Halogenderiváty
3. b) Halogenderiváty organických sloučenin
(charakteristika, příprava, vlastnosti, přehled a využití nejdůležitějších)
- Charakteristika
o vznikají náhradou jednoho nebo více vodíkových atomů v molekule uhlovodíku halogenem
o obecný vzorec RX (R je uhlovodíkový zbytek, X je halogen), rozlišujeme:
§ alkylhalogenidy s acyklickým uhlovodíkovým zbytek
§ arylhalogenidy s aromatickým uhlovodíkovým zbytek
o v přírodě se nevyskytují
o nejnižší halogenderiváty jsou plyny, ostatní jsou kapaliny s charakteristickým zápachem (např. chloroform) nebo pevné látky (např. jodoform)
o některé mejí narkotickéúčinky (např. chloroform, tetrachlormetan) nebo slzotvorné účinky (např. benzylchlorid)
o jsou jedovaté, ukládají se v tucích (kumulují se tak v organismu
- Charakteristika vazby
o vazba C-X je polární (díky velkému rozdílu elektronegativit mezi halogeny a uhlíkem)
o na uhlíku se vytváří částečný kladný a na atomu halogenu částečný záporný náboj vazebný elektronový pár je blíže u atomu halogenu (elektronová hustota je větší na halogenu)
o vazba se štěpí heterolyticky, vazebný pár elektronů se přesune k atomu halogenu a odštěpí se halogenidový anion
o polarita vazby v halogenderivátech klesá od fluoru k jodu
o nejreaktivnější je vazba C – I, s klesajícím protonovým číslem halogenu klesá reaktivita halogenderivátu
o halogenalkany jsou většinou reaktivnější než halogenalkeny, pepř. halogenareny
o 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
C – X: C – C – C – C – X
- Reakce
o nukleofilní substituce
§ nukleofilní činidlo napadá částečně kladně nabitý atom uhlíku, který přijímá elektronový pár a odštěpí se halogenidový anion, můžeme tak připravit nejrůznější deriváty uhlovodíků např.
· alkoholy
· aminy
o eliminace
§ pobíhá účinkem nukleofilního činidla, které odštěpí H+ (díky –I-efektu, částečný kladný náboj na uhlíku oslabí vazbu C – H) z atomu uhlíku ležícího vedle atomu uhlíku s navázaným halogenem, vazebné elektrony vytvoří vazbu π (vzniká alken jako hlavní produkt) a vytlačí jodidový anion
- Příprava
o halogenací alkanů (radikálovou substitucí)
§ chlorace methanu
o adicí halogenů nebo halogenovodíků na nenasycené uhlovodíky
§ adice bromu
§ adice vodíku
- Zástupci
o Methylchlorid CH3Cl
§ plyn
§ používá se v organické syntéze a k plnění chladících zařízení
o Chloroform (trichlormethan) CHCl3
§ těkavá kapalina
§ rozpouštědlo, surovina v chemickém průmyslu
o Tetrachlormethan CCl4
§ těkavá, jedovatá, karcinogenníkapalina
§ rozpouštědlo
o Trichlorethylen CCl2=CHCl
§ bezbarvá kapalina
§ slouží jako rozpouštědlo, např. k čištění oděvů
o Vinylchlorid (chlorethen) CH2=CHCl
§ karcinogenní plyn
§ polymeruje na polyvinylchlorid PVC
o Chlorpren (2-chlorbut-1,3-dien) CH2=CCl-CH=CH2
§ surovina pro výrobu chloroprenového kaučuku
o Chlorbenzen
§ bezbarvá kapalina
§ slouží k výrobě aromatických sloučenin (fenolu)
o Tetrafluorethylen CF2=CF2
§ plyn
§ jeho polymerací vzniká polytetrafluorethylen (Teflon)
o Jodoform (trijodmethan) CHI3
§ tvoří žluté krystalky
§ má dezinfekční účinky
o Freony
§ plynné halogenalkany obsahující v molekule atomy Cl a F, např. dichloridfluormethan CCl2F2
§ slouží jako náplně do chladících zařízení a hnací plyny ve sprejích, poškozují ozonovou vrstvu chránící Zemi před škodlivým UV zářením, a jejich výroba se proto omezuje
§ ve vyšších vrstvách atmosféry se z molekuly freonu odštěpí chlor, který reaguje s ozoem za vzniku oxidu chloru a molekuly kyslíku Cl + O3 -> ClO + O2, oxid chloru pak reaguje s volným kyslíkem, vzniká O2 a opět se odštěpuje atom chlorel ClO + O -> Cl + O2, reakce se řetězově šíří
Statistika