Галогенпроизводные углеводородов: Часть 1

Видео

Конспект

Лекция 11: "Галогенпроизводные углеводородов"

Галогенпроизводными углеводородов является класс органических соединений, содержащих в своём составе ковалентную полярную связь углерод-галоген. Ввиду большей электроотрицательности галогенов по сравнению с углеродом связь углерод-галоген поляризована в сторону атома галогена: на атоме углерода сосредоточен частичный положительный заряд \delta+ , на атоме галогена – частичный отрицательный заряд \delta- . Недостаток электронной плотности на атоме углерода, связанном с атомом галогена, обуславливает электрофильные свойства галогенпроизводных углеводородов.

Классификация галогенпроизводных углеводородов

по числу атомов галогена в составе молекулы галогепроизводного углеводорода выделяют моногалогенпроизводные, дигалогенпроизводные и полигалогенпроизводные. Дигалогениды, включающие два атома галогена у одного атома углерода, называют геминальными, а их изомеры, включающие два атома галогена у двух соседних атомов углерода, называют вицинальными.

по типу радикала, связанного с галогеном, галогенпроизводные углеводородов подразделяются на алифатические (предельные и непредельные) и ароматические.

по типу атома углерода, связанного с галогеном, галогенпроизводные углеводородов классифицируют как первичные, вторичные и третичные.

placeholder11 placeholder12 placeholder13 Номенклатура галогенпроизводных углеводородов

Существуют систематические, рациональные и тривиальные названия галогенпроизводных углеводородов. В соответствии с номенклатурой ИЮПАК, названия представителей этого класса соединений образуются из названий галогена (приставка) и углеводорода (корень). Согласно рациональной номенклатуре, галогенпроизводные алканов, или галогеналканы называют алкилгалогенидами. Дадим названия изомерным первичному, вторичному и третичному галогеналканам, с которыми мы встречались раньше:

placeholder21 placeholder22 placeholder23 Некоторые непредельные алифатические и ароматические галогенпроизводные углеводородов имеют тривиальные названия. Так, например, хлорэтен называют винилхлоридом, а 3-бромпропен-1 – аллилбромидом.

placeholder31 placeholder32 Историческое название тригалогенметанов – галоформы: CHF_3 – фтороформ, CHCl_3 – хлороформ, CHBr_3 – бромоформ, CHI_3 – иодоформ.

Всё дальнейшее обсуждение галогепроизводных углеводородов сфокусируем на алифатаических предельных углеводородах – галогеналканах.

Изомерия галогеналканов

Структурная изомерия:

Изомерия углеродного скелета,

Изомерия положения заместителя.

Пространственная (оптическая) изомерия.

Физические свойства галогеналканов

Галогенметаны, за исключением иодметана, представляют собой бесцветные газы. Их низшие гомологи являются высоколетучими жидкостями со сладковатым запахом. Температура кипения и температура плавления галогеналканов (за исключением фторпроизводных) возрастает при увеличении:

числа атомов углерода углеродного скелета,

атомного номера галогена,

количества атомов галогена в молекуле.

Разветвлённые изомеры имеют более низкие температуры кипения и плавления, чем линейные.

Дихлорметан (DCM) CH_2Cl_2 , трихлорметан (хлороформ) CHCl_3 и тетрахлорметан CCl_4 находят широкое применение в органическом синтезе в качестве растворителей. Более того, хлороформ применяется в анестезии. Некоторые фтор- и хлорсодержащие галогеналканы, известные как фреоны, используются в качестве хладагентов. Известно, что фреоны разрушают озоновый слой, поэтому ряд из них, например, фреон R-22 CHClF_2 , с недавнего времени запрещен законодательством.

Химические свойства галогеналканов

1. Горение галогеналканов:

C_2H_5Br + 3O_2 \longrightarrow 2CO_2 + 2H_2O + HCl 2. Реакция Вюрца:

2C_2H_5Br + 2Na \longrightarrow C_4H_{10} + 2NaBr 3. Получение металлорганических соединений. Металлорганические соединения – вещества, в которых атом углерода непосредственно связан с металлом. Галогеналканы служат ключевыми предшественниками металлорганических соединений. Взаимодействие эфирного раствора алкилгалогенидов с литием приводит к литийорганическим соединениям, с магнием – к магнийорганическим соединениям или реактивам Гриньяра согласно схеме:

\begin{gathered}

C_2H_5Br + 2Li \xrightarrow{эфир} C_2H_5Li + 2LiBr \\

C_2H_5Br + Mg \xrightarrow{эфир} C_2H_5MgBr

\end{gathered}