17. Deriváty uhlovodíků – halogenderiváty, dusíkaté deriváty

17. Deriváty uhlovodíků – halogenderiváty, dusíkaté deriváty

Halogenderiváty

Charakteristika

- vznik náhradou jednoho a více vodíkových atomů v molekule vodíku halogenem

- RX (Cl, B, I, F)

Názvosloví

Fyzikální vlastnosti

- Nejnižší halogenderiváty jsou plyny, ostatní jsou kapaliny s charakteristickým zápachem – chloroform nebo pevné látky - jodoform

− Ve vodě nerozpustné, nepolární látky

− Rozpustné v nepolárních rozpouštědlech

− Často sami o sobě jsou rozpouštědla

− Často jedovaté → kumulativní jedy, např. kumulují se v tucích

– V životním prostředí pomalu odbourávány + velká rozpustnost v tucích vede k akumulaci v živých organismech a potravních řetězcích

− Některé narkotické, slzotvorné (benzylchlorid)

Chemické vlastnosti

− Velmi reaktivní látky

Reaktivita je dána:

1) Polaritou vazby - rozdíl elektronegativity těch 2 prvků C a X (X = F, Cl, Br, I; od F k I polarita klesá)

Důsledkem polarity je štěpení (heterolytické) – vazebný pár elektronů se přesune k atomu halogenu a odštěpí se halogenidový anion

- tato vlastnost není ovlivněna vnějšími podmínkami

- polarita vazby v halogenderivátech klesá od fluoru k jodu – C-I je nejreaktivnější

Halogenalkany – reaktivnější než halogenalkeny, halogenareny

2) Polarizovatelností

− Vychýlení vazebného el. páru z rovnovážné polohy vlivem vnější částice

− Dochází k ní až v okamžiku reakce

− Je dána vnějšími podmínkami

− Snadněji k ní dochází tam, kde je rozdíl elektronegativit menší (od F k I polarizovatelnost a reaktivita roste)

− Ovlivňuje více reaktivitu než polarita

Vazba

- C-X je polární vazba – díky velkému rozdílu elektronegativit

- na uhlíku se vytváří částečný kladný a na halogenu částečný záporný náboj vazebný elektronový pár je blíže k halogenu (elektronová hustota je větší u halogenu)

- vazba vyvolává –I-efekt – polární charakter vazby se přenáší i na sousední vazby

Elektronová hustota je tím nižší, čím blíže je uhlíkový atom k vazbě C-X

Hodnota částečných kladných nábojů klesá s rostoucí vzdáleností od vazby

- v molekulách obsahujících konjugované vazby (aromatické sloučeniny) vykazují +M-efekt – zvýšená elektronová hustota je v polohách 1- a 3-

Příprava

Reakce

- nukleofilní substituce – nukleofilní činidlo napdá částečně kladně nabitý atom uhlíku, který přijímá elektronový pár a odštěpí se halogenidový anion – můžeme připravit nejrůznější deriváty: alkoholy, aminy, … - je potřeba specifických podmínek

- eliminace – konkurenční reakce substituce, převažuje za vyšší teploty – probíhá účinkem báze (zásady, akceptoru H+)

Zajacevovo pravidlo – při eliminaci mohou vznikat 2 izomerní alkeny, má přednost ten, který nese na uhlíkových atomech dvojné vazby více alkylových skupin

Nejvýznamnější zástupci halogenderivátů