Alchil Halogenuros Proprietà, ottenendo, esempi

IL Alchil Halogenuros Sono composti organici in cui un atomo di carbonio con ibridazione SP³ Un alogeno è collegato in modo covalente (f, cl, br, i). Da un'altra prospettiva è conveniente, semplificare, supporre che siano aloalcani; Questi sono, a quelli che sono stati sostituiti alcuni atomi di alogeni H.

Inoltre, come suggerisce il nome, gli atomi alogeni devono essere collegati a gruppi alquilici, R, per essere considerati da questo tipo di alogenuro; Sebbene, strutturalmente possano essere sostituiti o ramificati e avere anelli aromatici, e continuano comunque ad essere un alogenide alchilico.

Molecola 1-clorobutano, un esempio di alogenide alchilico. Fonte: Gabriel Bolívar.

Sopra hai la molecola 1-clorobutano, che corrisponde a uno dei più semplici alogenidi alchilici. Si può vedere che tutti i loro carboni hanno legami semplici e hanno anche ibridazione SP³. Pertanto, la sfera verde, corrispondente all'atomo di CL, è collegata a uno scheletro derivato dall'alkane butano.

Esempi ancora più semplici di 1-clorobutano sono quelli derivati ​​dal gas metano: il più piccolo idrocarburo di tutti.

Dalla sua molecola Cho₄ Puoi sostituire gli atomi H, per dire, iodio. Se una H viene sostituita, il CH sarà₃I (yodometano o metil ioduro). Quando due h vengono sostituite, la CH sarà₂Yo₂ (Diyodometano o ioduro di metilene). Seguito e infine sostituisco tutto H dando chi₃ (iodoform) e ci₄ (Tetrayoduro di carbonio).

L'affitto alogenuro è caratterizzato da essere molto reattivi e, con gli atomi più elettronegativi della tavola periodica, è intuito che attraverso i meccanismi le sinfine esercitano un'influenza sulle matrici biologiche.

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Proprietà dell'alogenuro alchilico

Le proprietà di questa famiglia di composti dipendono dalle sue strutture molecolari. Tuttavia, rispetto a quelli dei loro alcani, notevoli differenze causate dal semplice fatto che ci sono collegamenti C-X (x = atomo di alogeno).

Cioè, i collegamenti C-X sono responsabili di qualsiasi differenza o somiglianza tra uno o più alogenuros alchil.

Per cominciare, i collegamenti C-H sono quasi apolari, data la bassa differenza di elettronegatività tra C e H; Invece, i collegamenti C-X hanno un momento di dipolo permanente, perché gli alogeni sono più elettronegativi del carbonio (in particolare il fluoro).

D'altra parte, alcuni alogeni sono leggeri (F e Cl), mentre altri sono pesanti (BR e I). Le sue masse atomiche modellano anche le differenze all'interno dei collegamenti C-X; E a sua volta, direttamente nelle proprietà dell'alogenide.

Pertanto, l'aggiunta di alogeni a un idrocarburo è uguale ad aumentare la sua polarità e massa molecolare; È lo stesso per renderlo meno volatile (in una certa misura), meno infiammabile e aumentare i suoi punti di ebollizione o fusione.

Punti di ebollizione e fusione

Quanto sopra è mostrato, in ordine crescente, la dimensione e quindi il peso dei diversi alogeni:

F < Cl < Br < I

Quindi, si prevede che alogenidi alchilici contenenti atomi di F siano più leggeri di quelli che hanno atomi di BR o io.

Ad esempio, sono considerati alcuni alogenuri derivati ​​dal metano:

Cap₃F < CH₃Cl < CH₃Br < CH₃Yo

Cap₂F₂ < CH₂Cl₂ < CH₂Br₂ < CH₂Yo₂

E così via per l'altro prodotto derivato di un grado di alogenazione più elevato. Si noti che viene mantenuto l'ordine: il fluoro alogenuro è più leggero dello iodio. Non solo, ma anche i suoi punti di ebollizione e fusione obbediscono a questo ordine; La RF fa bollire a temperature più basse rispetto al RI (r = Cho₃, per questo caso).

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Allo stesso modo, tutti quei liquidi sono incolori, poiché nei loro legami C-X gli elettroni non possono assorbire o rilasciare fotoni per viaggiare altri livelli di energia. Tuttavia, man mano che diventano più pesanti possono cristallizzare ed esibire colori (come fa iodoform, Chi₃).

Polarità

I collegamenti C-X differiscono dalla polarità, ma nell'ordine inverso di cui sopra:

C-f> c-cl> c-br> c-i

Pertanto, i collegamenti C-F sono più polari dei collegamenti C-I. Essendo più polare, gli alogenuri RF tendono ad interagire attraverso le forze dipolo-dipolo. Nel frattempo, negli alogenuri RBR o RI, i loro momenti di dipolo sono più deboli e le interazioni governate dalle forze di dispersione di Londra guadagnano maggiore forza.

Potenza solvente

Poiché gli alogenidi alchilici sono più polari degli alcani da cui derivano, aumentano la loro capacità di dissolvere un numero maggiore di composti organici. È per questo motivo che tendono ad essere solventi migliori; Tuttavia, ciò non significa che possano soppiantare gli alcani in tutte le applicazioni.

Esistono criteri tecnici, economici, ecologici e di performance per preferire un solvente alogenato su un alcano.

Nomenclatura

Esistono due modi per nominare un alogenide alchilico: con il suo nome comune o con il suo nome sistematico (IUPAC). I nomi comuni sono generalmente più comodi da usare quando Rx è semplice:

CHCL₃

Cloroformio: nome comune

Tricloruro di metil o triclorometano: nome Iupac.

Ma i nomi sistematici sono preferibili (e l'unica opzione), quando hanno strutture ramificate. Ironia della sorte, i nomi comuni sono di nuovo utili quando le strutture sono troppo complicate (come quelle che saranno viste nell'ultima sezione).

Le regole per nominare un composto in base al sistema IUPAC sono le stesse degli alcoli: viene identificata la catena principale, che è la più lunga o la più ramificata. Quindi, i carboni sono elencati a partire dalla fine più vicini ai sostituenti o alle ramificazioni, nominando l'ordine alfabetico.

Esempio

Per illustrarlo hai il seguente esempio:

Affitto alogenide come esempio di nomenclatura. Fonte: Gabriel Bolívar.

Il primo ramo è il gruppo metilico nel C-4; Ma, avere un doppio legame questa priorità precedente sulla regola enunciata. Per questo motivo, la catena più lunga inizia ad essere elencata da destra, guidata da un atomo di carbonio collegato a due alogeni: CL e BR.

Con l'enumerazione, i sostituenti sono nominati in ordine alfabetico:

1-Bromo-1-Clor-4-metil-2-hexen.

Ottenimento

Per ottenere alogenidi alchilici, le molecole devono essere sottoposte a un processo di alogenazione; cioè, per incorporare atomi alogeni nelle loro strutture, specialmente per un atomo per un carbonio³.

Esistono due metodi per ottenerli o sintetizzarli: mediante radiazione ultravioletta attraverso un meccanismo radicale libero o aggiungendo idracesti o alogeni.

Alogenazione con radiazione leggera o ultravioletta

Il primo, il meno appropriato e con il peggio dei rendimenti, consiste nell'irradiazione degli alcani con radiazione ultravioletta (HV) In presenza di un alogeno. Ad esempio, sono mostrate le equazioni per la clorazione del metano:

Cap₄ + Cl₂ => Ch₃Cl + HCl (sotto la luce ultravioletta)

Cap₃Cl + Cl₂ => Ch₂Cl₂ + HCl

Cap₂Cl₂ + Cl₂ => Chcl₃ + HCl

CHCL₃ + Cl₂ => Ccl₄ + HCl

I quattro composti (CH₃Cl, Ch₂Cl₂, CHCL₃ e CCL₄) Sono formati e quindi c'è una miscela, che può essere sottoposta a distillazione frazionaria. Tuttavia, questo metodo non è molto pratico ed è preferito ricorrere alla sintesi organica.

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Un altro esempio è quello del bromazione N-esano:

Cap₃Cap₂Cap₂Cap₂Cap₂Cap₃ + Br₂ => Ch₃(Br) Chch₂Cap₂Cap₂Cap₃ + Hbr

Ancora una volta, in questa reazione la radiazione luce o ultravioletta viene utilizzata per favorire la formazione di radicali liberi. Il bromo, così come un intenso liquido rosso, è scolorito mentre reagisce, osservando così un cambiamento di colore rosso a colorato quando il 2-bromoesano.

Aggiunta di idracesti o alogeni agli alcheni

Il secondo metodo per ottenere alogenuro alchilico è trattare gli alcoli (ROH) o gli alcheni (R₂C = cr₂) Con Hydrace. Gli idracidi hanno una formula generale HX (HF, HCL, HBR e HI). Un esempio verrà mostrato usando l'etanolo per ciascuno di essi:

Cap₃Cap₂OH + HF => CH₃Cap₂F + H₂O

Cap₃Cap₂OH + HCl => CH₃Cap₂Cl + H₂O

Cap₃Cap₂Oh + hbr => ch₃Cap₂Br + H₂O

Cap₃Cap₂Oh + hi => cho₃Cap₂I + H₂O

Inoltre, gli alcheni possono aggiungere molecole HX ai loro doppi legami, formando alogenuros secondario.

Cap₂= Ch-ch₃ + HBr => BRCH₂-Cap₂-Cap₃ + Cap₃-Chbr-ch₃

Il prodotto BRCH₂-Cap₂-Cap₃ È il 1-bromopropano e Cho₃-Chbr-ch₃ Il 2-bromopropan. Il secondo è il prodotto di maggioranza perché è quello con la massima stabilità, mentre il primo viene prodotto in misura minore perché è più instabile. Questo perché Cho₃Chbrch₃ È un alogenuro alchilico secondario.

Molto simile si verifica quando ciò che viene aggiunto all'alchene è una molecola x₂:

Cap₂= Ch-ch₃ + Br₂ => BRCH₂-Chbr-ch₃

Tuttavia, si ottiene un alogenide alchilico con due atomi di bromo collegati a carboni adiacenti; alogenide alchil di quartiere. Se, d'altra parte, i due bomos legati allo stesso carbonio fossero presi, ci sarebbe un alogenide alchilico geminale, come i seguenti:

Br₂CH-CH₂-Cap₃

Reazioni

Sostituzione nucleofila

Le reattività degli alogenidi alchilici sono nella fragilità o nella resistenza del collegamento C-X. Più pesante è alogeno, più debole sarà il legame, e quindi si romperà più facilmente. In una reazione chimica i collegamenti sono rotti e si formano nuovi; I collegamenti C-X sono rotti, per formare un collegamento C-G (G = nuovo gruppo).

In termini più appropriati, X funge da gruppo in uscita e G come gruppo in arrivo in una reazione di Sostituzione nucleofila. Perché questa reazione accade? Perché X, essendo più elettronegativo del carbonio, "ruba" la densità elettronica lasciando un deficit di elettroni che si traduce in un carico parziale positivo:

C^Δ+-X^Δ-

Se una specie negativa è intorno alle vicinanze (: G^-) o neutro con una coppia di elettroni disponibili (: g), in grado di formare un collegamento C-G più stabile, X finirà per essere sostituito da G. Quanto sopra può essere rappresentato con la seguente equazione chimica:

Rx +: G^- => Rg + x^-

Più debole è il collegamento C-X o R-X, maggiore è la sua reattività o tendenza ad essere sostituita dal Agente nucleofilo (o nucleofilo) g; Cioè, amanti dei nuclei o cariche positive.

Esempi

Di seguito sono mostrate una serie di equazioni generali per sostituzioni nucleofili che possono subire alogenidi alchilici:

Rx + oh^-   => Roh + x^- (Alcoli)

+  O^'-   => Ror^' (Eteri, Sintesi di Williamson)

+    Yo^-    => Ri (alchyl yoduros)

+   Cn^-     => Rcn (nitrilos)

+     R'coo^-    => Rcoor '(esteri)

+     NH₃    => Rnh₂  (Ammine)

+  P (c₆H₅)₃    => Rp (c₆H₅)₃⁺ X^- (Sali di fosfonium)

+  SH^-  => Rsh (tiolles)

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Da questi esempi, si possono sospettare i preziosi alogenidi alchilici per la sintesi organica. Una delle tante sostituzioni che mancava è quella della reazione di Friedel Crafts, abituata a "affittare" gli anelli aromatici:

Rx + arh + alcl₃  => Rra

In questa reazione una h dell'anello aromatico viene sostituita da un gruppo r -f di Rx.

Eliminazione

Le alogenidi in affitto possono rilasciare molecole HX attraverso una reazione di eliminazione; In particolare, una deidrohalogogenazione:

R₂Ch-cxr₂ + OH^- => R₂C = cr₂ + Hx

Si dice che si verifichi una deidrohalogogenazione perché sia ​​una H che una X sono persi nella stessa molecola HX.

Sintesi del reagente Grignard

Il noleggio di alogenidi può reagire con alcuni metalli che formano il reagente di Grignard, usati per aggiungere gruppi R ad altre molecole. L'equazione generale della sua sintesi è la seguente:

Rx + mg => rmgx

Esempi

Durante le sezioni, sono già stati menzionati diversi esempi di alogenuro alchilico. Alcuni altri, semplici, sono:

-Etil cloruro, ch₃Cap₂Cl

-ISOPROPIL FLURORURO, (CH₃)₂Cap₂F

-2-metil-3-cloropentano, ch₃-Ch (Ch₃) -Chcl -ch₂Cap₃

-Seccutilo Yoduro, CH₃Cap₂Cap₂I-ch₃

-3-Bromo-6-Iodheptano, Ch₃-Cap₂-Chbr-ch₂-Cap₂-Cap₂Yo

-3.4-dibromo-1-penteno, cap₃-CHBR-CHBR-CH = CH₂

Applicazioni

Solvente

In sezioni precedenti, sono state fatte menzione della capacità di solvente di alogeni di alchil. Da questa proprietà l'industria ha approfittato di loro come detergenti, sia per materia tessile, componenti elettronici o rimuovi i punti di vernice.

Sono anche usati come solventi di dipinti o campioni organici o grassi per innumerevoli tipi di test analitici.

Sintesi organica

L'affitto di Halogenuros è molto utile per "affittare" gli anelli aromatici, mentre fungono da fonte iniziale per la sintesi di praticamente tutte le altre famiglie di composti organici. Sinteticamente, Rx è considerato una fonte di gruppi o catene R, che si può desiderare per incorporare composti altamente aromatici.

Industria farmaceutica

È stato menzionato all'inizio che gli atomi alogeni interagiscono con le matrici biologiche, quindi nei nostri organismi non possono passare inosservati senza generare un cambiamento, positivo o negativo. Se un farmaco esercita un effetto positivo sul corpo, avere un atomo alogeno che effetto può o meno aumentare.

Quindi, se X è direttamente collegato a un carbonio con l'ibridazione SP³, ci sarà un alogenuro alchilico e non un derivato alogenato. Alcuni di questi alogenuri sono mostrati di seguito nella seguente serie di immagini:

Fenoxibenzamina, un farmaco usato per combinare la pressione arteriosa in pazienti con feocromocitoma. Fonte: Utennt: Mark Pea [dominio pubblico].Isoflurano, un anestetico per inalazione. Fonte: Benjah-BMM27 [dominio pubblico].Clindamicina, un antibiotico. Fonte: M Mitcheltrate [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/4.0)].Pimecrolimus, usato per trattare la dermatite atopica. Puoi individuare l'atomo di cloro? Fonte: Marinavladivok [CC0].Halomon, possibile agente antitumorale e alogenuro alchilico delle alghe di alghe Porrieria hornemannii, una fonte naturale. Fonte: Jü [dominio pubblico]

Si noti che in questi cinque farmaci ci sono almeno un collegamento del tipo CHO₂-X o ch-x; Cioè, alogeno è collegato a un carbonio SP³.

Refrigeranti

Il famoso refrigerante Freón-12 (CHCIF₂), Come altri fluoroalcani o idrofluorocarburi, hanno sostituito l'ammoniaca e il clorofluorocarburi (CFC) in questa funzione perché, anche essendo sostanze non volatili o tossiche, hanno distrutto lo strato di ozono; Mentre Freón-12, perché è più reattivo, viene distrutto prima di raggiungere tali altitudini.

Riferimenti

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