химия

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   СН₃-СН₂-Br  -  бромэтан

 алициклические                             ароматические.

					хлорциклогексан

Номенклатура и изомерия

	хлорбензол				1,2-дихлорбензол

Структурная изомерия галогенпроизводных зависит от изомерии углеродной цепи и положения галогена. Например, бромбутан имеет четыре изомера.

 4          3         2          1                                                         4          3          2       1

СН₃-СН₂-СН₂-СН₂                                                              СН₃-СН₂-СН-СН₃

СН₃-С-СН₂                          СН₃-С-СН₃

Способы получения

Исходными веществами могут служить углеводороды, спирты, альдегиды, кетоны.

Получение из углеводородов

1.     Взаимодействие галогенов с алканами (реакция замещения)

              hu

2.     Взаимодействие галогенов с циклоалканами (реакция замещения)

                          hu

3.     Взаимодействие галогенов с алкенами и алкинами (реакции присоединения)

 3        2       1

CH₃-CH=CH₂+I₂®CH₃-CH-CH₂

                                          I     I

4.     Взаимодействие галогенов с аренами (реакции замещения)

                           AlCl₃, t⁰

Для гомологов реакция происходит двумя путями в зависимости от условий.

                                            -HBr

5. Взаимодействие галогенводородов с алкенами и аминами (реакции присоединения).       Cl                    Cl

                    HCl         ï      HCl          ï

СН₃-СºСН ®СН₃-С=СН₂ ® СН₃-С-СН₃

                                                            Cl

6. Получение из спиртов

а) взаимодействие с галогеноводородами

                                 H₂SO₄(конц) 

СН₃-СН₂-ОН+HBr ® СН₃-СН₂-Br + H₂O

H₂SO₄(конц)  связывает воду.

б) взаимодействие с галогенидами фосфора (III) и (V).

 3СН₃-СН₂-СН + PI₃ ® 3 СН₃-СН₂-I + H₃PO₄

СН₃ОН + PCl₅ ® CH₃Cl + HCl + POCl₃

7. Получение из альдегидов и кетонов

               О

            ∕∕

СН₃-С + PCl₅ ® СН₃-СН₂-Cl₂ + POCl₃

                                           Br

СН₃-С-СН₃+PBr₅ ® CH₃-C-CH₃  + POBr₃

         ïï                                 ï

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.

1.     Взаимодействие со щелочами

С₂Н₅-CH₂ -Br + KOH ® CH₃-CH₂-OH + KBr

2.     Взаимодействие со спиртами

C₂H₅-OH + CH₃ - I ® HI + C₂H₅-O-CH₃

3.     Взаимодействие с аммиаком            -NH₃

4.     Взаимодействие с солями циановодородной кислоты

2H₂O

Эта реакция позволяет изменить углеродную цепь.

5.     Реакция дегидрогалогенирования

R-CH-CH-R¹ + KOH ® R-CH=CH-R¹ + KHAl + H₂O

4         3         2       1                       спиртовой р-р

СН₃-СН₂-CH-СН₃ + КОН                         СН₃ -СН=СН-СН₃

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.

                                     300⁰С, 150атм.

                     + КОН                                                        + KCl

                                   - 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 (t_кип=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 (t_кип= -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 º СН + HCl ® CH₂=CH

                  ï

                                          Cl

Легко полимеризуется: n(CH₂=CH) ® (-CH₂-CH-)n

ï                                                        ï

                                                     Cl                   Cl

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]              ïï        [O]

CHCl₃ ® Cl - C-Cl  ® CO₂ + Cl₂

Трийодметан (йодоформ) CHI₃ – твердое вещество с резким запахом, не растворим в воде, плохо растворим в спирте, растворяется в эфире. Применяется как антисептик.