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 СН₃СН₂Br - бромэтан

алициклические ароматические.

F



Cl



фторбензол

хлорциклогексан

Номенклатура и изомерия

П

CH₃



1 2 3

С



I

1-йодпропан

П

2-иод-2- метилпропан

Cl



Cl

/

Cl





Cl



хлорбензол

1,2-дихлорбензол

1,4-дихлорбензол

Структурная изомерия галогенпроизводных зависитот 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

1-бромбутан

2-бромбутан

1 2 3

3 2 1

СН₃ССН₂ СН₃ССН₃

2-бром-2метил-пропан

1-бром-2метил-пропан

Способы получения

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

Получение из углеводородов

Взаимодействие галогенов с алканами (реакция замещения)

h

C

хлорметан

Взаимодействие галогенов с циклоалканами (реакция замещения)

h

Cl



циклогексан

хлорциклогексан

Взаимодействие галогенов с алкенами и алкинами (реакции присоединения)

3 2 1

CH₃CH=CH₂+I₂CH₃CHCH₂

пропен

1,2-дийодпропан

I I

Взаимодействие галогенов с аренами (реакции замещения)

AlCl₃, t⁰

Cl



бензол

хлорбензол

Для гомологов реакция происходит двумя путями в зависимости от условий.

1 2

СН₂BrСН₃

/

СН₂СН₃

/

1-бром-1фенилэтан

-HBr

С₂Н5

/

\

Br

С₂Н5

/

/

Br

1-бром-2-этилбензол

1-бром-4-этилбензол

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

HCl HCl

СН₃-СºСН ®СН₃-С=СН₂® СН₃-С-СН₃

2-хлорпропен

2,2-дихлорпроран

Cl

6. Получение из спиртов

а) взаимодействие с галогеноводородами

H₂SO₄(конц)

СН₃-СН₂-ОН+HBr® СН₃-СН₂-Br + H₂O

этанол

болмэтан

H₂SO₄(конц) связывает воду.

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

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

этанол

йодэтан

СН₃ОН + PCl₅®CH₃Cl + HCl + POCl₃

метанол

хлорметан

в

Пропанол-1

тионилхлорид

1-хлорпропан

7. Получение из альдегидов и кетонов

О

∕∕

СН₃-С + PCl₅® СН₃-СН₂-Cl₂ + POCl₃

1,1-дихлорэтан

ацетальдегид

Br

1 2 3

СН₃-С-СН₃+PBr₅® CH₃-C-CH₃+ POBr₃

 

2,2 дибромпропан

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

С₂Н₅-CH₂-Br + KOH ® CH₃-CH₂-OH + KBr

бромэтан

этанол

Взаимодействие со спиртами

C₂H₅-OH + CH₃- I ® HI + C₂H₅-O-CH₃

этанол

йодметан

метилэтилоаый эфир

Взаимодействие с аммиаком-NH₃

N

Бромид пропиламмония

бромпропан

пропиламин

Взаимодействие с солями циановодородной кислоты

2H₂O

С

цианид

калия

бромэтан

пропанолнитрил

Пропановая кислота

Эта реакция позволяет изменить углеродную цепь.

Реакция дегидрогалогенирования

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

алкен

галогеналкан

4 3 2 1 спиртовойр-р

С Н₃-СН₂-CH-СН₃ + КОН СН₃ -СН=СН-СН₃

бутан

2хлорбутан

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.

фенол

Br

∕

Br

∕

Br

∕

\

SO₃H

\

SO₃H

∕

HSO₃

конц

2-бромбензол-

сульфокислота

4-бромбензол-

сульфокислота

- 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.

ДифтордихлорметанCF₂Cl₂ – 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

СНºСН + HCl ® CH₂=CH



Cl

Легко полимеризуется: n(CH₂=CH)® (-CH₂-CH-)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 - C-Cl ® CO₂ + Cl₂

-

хлороморм

фосген

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

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/251915-galogenproizvodnye-uglevodorodov