Halogenderiváty - přehled

Halogenderiváty

Názvosloví:

• Halogen + název uhlovodíku (např. dichlormethan)

Příprava:

• SR z alkanů – UV záření

• AE z alkenů/alkynů

• SE z aromátů – Lewisova kyselina

• SN z alkoholů

  • CH3CH2OH + HBr CH3CH2Br +H2O

  • Nejlépe takto reaguje HI, s HF reakce neprobíhá

Fyzikální a biologické vlastnosti:

• Většina synteticky vyrobena

• Hustota i bod varu jsou vyšší oproti uhlovodíkům od nichž jsou odvozeny, rostou také se zvyšujícím se počtem atomů halogenu v molekule

• Oproti uhlovodíkům jsou polární, ale nejsou dostatečně polární, aby se mísily s vodou

• Mísitelné s organickými látkami (využití v čistírnách)

• Těžší než voda

• Spousta z nich je karcinogenní (alkylují báze v DNA a zabraňují tak replikaci a transkripci)

• Většina jsou kapaliny, vyšší halogenderiváty jsou pevné látky

• Halogenderiváty arenů jsou kapaliny nebo pevné látky

• Chlormethan, brommethan, chlorethan a fluorderiváty 1 až 3 atomy uhlíku jsou plynné látky

Chemické vlastnosti:

• Atom halogenu působí na uhlovodík záporným indukčním efektem (přitahuje si elektrony)

  • Na uhlíku tak vzniká parciální kladný náboj --> snadno se na něj naváže záporně nabitý nukleofil --> typická reakce je nukleofilní substituce

• Polarita – klesá dolů v PSP (fluor tvoří nejvíce polární vazbu, jod nejméně)

• Polarizovatelnost – roste dolů v PSP (nejvyšší je u jodderivátů)

  • Jodderiváty reagují v SN nejlépe

  • Polarizovatelnost molekuly je deformovatelnost elektronového obalu molekuly vlivem vnějšího elektrického pole. Závisí na vzdálenosti valenčních elektronů od jádra a na delokalizaci elektronů.

• U halogenderivátů zpravidla probíhají 2 reakce současně – SN a eliminace – výsledný produkt lze ovlivnit vnějšími podmínkami (t, p, pH)

• SN probíhá velmi obtížně na nenasycených halogenderivátech vinylového typu a na arenech, kde molekulu stabilizují konjugované vazby

Reakce:

Substituce nukleofilní

• Nukleofil – záporně nabitá částice/ částice s volným elektronovým párem

• Probíhá za nižších teplot (oproti eliminaci)

• SN1 (monomolekulární)

  • Nejprve se odštěpí halogen, v druhém kroku se naváže nukleofil

  • Probíhá na terciálních karbokationtech

• SN2 (bimolekulární)

  • Navázání nukleofil a odštěpení halogenu probíhá naráz

  • Vlivem a odpudivých sil se nukleofil naváže z druhé strany, než je halogen

  • Probíhá na primárních karbokationtech (nukleofil musím jít k navázání místo)

Eliminace

• Probíhá, pokud použiji dostatečně zásaditý nukleofil (OH-, OR-)

• Podpořím ji vyššími teplotami

• Lépe probíhá na terciálním uhlíku

• Řídí se Zajcevovým pravidlem (= vzniká substituovanější dvojná vazba)

• E1 – monomolekulární (stejný princip jako u SN1)

• E2 – bimolekulární (stejný princip jako u SN2)

Zástupci:

• Trichlormethan/chloroform (CH3Cl)

  • Dříve se používal jako anestetikum, ale zjistilo se, že je karcinogenní

  • Rozpouštědlo