- Alkil halojenürlerin özellikleri
- Kaynama ve erime noktaları
- Polarite
- Çözücü gücü
- terminoloji
- Misal
- edinme
- Işık veya ultraviyole radyasyonla halojenleşme
- Alkenlere hidrosit veya halojen ekleme
- Tepkiler
- Nükleofilik ikame
- Örnekler
- Eliminasyon
- Grignard reaktiflerinin sentezi
- Örnekler
- Uygulamalar
- çözücü
- Organik sentez
- İlaç endüstrisi
- Soğutucular
- Referanslar
Alkil halojenürler , bir karbon atomu sp ile melezleştirilmiş olan organik bileşiklerdir 3 kovalent olarak halojen (F, Cl, Br, I) bağlıdır. Başka bir perspektiften, basitleştirmek, haloalkan olduklarını varsaymak uygundur; Bunlar, bazı H atomlarının halojen atomları ile değiştirildiği alkanlardır.
Ayrıca, adından da anlaşılacağı gibi, halojen atomlarının bu tip halojenür olarak kabul edilmesi için alkil gruplarına, R'ye bağlanması gerekir; yapısal olarak ikame edilebilir veya dallanmış olabilirler ve aromatik halkalara sahip olabilirler ve yine de bir alkil halojenür olarak kalırlar.
1-Klorobütan molekülü, bir alkil halojenür örneği. Kaynak: Gabriel Bolívar.
Yukarıda, en basit alkil halojenürlerden birine karşılık gelen 1-klorobütan molekülü bulunmaktadır. Tüm karbonlarının tek bağlara sahip olduğu ve ayrıca sp 3 hibridizasyonuna sahip olduğu görülebilir . Bu nedenle, Cl atomuna karşılık gelen yeşil küre, alkan butandan türetilen bir iskelete bağlıdır.
1-klorobütan'dan daha basit örnekler, metan gazından türetilenlerdir: hepsi içinde en küçük hidrokarbon.
CH 4 molekülünden H atomları, yani iyot ile değiştirilebilir. Bir H yerine ise, CH olacaktır 3 I (iyodometan veya metil iyodür). İki H ikame edilerek, CH olacaktır 2 I 2 (diiyodometan ya da metilen iyodür). Sonra ve son olarak, Is, CHI 3 (iyodoform) ve CI 4 (karbon tetraiyodür) veren tüm H'leri değiştirir.
Alkil halojenürler, çok reaktif olmaları ve periyodik tablodaki en elektronegatif atomlara sahip olmaları ile karakterize edilirler, sonsuz mekanizmalar yoluyla biyolojik matrisler üzerinde bir etki yaptıklarından şüphelenilir.
Alkil halojenürlerin özellikleri
Bu bileşik ailesinin özellikleri moleküler yapılarına bağlıdır. Bununla birlikte, türetilmiş alkanlarınınkilerle karşılaştırıldığında, CX bağlarına (X = halojen atomu) sahip olmanın basit gerçeğinden kaynaklanan önemli farklılıklar gözlemlenebilir.
Yani CX bağları, bir veya daha fazla alkil halojenür arasındaki herhangi bir fark veya benzerlikten sorumludur.
Başlangıç olarak, C ve H arasındaki küçük elektronegatiflik farkı göz önüne alındığında, CH bağları neredeyse apolardır; Öte yandan, CX bağları, halojenlerin karbondan (özellikle flordan) daha elektronegatif olması nedeniyle kalıcı bir dipol momenti sunar.
Öte yandan, bazı halojenler hafiftir (F ve Cl), diğerleri ise ağırdır (Br ve I). Atomik kütleleri de CX bağları içindeki farklılıkları şekillendirir; ve sırayla, doğrudan halojenürün özellikleri üzerinde.
Bu nedenle, bir hidrokarbona halojen eklemek, polaritesini ve moleküler kütlesini artırmakla aynıdır; onu daha az uçucu (bir noktaya kadar), daha az yanıcı yapmaya ve kaynama veya erime noktalarını artırmaya eşittir.
Kaynama ve erime noktaları
Yukarıdakileri söyledikten sonra, farklı halojenlerin boyutu ve dolayısıyla ağırlığı artan sırada gösterilmektedir:
F <Cl <Br <I
Bu nedenle, F atomları içeren alkil halojenürlerin Br veya I atomları içerenlerden daha hafif olması beklenebilir.
Örneğin, metandan türetilen bazı halojenürler dikkate alınır:
CH 3 F <CH 3 Cl <CH 3 Br <CH 3 I
CH 2 K 2 <CH 2 Cı 2 <CH 2 Br 2 <CH 2 I 2
Ve benzeri, daha yüksek bir halojenleşme derecesine sahip diğer türev ürünleri için. Sıranın korunduğuna dikkat edin: flor halojenürler, iyot halojenürlerden daha hafiftir. Sadece bu değil, kaynama ve erime noktaları da bu düzene uyuyor; RF, RI'dan daha düşük sıcaklıklarda kaynar ( bu durum için R = CH 3 ).
Aynı şekilde, tüm bu sıvılar renksizdir, çünkü CX bağlarındaki elektronlar diğer enerji seviyelerini geçmek için fotonları ememez veya bırakamaz. Ancak, ağırlaştıkça, kristalleşebilir ve renkleri görüntüleyebilirler (iyodoform, CHI 3 gibi ).
Polarite
CX bağları polaritede farklılık gösterir, ancak yukarıdaki gibi ters sırada:
CF> C-Cl> C-Br> CI
Bu nedenle, CF bağları, CI bağlarından daha kutupsaldır. Daha polar olan RF halojenürler, çift kutuplu-çift kutuplu kuvvetler yoluyla etkileşime girme eğilimindedir. Bu arada, RBr veya RI halojenürlerinde, dipol momentleri daha zayıftır ve Londra dağılım kuvvetleri tarafından yönetilen etkileşimler daha fazla güç kazanır.
Çözücü gücü
Alkil halojenürler türetildikleri alkanlardan daha polar olduklarından, daha fazla sayıda organik bileşiği çözme yeteneklerini arttırırlar. Bu nedenle daha iyi çözücüler olma eğilimindedirler; ancak bu, tüm uygulamalarda alkanların yerini alabilecekleri anlamına gelmez.
Bir alkan yerine halojenli bir çözücü tercih etmek için teknik, ekonomik, ekolojik ve performans kriterleri vardır.
terminoloji
Bir alkil halojenürü adlandırmanın iki yolu vardır: genel adıyla veya sistematik adıyla (IUPAC). Genel adlar, RX basit olduğunda genellikle daha uygundur:
CHCl 3
Kloroform: ortak ad
Metil triklorür veya triklorometan: IUPAC adı.
Ancak, dallanmış yapılarınız olduğunda sistematik isimler tercih edilir (ve tek seçenek). İronik olarak, yapılar çok karmaşık olduğunda (son bölümde göreceğiniz adlar gibi) yaygın isimler tekrar işe yarar.
IUPAC sistemine göre bir bileşiği adlandırmanın kuralları alkoller ile aynıdır: en uzun veya en çok dallı olan ana zincir belirlenir. Daha sonra karbonlar, ikame edicilere veya dallara en yakın uçtan başlayarak alfabetik sırayla adlandırılarak listelenir.
Misal
Göstermek için aşağıdaki örneğe sahibiz:
Bir isimlendirme örneği olarak alkil halojenür. Kaynak: Gabriel Bolívar.
İlk dal, C-4'teki metil grubudur; ancak çift bağ olduğu için belirtilen kurala göre daha yüksek öncelik kazanır. Bu nedenle, en uzun zincir, iki halojene bağlı bir karbon atomunun başında sağdan listelenmeye başlar: Cl ve Br.
Numaralandırma ile, ikame ediciler alfabetik sırayla adlandırılır:
1-bromo-1-kloro-4-metil-2-heksen.
edinme
Alkil halojenürleri elde etmek için moleküllerin bir halojenleme işlemine tabi tutulması gerekir; onların yapılarına halojen atomu, bir C-sp, özellikle bir atom içeren, bir 3 .
Bunları elde etmenin veya sentezlemenin iki yöntemi vardır: bir serbest radikal mekanizma yoluyla ultraviyole radyasyon yoluyla veya hidrosidler veya halojenler ekleyerek.
Işık veya ultraviyole radyasyonla halojenleşme
Birincisi, en az uygun ve en kötü performansa sahip olan, alkanların bir halojen varlığında ultraviyole radyasyon (hv) ile ışınlanmasından ibarettir. Örneğin, metanın klorlanması için denklemler gösterilmiştir:
CH 4 + Cl 2 => CH 3 Cl + HCl (ultraviyole ışık altında)
CH 3 CI + CI 2 => CH 2 Cı 2 + HCI
CH 2 Cl 2 + Cl 2 => CHCl 3 + HCl
CHCl 3 + Cl 2 => CCl 4 + HCl
Dört bileşik (CH 3 , Cl, CH 2 Cı 2 , CHC! 3 ve CCI 4 ) oluşturulur ve bu nedenle, fraksiyonel damıtma işlemine tabi tutulabilir bir karışımı vardır. Bununla birlikte, bu yöntem pratik değildir ve organik sentezlere başvurulması tercih edilir.
Başka bir örnek, n-heksanın bromlanmasıdır:
CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 + Br 2 => CH 3 (Br) CHCH 2 CH 2 CH 2 CH 3 + HBr
Yine bu reaksiyonda, serbest radikal oluşumunu desteklemek için ışık veya ultraviyole radyasyon kullanılır. Brom, koyu kırmızı bir sıvı olduğu için reaksiyona girdiğinde rengi bozulur, böylece 2-bromohekzan oluştuğunda kırmızıdan renksiz renge bir renk değişimi gözlemlenir.
Alkenlere hidrosit veya halojen ekleme
Alkil halojenürler elde İkinci yöntem tedavi alkoller (ROH) veya alkenlerin (R oluşmaktadır 2 C = CR 2 hydracids ile). Hidrasitler, HX (HF, HCl, HBr ve HI) genel formülüne sahiptir. Her biri için etanol kullanılarak bir örnek gösterilecektir:
CH 3 CH 2 , OH + HF => CH 3 CH 2 F + H 2 O
CH 3 CH 2 -OH + HCI => CH 3 CH 2 CI + H 2 O
CH 3 CH 2 OH + HBr => CH 3 CH 2 Br + H 2 O
CH 3 CH 2 , OH + H => CH 3 CH 2 I + H 2 O
Benzer şekilde, alkenler, ikincil alkil halojenürler oluşturarak çift bağlarına HX molekülleri ekleyebilir.
CH 2 = CH-CH 3 + HBr => BrCH 2 -CH 2 -CH 3 = CH 3 -CHBr CH 3
Ürün BrCH 2 -CH 2 -CH 3 1-bromopropan ve CH 3 -CHBr CH 3'tür 2-bromopropan. İkincisi, çoğunluk ürünüdür çünkü en büyük kararlılığa sahip olandır, birincisi ise daha dengesiz olduğu için daha az ölçüde üretilir. CH Bunun nedeni, 3 CHBrCH 3 ikinci bir alkil halojenür olması.
Alkene eklenen bir X 2 molekülü olduğunda çok benzer olur :
CH 2 = CH-CH 3 + Br 2 => BrCH 2 -CHBr CH 3
Bununla birlikte, bitişik karbonlara bağlı iki bromin atomu ile bir alkil halojenür elde edilir; visinal alkil halojenür. Öte yandan, aynı karbona bağlı iki bromunuz olsaydı, aşağıdaki gibi bir çift alkil halojenür olurdu:
Br 2 CH = CH 2 -CH 3
Tepkiler
Nükleofilik ikame
Alkil halojenürlerin reaktiviteleri, CX bağının kırılganlığına veya gücüne dayanır. Halojen ne kadar ağırsa, bağ o kadar zayıftır ve dolayısıyla o kadar kolay kırılır. Kimyasal bir reaksiyonda bağlar kopar ve yenileri oluşur; CX bağları bir CG bağı oluşturmak için kırılır (G = yeni grup).
Daha uygun bir ifadeyle X, bir nükleofilik ikame reaksiyonunda bir ayrılan grup olarak ve G bir giriş grubu olarak hareket eder. Bu reaksiyon neden oluşur? X, karbondan daha elektronegatif olduğundan, elektron yoğunluğunu "çalar" ve onu pozitif bir kısmi yük olarak tercüme eden bir elektron eksikliği bırakır:
C δ + -X δ-
Daha kararlı bir CG bağı oluşturabilen bir çift elektrona sahip negatif (: G - ) veya nötr bir tür (: G) çevrenin etrafını sararsa , X, G ile değiştirilir. Yukarıdakiler aşağıdaki denklemle temsil edilebilir. kimya:
RX +: G - => RG + X -
CX veya RX bağı ne kadar zayıfsa, reaktivitesi veya nükleofilik (veya nükleofil) ajan G ile değiştirilme eğilimi o kadar yüksektir; yani çekirdek sevenler veya pozitif suçlamalar.
Örnekler
Aşağıda, alkil halojenürlerin maruz kalabileceği nükleofilik ikameler için bir dizi genel denklem bulunmaktadır:
RX + OH - => ROH + X - (Alkoller)
+ VEYA '- => ROR ' (Eterler, Williamson sentezi)
+ I - => RI (Alkil iyodürler)
+ CN - => RCN (Nitriller)
+ R'COO - => RCOOR '(Esterler)
+ NH 3 => RNH 2 (Aminler)
+ P (C 6 H 5 ) 3 => RP (C 6 H 5 ) 3 + X - (Fosfonyum tuzları)
+ SH - => RSH (Tiyoller)
Bu örneklerden, alkil halojenürlerin organik sentezler için ne kadar değerli olduğundan şüphelenilebilir. Geriye kalan birçok ikameden biri aromatik halkaları "kiralamak" için kullanılan Friedel Crafts reaksiyonudur:
RX + ArH + AlCl 3 => ArR
Bu reaksiyonda, aromatik halkanın bir H'si, RX'ten bir R grubu ile değiştirilir.
Eliminasyon
Alkil halojenürler, bir eliminasyon reaksiyonu yoluyla HX moleküllerini serbest bırakabilir; özellikle bir dehidrohalojenasyon:
R, 2 , CH-CXR 2 + OH - => R, 2 , C = CR 2 + HX
Dehidrohalojenasyonun, hem H hem de X'in aynı HX molekülünde kaybolması nedeniyle meydana geldiği söylenir.
Grignard reaktiflerinin sentezi
Alkil halojenürler, diğer moleküllere R grupları eklemek için kullanılan Grignard reaktifini oluşturmak için belirli metallerle reaksiyona girebilir. Sentezi için genel denklem aşağıdaki gibidir:
RX + Mg => RMgX
Örnekler
Bölümler boyunca çeşitli alkil halojenür örnekleri zaten belirtilmiştir. Bazıları basit:
Etil klorür, CH 3 CH 2 CI
İzopropil florür, (CH 3 ) 2 , CH 2 F
-2-metil-3-kloropentan, CH 3 -CH (CH 3 ) -CHCl-CH 2 CH 3
-secbutyl iyodür, CH 3 CH 2 CH 2 I-CH 3
3-bromo-6-iodoheptane, CH 3 -CH 2 -CHBr-CH 2 -CH 2 -CH 2 I
-3,4-dibromo-1-penten, CH 3 -CHBr-CHBr-CH = CH 2
Uygulamalar
çözücü
Önceki bölümlerde, alkil halojenürlerin çözücü kapasitesinden bahsedilmişti. Endüstri, ister tekstil malzemeleri, ister elektronik bileşenler için temizleyici olarak kullanmak veya vernik lekelerini çıkarmak için bu özellikten yararlandı.
Aynı şekilde, boyalar için çözücü olarak veya sayısız analitik test türü için organik veya yağlı numuneler için kullanılırlar.
Organik sentez
Alkil halojenürler, aromatik halkaların "alkile edilmesi" için çok yararlıdır ve diğer tüm organik bileşik ailelerinin sentezi için bir başlangıç kaynağı olarak hizmet eder. Sentetik olarak RX, oldukça aromatik bileşiklere dahil edilmek için arzu edilebilecek bir R grupları veya zincirleri kaynağı olarak kabul edilir.
İlaç endüstrisi
Başlangıçta halojen atomlarının biyolojik matrislerle etkileşime girdiğinden bahsedilmişti, böylece organizmalarımızda pozitif veya negatif bir değişiklik oluşturmadan farkedilemezler. Bir ilaç vücut üzerinde olumlu bir etki yaratırsa, bir halojen atomuna sahip olması bu etki artabilir veya artmayabilir.
Daha sonra, X doğrudan sp 3 hibridizasyonlu bir karbona bağlıysa , halojenlenmiş bir türeve değil bir alkil halide sahip olacaksınız. Bu tür halojenürlerin bazıları aşağıdaki resim serilerinde aşağıda gösterilmiştir:
Feokromositoma hastalarında kan basıncıyla savaşmak için kullanılan bir ilaç olan fenoksibenzamin. Kaynak: Utent: Mark Pea.
Isofluran, bir inhalasyon anestezisi. Kaynak: Benjah-bmm27.
Bir antibiyotik olan klindamisin. Kaynak: M mitcheltree.
Pimekrolimus, atopik dermatiti tedavi etmek için kullanılır. Klor atomunu bulabilir misin? Kaynak: MarinaVladivostok.
Halomon, olası antitümör ajanı ve doğal bir kaynak olan deniz yosunu Portieria hornemannii'den alkil halojenür. Kaynak: Jü
Bu beş ilaç, en az bir CH olduğu Not 2 X ya da CH-X bağı ; olduğu, halojen, bir sp bağlı 3 karbon .
Soğutucular
Ünlü soğutucu Freon-12 (CHCIF 2 ), diğer floroalkanlar veya hidroflorokarbonlar gibi, bu işlevde amonyak gazlarının ve kloroflorokarbonların (CFC'ler) yerini almıştır çünkü uçucu olmayan ve toksik olmayan maddeler olmalarına rağmen ozon tabakasını tahrip ederler; daha reaktif olan Freon-12 ise bu yüksekliklere ulaşmadan yok edilir.
Referanslar
- Carey F. (2008). Organik Kimya. (Altıncı baskı). Mc Graw Hill.
- Clark Jim. (2016, 14 Temmuz). Alkil Halojenürlerin Kullanım Alanları. Kimya LibreTexts. Chem.libretexts.org adresinden kurtarıldı
- Gál, B., Bucher, C. ve Burns, NZ (2016). Kiral Alkil Halojenürler: Tıpta Keşfedilmemiş Motifler. Deniz uyuşturucuları, 14 (11), 206. doi: 10.3390 / md14110206
- Alkil halojenürler. Kurtarıldı: chemed.chem.purdue.edu
- Patkar Prachi. (16 Temmuz 2017). Alkil Halojenürler Hakkında Her Şey: Özellikleri, Kullanımları ve Daha Fazlası. Bilim Struck. Kurtarıldı: sciencestruck.com
- R. Ship. (2016). Alkil halojenürler. Kurtarıldı: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
- Bölüm 9 için Öğrenme Kılavuzu - Alkil Halojenürler I. Cactus.dixie.edu'dan alındı
- QA Eduardo Vega Barrios. (Sf). Alkil halojenürler: Özellikleri, kullanımları ve uygulamaları. [PDF. Kurtarıldı: cvonline.uaeh.edu.mx