фторпроизводные отличаются от других галогенпроизводных. Фторуглероды (углеводороды, в молекулах которых все атомы водорода замещены на фтор) устойчивы, не горючи и нетоксичны. Соединения, содержащие атомы фтора и хлора одновременно, называют фреонами. Они используются в качестве хладоагентов (холодильники, кондиционеры).
Для качественного обнаружения хлор- и бромпроизводных их вносят на медной проволоке в пламя горелки, пламя окрашивается в зеленый цвет. Это метод используется в органическом и фармацевтическом анализе.
Химические свойства
Связь С – Hal полярна, т.к. галогены являются более электроотрицательными элементами, чем атом углерода.
Взаимодействие со щелочами
С2Н5CH2 Br + KOH CH3CH2OH + KBr
этанол
бромэтан

Взаимодействие со спиртами
C2H5OH + CH3 I HI + C2H5OCH3
этанол
метилэтилоаый эфир
йодметан

Взаимодействие с аммиаком -NH3
Бромид пропиламмония
NH3 + СН3СН2СН2Br [C3H7 NH3]Br C3H7 NH2
пропиламин
бромпропан
-NH4Br
Взаимодействие с солями циановодородной кислоты
2H2O
цианид
калия
СН3СН2Br + KCN СН3СН2CN СН3СН2COOH
Пропановая кислота
пропанолнитрил
бромэтан
-KBr-NH4Br
Эта реакция позволяет изменить углеродную цепь.
Реакция дегидрогалогенирования
RCHCHR1 + KOH RCH=CHR1 + KHAl + H2O
алкен
I
галогеналкан
H HAl
4 3 2 1 спиртовой р-р
СН3СН2CHСН3 + КОН СН3 СН=СНСН3
бутан
-KCl,-H2O
2хлорбутан
Cl
Правило Зайцева – атом водорода отщепляется от наименее гидрогенизированного атома углерода (отС-3, а не от С-1).
Реакции ароматических галогенпроизводных
Галогенарены не вступают в большинство химических реакций, характерных галогенпроизводных.
Cl

ОН


3000С, 150атм.
+ КОН + KCl
Хлорбензол конц.
Br

фенол
Br

\
SO3H
Br


4-бромбензол-
сульфокислота
2-бромбензол-
сульфокислота
конц

HSO3
\
SO3H
+H2SO4 +
- Н2О
Отдельные представители
Хлорэтан – C2H5Cl – в обычных условиях газ, при t 120С – бесцветная жидкость, огнеопасна. При попадании на кожу быстро испаряется, вызывает резкое охлаждение и понижение чувствительности кожи. Используется для местной анестезии, при травмах.
2-бром – 1,1,1-трифтор-2-хлорэтан (фторотан) – CF3CHClBr –бесцветная жидкость (tкип=510С), не горюч, наркотик, применяется для наркоза.
Тетрахлорметан (СCl4) – бесцветная жидкость, тяжелее воды. Не горюч, при соприкосновении с огнем легко испаряется, пары стелются над поверхностью пламени и ограничивают доступ кислорода, на этом основано использование CCl4 в огнетушителях.
Дифтордихлорметан CF2Cl2 – летучий газ (tкип= -300С), не горюч, не ядовит, не вызывает коррозии металлов, не меет запаха, термостоек до 5500С, применяется как хладоагент (фреон).
Хлорэтилен (винилхлорид) СН2=СНCl – при обычных условиях газ, получают из ацетилена
СН СН + HCl CH2=CH

Cl
Легко полимеризуется: n(CH2=CH) (CH2CH)n

ClCl
поливинилхлорид

Применяется для изоляционных материалов, искусственной кожи, пленок, грампластинок.
Трихлорметан СНCl3 (хлороформ) – бесцветная тяжелая жидкость со сладковатым удушливым запахом, обладает наркотическим действием, впервые был применен для наркоза Н.И. Пироговым в 1848г. На свету под действием кислорода воздуха разлагается с образованием фосгена – высокотоксичного вещества.
O
[O] [O]
CHCl3 Cl CCl CO2 + Cl2
фосген
хлороморм
-HCl
Трийодметан (йодоформ) CHI3 – твердое вещество с резким запахом, не растворим в воде, плохо растворим в спирте, растворяется в эфире. Применяется как антисептик.

Приложенные файлы


Добавить комментарий