Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена

Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена

Лекция 11. Галогенпроизводные углеводородов.

Это органические соединения, в молекулах которых один либо несколько атомов Н замещены на атомы галогена ( Hal ).

Зависимо от числа атомов Наl в молекуле различают предельные и непредельные моно- и поли- галогенпроизводные.

(Моно Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена)галогенпроизводные предельных углеводородов.

Номенклатура : JUPAC рациональная

CH­­3–Cl хлорметан | хлористый метил

CH­3–CH2Cl 1-хлорэтан | хлористый этил

CH­3–CH2–CH2Cl 1-хлорпропен | хлористый пропил

Cl Cl

| |

Cl–CH2–Cl Cl–CH Cl–C–Cl

дихлорметан | |

Cl Cl

трихлорметан тетрахлорметан

4 3 2 1

СH Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена3–CH–CH2–CH2Cl 1,3 –дихлорбутан

|

Cl

Изомерия:

3 2 1

CH3–CH2–CH2Cl NB! 2-метил -1- хлорпропан, но не 2-метил-3-хлорпропан

| (сумма цифр в заглавии должна быть малой !!)

CH3


^ Методы получения:

  1. Замещение Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена (SR) атомов Н в алканах на атом галогена:СH4+Cl2 h υ__>CH3 Cl +HCl

В процессе реакции образуются моно- и полигалогенпроизводные.

  1. Присоединение (АЕ) галогенов и галогенводородов к алкенам:

CH2=CH2+Br2–––>BrCH2–CH Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена2Br 1,2-дибромэтан


δ+ δ-

СH3–>CH =СH2 +HBr–––> CH3–CH-CH3 2-бромпропан

|

Br

Данная реакция не сопровождается образованием побочных товаров и протекает на холоде.

  1. Замещение группы ОН в спиртах на атом галогена.

а) действием галогенводородов:

R–OH Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена+HCl ↔ RCl+H2O

Для протекания данной реакции непременно необходимо водоотнимающее средство (к примеру, безводный СaCl2).

R–OH+KBr+H2SO4–––> R–Br+KHSO4+H2O

б) действием галогенидов фосфора:

C2H5OH+PCl Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена5–––>C2H5Cl+HСl+POCl3

3C2H5OH+PCl3–––> C2H5Cl+P(OH)3

При содействии многоатомных спиртов получают полигалогензамещенные предельных углеводородов:

СH2–CH2+2PCl5––>CH2–CH2+2HCl+2POCl3

| | | |

OH OH Cl Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена Cl

1,2-этандиол (ЭГ) 1,2-дихлорэтан

в) хлористого тионила SOCl2:

R–OH+SOCl2–––>ROSOCl+HCl

ROSOCl–––>RCl+SO2

NB!!! Легче всего замещается галогеном гидроксил (ОН) у третичного атома С. Для этого довольно взболтвть спирт в пробирке с концентрированной Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена галогенводородной кислотой.

В первичных спиртах ОН замещается при действии галогенводородов исключительно в присутствии катализаторов: кислот, галогенидов Zn


^ Физические характеристики.

Низшие галогенпроизводные: СH3F, CH3Cl, CH3Br, C2H5F, C2H5Cl, C Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена3H7F, C4H9F – газы, другие – воды и твердые вещества. Все моноалкилпроизводные фактически не растворимы в Н2О, но отлично растворяются в органических растворителях. Дигалогенпроизводные – тяжёлые масла либо кристаллические вещества, не Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена растворимые в Н2О. На сто процентов фторированные углеводороды – перфторуглероды - выдерживают высочайшие температуры (до 500 оС), химически стойки, не токсичны.

δ+ δ-

СH3––>Сl Атом Hal проявляет –J эффект.

Хим активность галогеналканов Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена обоснована поляризацией молекулы.


Связь С–J C–Br C–Cl C–F

Энергия связи,кДж/моль 214 285 340 485

–––––––––––––––––––––––––––> возрастает крепкость связи С- Hal

(для сопоставления : в алканах крепкость свези С–Н 475-720 кДж/моль)


^ Хим характеристики.

Для Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена галогеналканов свойственны реакции нуклеофильного замещения SN) и отщепления (элиминирования) Е.

1. Реакции нуклеофильного замещения

Нуклеофильной частичкой может быть как молекула, так и ион:

_ _ _

:А- ОH, СN, NH2 – ионы

..

H2O, :NH3 - молекулы

В общем виде реакция взаимодействия галогеналкана с Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена нуклеофилом смотрится последующим образом:

R–CH2+б:Xб- + :А-–––>R–CH2:A+:X–

Используя реакцию гидролиза галогеналканов, можно получать спирты.


а) R–Cl + H2O↔ R–OH + HCl


CH3–J + NaOH–––>CH3OH Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена + NaJ Гидролиз проводят в автоклаве при t>100oC.

б) CH5J + HO–C2H5–––>CH3OC2H5 + HJ

иодметан метилэтиловый эфир

в) СH3J + NaCN–––>CH3CN + NaJ

нитрил уксусной кислоте Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена (ацетонитрил)

г) CH3J + HNH2–––>CH3–NH2 + НJ–––>[CH3NH3]+J-

метиламин (аминометан)

NB!!! Cкорость замещения атомов галогена в галогеналканах различна, находится в зависимости от строения радикала, с которой связан атом галогена.

д Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена) R–Cl + NaJ ––>R–J + NaCl употребляется раствор NaJ в спирте либо ацетоне

R-J+AgCl ––>R–Cl+AgJ

е) C2H5Br + 2Li эфир>С2H5 Li + LiBr

ж) CH3–CH2–CH2Br + KOН Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена (спиртовый раствор) этилат Li >KBr + CH3–CH=CH2

2. Реакции отщепления (Е) – в итоге реакции образуются алкены.

CH3–CH2–Cl + NaOH––––>CH2=CH2 + NaCl + H2O

^ NB!!Эту реакцию нельзя путать с реакцией Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена получения диолов из дигалогенпроизводных:

Cl–CH2–CH2–Cl + 2NaOH–––>2NaCl + HOCH2–CH2OH

1,2 – дихлорэтан SN 1,2-этандиол

Реакции отщепления (элиминирования) могут проходить по мономолекулярному (Е1) и бимолекулярному (Е2) механизму.

  1. Реакции, протекающие по Е1 механизму не требуют Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена присутствия каких-то реагентов, но нужен ионизирующий растворитель. Стадией, определяющей быстроту реакции, является образование карбкатиона, переходящего в алкен.

CH3

+H2O |

(СH3)3C–Cl –––→←–––– CH3–C+ + Cl- образование карбкатиона

третбутил хлорид медлительно |

CH3

CH3

|

CH Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена3–C+ + H2O стремительно> CH3–C=CH2 + H3O+

| |

CH3 CH3 ион гидроксония


Реакции отщепления типа Е1 обычно сопровождаются реакциями SN1 (быстроту реакции пропорциональна концентрации галогенпроизводного).

  1. Быстроту реакции, протекающей по Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена бимолекулярному механизму Е2, пропорциональна концентрации обоих реагентов. Обычно сразу с отщеплением происходит и реакция нуклеофильного замещения SN2 .


C2H5O- + H–CH2–CH–Br–––>[C2H5OoooHoooCH2–CHoooBr]–––>C2H5OH +CH2=CH+Br-

| переходное Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена состояние | |

CH3 CH3 CH3


  1. Не считая обозначенных устройств отщепления галогенводородов существует особый механизм Е1 св механизм (мономолекулярное отщепление сопряжённым основанием), при котором отрыв протона предшествует потере уходящей группы:



Н X X

| | :B Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена | _

– C – C –––→←–––– >C-–C – +:B –X__> >C=C<

стремительно медлительно

Быстроту реакции ограничивается более неспешной 2ой стадией, находится в зависимости от концентрации аниона X–.

^ NB!!! Скорость отщепления галогенводородов убывает в ряду:

третичные > вторичные > первичные

J Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена > Br > Cl


Ди– и полигалогенпроизводные предельных углеводородов

Галогенпроизводные предельных углеводородов с атомами галогена:

а) у 1-го и такого же атома С именуют геминальными:

Н Н Н

| | |

Н – С – Cl H – C – C – Cl

| | |

Cl H Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена Cl

б) у рядом стоящих атомов С именуют вицинальными:

Н Н Cl Cl

| | | |

H – C – C – H H – C – C – Cl

| | | |

Сl Cl Cl H

1,2–дихлорэтан 1,1,2,2– тетрахлорэтан


в) у различных и не примыкающих атомов С именуют другими:


BrCH Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена2-CH2-CH2-CH2Br


^ Методы получения:

O



а) геминальные: СH3–C–H + PCl5––>CH3–CHCl2 + POCl3


б) вицинальные: СH2=CH–CH3 + Br2–––>CH3–CHBr–CH2Br

1-пропен 1,2-дибромпропан


в) другие


3HOCH2–CH2–CH2–CH2OH+2PBr Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена3–––>3CH2Br–CH2–CH2–CH2Br+2P(OH)3

1,4 –бутандиол


^ Физические и хим характеристики

Ди– и полигалогенпроизводные предельных углеводородов – тяжёлые воды либо кристаллические вещества, не растворимые в Н2О.

Для их свойственны реакции нуклеофильного замещения Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена (SN).

а) В случае, если атомы галогена находятся при разных атомах С:

СH2Cl–CH2Cl+2HOH–––→←––––CH2OH–CH2OH+2HCl

б) в случае, если атомы галогена находятся при одном атоме С Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена:

СH3–CHCl2+ H2O–––>CH3–CH=O+2HCl

уксусный альдегид

СН3–CCl2–CH3+H2O–––>CH3–C–CH3+2HCl



О

2- пропанон

СН3–CCl3+2H2O–––>CH3–C–ОH+3HCl



О

уксусная кислота

Промежные стадии реакции:


OH

|

СH3–CHCl Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена2+H–OH–––>CH3–CH+HCl

| | O

| Cl ║

|––––––––>CH3–C - Н + HCl

OH

/

CH3–CCl3+H–OH–––>CH3–C––Cl+HCl

| \

| Cl

| O

↓ ║

CH3–C + HCl

/ | \

/ | Cl O

↓ ↓ ║

+H2O–>CH3 –– C+HCl

\

OH


^ Галогенпроизводные непредельных углеводородов

Наименования:

СH2=CHCl хлорэтен

CH3–CH=CHCl 1-хлор-1-пропен


1 2 3

СH2Cl Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена–CH=CH2 3-хлор-1-пропен


Зависимо от положения = и атома галогена галогенпроизводные непредельных углеводородов делятся на 3 группы:

I группа: CH2=CCl–CH3 - атом галогена находится при атоме С двойной связи;

II группа: CH2=CH Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена–CH2Cl - атом галогена находится в α-положения по отношению к двойной связи;

III группа: CH2=CH-CH2-CH2Cl - атом галогена удалён от двойной связи.


По обскурантистской возможности эти группы Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена отличаются последующим образом:

I группа соединений характеризуется малой обскурантистской способностью атома галогена и двойной связи. Атомы галогена фактически нереально заместить на другие атомы и группы. Реакции присоединения по двойной связи идут медлительно

^ II группа Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена соединений характеризуется также крепкой С-Cl связью. Меж π-электронной системой двойной связи и свободными электрическими парами атома галогена происходит взаимодействие. В итоге этого электроны атома галогена несколько сдвинуты в сторону двойной связи. В то Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена же время атом галогена, владея –J-индуктивным эффектом, оттягивает электрическую плотность с примыкающих связей (= и –) в свою сторону : -δ +δ <––– oo

СH2=CH→Cl:

<–– oo

Два эффекта действуют в 2-х обратных направлениях. За счёт Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена этого энергия связи С–Сl увеличивается, а сама связь становится крепкой.

^ III группа галогенпроизводных непредельных углеводородов значительно не отличается по свойствам от галогенпроизводных предельных углеводородов, с одной стороны, и от олефинов Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена – с другой.

Номенклатура:

1 2 3 4 5

СH3–CH=CH–CH2–CH2Br 5 бром – 2- пентен


СH2=CHCl хлорэтен

CH3–CH=CHCl 1-хлор-1-пропен

СH2Cl–CH=CH2 3-хлор-1-пропен


Изомерия: а) углеродного скелета;

б) положения двойной связи;

в) положения атома Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена галогена

Получение:

HC≡CH+HCl––>H2C=CH–Cl


^ Хим характеристики:

Для непредельных галогенсодержащих углеводородов свойственны реакции замещения, полимеризации, присоединения.

а) Реакции присоединения идут в согласовании с правилом Марковникова:

СlCH2=CH2+H2––>CH3–CH Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена2Cl

ClCH=CH2+Cl2––>Cl2HC–CH2Cl

CH2=CH–Cl+HCl––>CH3–CHCl2

б) ^ Реакции нуклеофильного замещения :

H2C=CH–CH2–Cl+NaOH––>H2C=CH–CH2–OH+NaCl

аллиловый спирт

в) Реакции полимеризации:

n СH2=CH ––––––>[–CH Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена2–CH–] n поливинилхлорид (ПВХ)

| |

Cl Cl

винилхлорид


Применение

  1. ПВХ [–СН2–СН–]n - изоляционный материал, непромокаемые ткани, | грампластинки, окна

Cl



  1. Хлоропрен (винилацетилен,2-хлорбутадиен -1,3), имеет температуру кипения 59 оС

СН2=С–СН=СН2

|

Cl

Является мономером для получения хлорпреновых каучуков Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена с завышенной стойкостью к истиранию, огню. При использовании такового каучука не требуется его вулканизация сероватой, довольно O2 воздуха.

  1. Тетрафторэтилен – тусклый газ, имеет tкип= –76,3оС. При его полимеризации получают тетрафторэтилен Это органические соединения, в молекулах которых один или несколько атомов н замещены на атомы галогена – тефлон.

n(–CF2–CF–) Mолекулярная масса его от 500000 до 2000000.

тефлон

Устойчив к действию фактически всех брутальных веществ. Выдерживает температуру от -70 до +250оС

Употребляют для производства трубопроводов, уплотнений, в хирургии, домашнем хозяйстве.

eto-obrazec-ispolzujte-svoi-dannie.html
eto-odin-iz-zakonov-kotorie-mi-dolzhni-pomnit.html
eto-organicheskie-soedineniya-v-molekulah-kotorih-odin-ili-neskolko-atomov-n-zamesheni-na-atomi-galogena.html