- Mga katangian ng alkyl halides
- Mga punto ng boiling at natutunaw
- Polarity
- Malakas na kapangyarihan
- Pangngalan
- Halimbawa
- Pagkuha
- Halogenation na may ilaw o ultraviolet radiation
- Pagdaragdag ng mga hydrocids o halogens sa mga alkena
- Mga reaksyon
- Pagbabago ng Nucleophilic
- Mga halimbawa
- Pag-aalis
- Sintesis ng mga reign ng Grignard
- Mga halimbawa
- Aplikasyon
- Solvent
- Synthesis ng organik
- Industriya ng parmasyutiko
- Palamig
- Mga Sanggunian
Ang alkyl halides ay mga organikong compound kung saan ang isang carbon atom sp na hybridized 3 ay covalently na nakatali sa isang halogen (F, Cl, Br, I). Mula sa isa pang pananaw, ito ay maginhawa, upang gawing simple, upang ipalagay na ang mga ito ay Haloalkanes; Ang mga ito ay alkanes kung saan ang ilang mga H atoms ay pinalitan ng mga halogen atom.
Gayundin, ayon sa ipinahihiwatig ng pangalan nito, ang mga atom ng halogen ay dapat na maiugnay sa mga grupo ng alkil, R, na isasaalang-alang sa ganitong uri ng halide; bagaman, sa istruktura maaari silang mapalitan o branched at magkaroon ng mga aromatic ring, at mananatiling isang alkyl halide.
1-Chlorobutane molekula, isang halimbawa ng isang alkyl halide. Pinagmulan: Gabriel Bolívar.
Sa itaas ay ang 1-chlorobutane molekula, na tumutugma sa isa sa pinakasimpleng alkitran na halide. Makikita na ang lahat ng mga carbons nito ay may solong mga bono, at mayroon ding sp 3 hybridization . Samakatuwid, ang berdeng globo, na nauugnay sa Cl atom, ay naka-link sa isang balangkas na nagmula sa alkane butane.
Kahit na mas simpleng mga halimbawa kaysa sa 1-chlorobutane ay ang mga nagmula sa gasolina ng mitein: ang pinakamaliit na hydrocarbon ng lahat.
Mula sa molekulang CH 4 nito , ang mga H atoms ay maaaring mapalitan ng, iyon ay, yodo. Kung pinalitan mo ang isang H, magkakaroon ka ng CH 3 I (iodomethane o methyl iodide). Sa pamamagitan ng pagpapalit ng dalawang H, magkakaroon ka ng CH 2 I 2 (diiodomethane o methylene iodide). Pagkatapos at sa wakas, ang Is ay pumalit sa lahat ng mga H na nagbibigay sa CHI 3 (iodoform), at CI 4 (carbon tetraiodide).
Ang mga alkyl halides ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagiging napaka-reaktibo at, sa pamamagitan ng pagkakaroon ng pinaka-electronegative atoms sa pana-panahong talahanayan, pinaghihinalaang na sa pamamagitan ng walang katapusang mga mekanismo ay nagsasagawa sila ng impluwensya sa mga biological matrices.
Mga katangian ng alkyl halides
Ang mga katangian ng pamilyang ito ng mga compound ay nakasalalay sa kanilang mga istruktura ng molekular. Gayunpaman, kung ihahambing sa mga nagmula sa mga alkanes nito, ang mga kilalang pagkakaiba ay maaaring sundin sanhi ng simpleng katotohanan ng pagkakaroon ng mga CX bond (X = halogen atom).
Iyon ay, ang mga bono ng CX ay may pananagutan para sa anumang pagkakaiba o pagkakapareho sa pagitan ng isa o higit pang mga halagang alkitran.
Upang magsimula, ang mga bono ng CH ay halos apolar, na ibinigay ang maliit na pagkakaiba-iba ng elektroneguridad sa pagitan ng C at H; Sa kaibahan, ang mga bono ng CX ay nagpapakita ng isang permanenteng dipole moment, dahil ang mga halogen ay mas electronegative kaysa sa carbon (lalo na ang fluorine).
Sa kabilang banda, ang ilang mga halogens ay magaan (F at Cl), habang ang iba ay mabigat (Br at ako). Ang kanilang atomic masa ay humuhubog din ng mga pagkakaiba-iba sa loob ng CX bond; at naman, direkta sa mga katangian ng halide.
Samakatuwid, ang pagdaragdag ng mga halogens sa isang hydrocarbon ay pantay sa pagtaas ng polarity at molekular na masa; ito ay pantay sa paggawa nito ng hindi gaanong pabagu-bago (hanggang sa isang punto), hindi masusunog, at pagtaas ng mga punto ng kumukulo o pagtunaw.
Mga punto ng boiling at natutunaw
Ang pagkakaroon ng sinabi sa itaas, ang laki at samakatuwid ang bigat ng iba't ibang mga halogen ay ipinapakita sa pagtaas ng pagkakasunud-sunod:
F <Cl <Br <I
Sa gayon, ang alkyl halides na naglalaman ng F atoms ay maaaring asahan na mas magaan kaysa sa mga naglalaman ng mga atom ng Br o I.
Halimbawa, ang ilang mga halide na nagmula sa mitein ay isinasaalang-alang:
CH 3 F <CH 3 Cl <CH 3 Br <CH 3 I
CH 2 F 2 <CH 2 Cl 2 <CH 2 Br 2 <CH 2 I 2
At iba pa para sa iba pang mga produkto ng derivatives ng isang mas mataas na antas ng halogenation. Tandaan na ang order ay pinananatili: ang fluorine halides ay mas magaan kaysa sa iodine halides. Hindi lamang iyon, kundi pati na rin ang kanilang mga kumukulo at natutunaw na puntos ay sumusunod din sa utos na ito; Ang RF boils sa mas mababang temperatura kaysa sa RI (R = CH 3 , para sa kasong ito).
Gayundin, ang lahat ng mga likido na ito ay walang kulay, dahil ang mga electron sa kanilang mga CX bond ay hindi maaaring sumipsip o magpapalabas ng mga photon upang mag-transit ng iba pang mga antas ng enerhiya. Gayunpaman, habang mas mabibigat ang mga ito ay maaari silang mag-crystallize at magpakita ng mga kulay (tulad ng iodoform, CHI 3 ).
Polarity
Ang mga bono ng CX ay naiiba sa polarity, ngunit sa reverse order tulad ng nasa itaas:
CF> C-Cl> C-Br> CI
Samakatuwid, ang mga bono ng CF ay mas polar kaysa sa mga bonong CI. Ang pagiging mas polar, ang mga RF halides ay may posibilidad na makipag-ugnay sa pamamagitan ng mga dipole-dipole na puwersa. Samantala, sa RBr o RI halides, ang kanilang mga sandali ng dipole ay mahina at ang mga pakikipag-ugnayan na pinamamahalaan ng mga pwersa ng pagpapakalat ng London ay nakakakuha ng higit na lakas.
Malakas na kapangyarihan
Tulad ng ang alkyl halides ay mas polar kaysa sa mga alkanes kung saan nagmula ang mga ito, pinatataas nila ang kanilang kakayahang matunaw ang isang mas maraming bilang ng mga organikong compound. Ito ay para sa kadahilanang ito na sila ay may posibilidad na maging mas mahusay na mga solvent; bagaman, hindi ito nangangahulugang maaari silang magtustos ng mga alkanes sa lahat ng mga aplikasyon.
Mayroong mga pamantayan sa teknikal, pang-ekonomiya, ekolohikal at pagganap na mas gusto ang isang halogenated na solvent sa isang alkane.
Pangngalan
Mayroong dalawang mga paraan upang pangalanan ang isang alkyl halide: sa pamamagitan ng karaniwang pangalan nito, o sa pamamagitan ng sistematikong pangalan nito (IUPAC). Ang mga karaniwang pangalan ay karaniwang mas maginhawang gamitin kapag ang RX ay simple:
CHCl 3
Chloroform: karaniwang pangalan
Methyl trichloride o trichloromethane: pangalan ng IUPAC.
Ngunit ang mga sistematikong pangalan ay mas kanais-nais (at ang tanging pagpipilian), kapag mayroon kang mga branched na istruktura. Lalo na, ang mga karaniwang pangalan ay madaling gamitin kapag ang mga istraktura ay masyadong kumplikado (tulad ng makikita mo sa huling seksyon).
Ang mga patakaran para sa pagbibigay ng pangalan ng isang compound ayon sa sistema ng IUPAC ay pareho sa para sa mga alkohol: ang pangunahing kadena ay nakilala, na kung saan ay ang pinakamahabang o pinaka branched. Ang mga carbons ay nakalista pagkatapos nagsisimula mula sa dulo na pinakamalapit sa mga substituents o sanga, na pinangalanan sa alpabetong pagkakasunud-sunod.
Halimbawa
Upang ilarawan, mayroon tayong sumusunod na halimbawa:
Alkyl halide bilang isang halimbawa ng nomenclature. Pinagmulan: Gabriel Bolívar.
Ang unang sangay ay ang pangkat na methyl sa C-4; ngunit, dahil mayroong isang double bond, nakakakuha ito ng mas mataas na priyoridad kaysa sa nakasaad na patakaran. Para sa kadahilanang ito, ang pinakamahabang chain ay nagsisimula na nakalista mula sa kanan, na pinamumunuan ng isang carbon atom na naka-link sa dalawang halogens: Cl at Br.
Sa enumeration, ang mga substituents ay pinangalanan sa alpabetikong pagkakasunud-sunod:
1-bromo-1-chloro-4-methyl-2-hexene.
Pagkuha
Upang makuha ang alkyl halides, ang mga molekula ay dapat sumailalim sa isang proseso ng halogenation; iyon ay, ang pagsasama ng mga halogen atoms sa kanilang mga istraktura, lalo na isang atom na may carbon sp 3 .
Mayroong dalawang mga pamamaraan upang makuha o synthesize ang mga ito: sa pamamagitan ng ultraviolet radiation sa pamamagitan ng isang mekanismo sa pamamagitan ng mga libreng radikal, o sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga hydro acid o halogens.
Halogenation na may ilaw o ultraviolet radiation
Ang una, hindi bababa sa naaangkop at may pinakamasamang pagganap, ay binubuo sa pag-iilaw ng mga alkanes na may radiation ng ultraviolet (hv) sa pagkakaroon ng isang halogen. Halimbawa, ipinapakita ang mga equation para sa chlorination ng mitein:
CH 4 + Cl 2 => CH 3 Cl + HCl (sa ilalim ng ilaw ng ultraviolet)
CH 3 Cl + Cl 2 => CH 2 Cl 2 + HCl
CH 2 Cl 2 + Cl 2 => CHCl 3 + HCl
CHCl 3 + Cl 2 => CCl 4 + HCl
Ang apat na compound (CH 3 Cl, CH 2 Cl 2 , CHCl 3 at CCl 4 ) ay nabuo, at samakatuwid mayroong isang halo, na maaaring sumailalim sa fractional distillation. Gayunpaman, ang pamamaraang ito ay hindi praktikal, at ang pag-urong sa mga organikong syntheses ay ginusto.
Ang isa pang halimbawa ay ang bromination ng n-hexane:
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
Muli, sa reaksyon na ito, ang ilaw o ultraviolet radiation ay ginagamit upang maisulong ang pagbuo ng mga libreng radikal. Ang bromine, dahil ito ay isang malalim na pulang likido, ay nagiging discolored dahil ito ay reaksyon, sa gayon ay obserbahan ang isang pagbabago ng kulay mula pula hanggang walang kulay kapag nabuo ang 2-bromohexane.
Pagdaragdag ng mga hydrocids o halogens sa mga alkena
Ang pangalawang paraan ng pagkuha ng mga alkyl halides ay binubuo ng pagpapagamot ng mga alkohol (ROH) o alkena (R 2 C = CR 2 ) na may hydracids. Ang mga hydracids ay may pangkalahatang formula HX (HF, HCl, HBr at HI). Ang isang halimbawa ay ipapakita gamit ang ethanol para sa bawat isa sa kanila:
CH 3 CH 2 OH + HF => CH 3 CH 2 F + H 2 O
CH 3 CH 2 OH + HCl => CH 3 CH 2 Cl + H 2 O
CH 3 CH 2 OH + HBr => CH 3 CH 2 Br + H 2 O
CH 3 CH 2 OH + HI => CH 3 CH 2 I + H 2 O
Gayundin, ang mga alkena ay maaaring magdagdag ng mga molekulang HX sa kanilang dobleng mga bono, na bumubuo ng pangalawang alkyl halides.
CH 2 = CH-CH 3 + HBr => BrCH 2 -CH 2 -CH 3 + CH 3 -CHBr-CH 3
Ang produkto BrCH 2 -CH 2 -CH 3 ay 1-bromopropane, at CH 3 -CHBr-CH 3 ay 2-bromopropane. Ang pangalawa ay ang karamihan sa produkto dahil ito ang isa na may pinakamalaking katatagan, habang ang una ay ginawa sa isang mas mababang sukat dahil ito ay mas hindi matatag. Ito ay dahil ang CH 3 CHBrCH 3 ay isang pangalawang alkyl halide.
Ang katulad na nangyayari ay kung ang idinagdag sa alkena ay isang molekula ng X 2 :
CH 2 = CH-CH 3 + Br 2 => BrCH 2 -CHBr-CH 3
Gayunpaman, ang isang alkyl halide ay nakuha na may dalawang mga atom ng bromine na nakakabit sa mga katabing karbola; vicinal alkyl halide. Kung, sa kabilang banda, mayroon kang dalawang bromines na nakakabit sa parehong carbon, magkakaroon ka ng isang geminal alkyl halide, tulad ng mga sumusunod:
Br 2 CH-CH 2 -CH 3
Mga reaksyon
Pagbabago ng Nucleophilic
Ang mga reaktibiti ng alkyl halides ay batay sa brittleness o lakas ng CX bond. Ang mas mabigat na halogen, mas mahina ang bono, at samakatuwid ay mas madali itong masira. Sa isang kemikal na reaksyon ng kemikal ay nasira at ang mga bago ay nabuo; ang mga bono ng CX ay nasira, upang makabuo ng isang CG bond (G = bagong pangkat).
Sa mas angkop na mga termino, ang X ay kumikilos bilang isang nag-iiwan na grupo, at G bilang isang pagpasok na grupo sa isang reaksyon ng pagpapalit ng nucleophilic. Bakit nangyayari ang reaksyon na ito? Dahil ang X, pagiging mas electronegative kaysa sa carbon, "nagnanakaw" ng density ng elektron, nag-iiwan ng kakulangan ng mga electron na isinasalin bilang isang positibong bahagyang singil:
C δ + -X δ-
Kung ang isang negatibo (: G - ) o mga neutral na species na may isang pares na magagamit na mga elektron (: G), na may kakayahang bumubuo ng isang mas matatag na bono ng CG, palibutan ang paligid , ang X ay magtatapos sa pagpapalitan ng G. Ang nasa itaas ay maaaring kinakatawan ng mga sumusunod na equation kimika:
RX +: G - => RG + X -
Ang mas mahina ang CX o RX bond, mas malaki ang reaktibo o tendensya na mapapalitan ng nucleophilic (o nucleophile) agent G; iyon ay, ang mga mahilig sa nuclei o positibong singil.
Mga halimbawa
Nasa ibaba ang isang serye ng mga pangkalahatang equation para sa mga nucleophilic substitutions na maaaring ma-sumailalim sa alkyl halides:
RX + OH - => ROH + X - (Alkohol)
+ O '- => ROR ' (Ethers, Williamson synthesis)
+ I - => RI (Alkyl iodides)
+ CN - => RCN (Nitriles)
+ R'COO - => RCOOR '(Mga Ester)
+ NH 3 => RNH 2 (Mga Amino)
+ P (C 6 H 5 ) 3 => RP (C 6 H 5 ) 3 + X - (Phosphonium salts)
+ SH - => RSH (Thiols)
Mula sa mga halimbawang ito maaari nang maghinala ang kung gaano kahalaga ang mga alkyl halides para sa mga organikong syntheses. Ang isa sa maraming mga paghalili na nanatiling mailalarawan ay ang reaksyon ng Friedel Crafts, na ginamit upang "magrenta" ng mga aromatic ring:
RX + ArH + AlCl 3 => ArR
Sa reaksyon na ito, ang isang H ng aromatic singsing ay pinalitan ng isang pangkat R mula sa RX.
Pag-aalis
Ang Alkyl halides ay maaaring maglabas ng mga molekulang HX sa pamamagitan ng isang pag-aalis ng reaksyon; partikular, isang dehydrohalogenation:
R 2 CH-CXR 2 + OH - => R 2 C = CR 2 + HX
Ang dehydrohalogenation ay sinasabing nagaganap dahil ang parehong H at X ay nawala sa parehong molekulang HX.
Sintesis ng mga reign ng Grignard
Ang Alkyl halides ay maaaring gumanti sa ilang mga metal upang mabuo ang reignent ng Grignard, na ginamit upang magdagdag ng mga R R sa iba pang mga molekula. Ang pangkalahatang equation para sa synthesis nito ay ang mga sumusunod:
RX + Mg => RMgX
Mga halimbawa
Maraming mga halimbawa ng alkyl halides na nabanggit sa buong mga seksyon. Ang ilan sa iba, simple, ay:
-Ethyl chloride, CH 3 CH 2 Cl
-Isopropyl fluoride, (CH 3 ) 2 CH 2 F
-2-methyl-3-chloropentane, CH 3 -CH (CH 3 ) -CHCl-CH 2 CH 3
-secbutyl iodide, CH 3 CH 2 CH 2 I-CH 3
-3-bromo-6-iodoheptane, CH 3 -CH 2 -CHBr-CH 2 -CH 2 -CH 2 ko
-3,4-dibromo-1-pentene, CH 3 -CHBr-CHBr-CH = CH 2
Aplikasyon
Solvent
Sa mga nakaraang seksyon, ang pagbanggit ay ginawa ng kapasidad ng solvent ng alkyl halides. Sinamantala ng industriya ang pag-aari na ito upang magamit ang mga ito bilang mga tagapaglinis, kung para sa mga materyales ng tela, elektronikong sangkap, o alisin ang mga barnisan na mantsa.
Gayundin, ginagamit ang mga ito bilang solvent para sa mga pintura, o para sa mga organik o madulas na halimbawa para sa hindi mabilang na mga uri ng mga pagsusuri sa pagsusuri.
Synthesis ng organik
Ang Alkyl halides ay lubhang kapaki-pakinabang para sa "alkylating" aromatic singsing, habang nagsisilbing panimulang mapagkukunan para sa synthesis ng halos lahat ng iba pang mga pamilya ng mga organikong compound. Synthetically, ang RX ay itinuturing na mapagkukunan ng mga grupo ng R o chain, na maaaring naisin para sa pagsasama sa mga highly aromatic compound.
Industriya ng parmasyutiko
Nabanggit sa simula na ang mga atom ng halogen ay nakikipag-ugnay sa mga biological matrice, kaya na sa ating mga organismo hindi sila mapapansin nang hindi bumubuo ng pagbabago, positibo o negatibo. Kung ang isang gamot ay nagsasagawa ng isang positibong epekto sa katawan, ang pagkakaroon ng halogen atom na epekto na ito ay maaaring o hindi madagdagan.
Pagkatapos, kung ang X ay direktang naka-link sa isang carbon na may sp 3 hybridization , magkakaroon ka ng isang alkyl halide at hindi isang halogenated derivative. Ang ilan sa mga gayong halide ay ipinapakita sa ibaba sa mga sumusunod na serye ng mga larawan:
Ang Phenoxybenzamine, isang gamot na ginamit upang labanan ang presyon ng dugo sa mga pasyente na may pheochromocytoma. Pinagmulan: Gamit: Mark Pea.
Isoflurane, isang inhalation anesthetic. Pinagmulan: Benjah-bmm27.
Clindamycin, isang antibiotic. Pinagmulan: M mitcheltree.
Pimecrolimus, na ginagamit upang gamutin ang atopic dermatitis. Maaari mo bang hanapin ang atom ng chlorine? Pinagmulan: MarinaVladivostok.
Halomon, posibleng antitumor agent at alkyl halide mula sa damong-dagat na Portieria hornemannii, isang likas na mapagkukunan. Pinagmulan: Jü
Tandaan na sa limang gamot na ito mayroong hindi bababa sa isang CH 2 -X o CH-X na bono ; iyon ay, ang halogen ay nakakabit sa isang sp 3 carbon .
Palamig
Ang sikat na nagpapalamig na Freon-12 (CHCIF 2 ), tulad ng iba pang mga fluoroalkanes o hydrofluorocarbons, pinalitan ang mga ammonia gas at chlorofluorocarbons (CFCs) sa pagpapaandar na ito sapagkat, kahit na sila ay hindi pabagu-bago at hindi nakakalason na sangkap, sinisira nila ang layer ng ozone; habang ang Freon-12, pagiging mas reaktibo, ay nawasak bago maabot ang mga nasabing altitude.
Mga Sanggunian
- Carey F. (2008). Kemikal na Organiko. (Ika-anim na edisyon). Mc Graw Hill.
- Clark Jim. (2016, Hulyo 14). Gumagamit ng Alkyl Halides. Chemistry LibreTexts. Nabawi mula sa: chem.libretexts.org
- Gál, B., Bucher, C., & Burns, NZ (2016). Chiral Alkyl Halides: Mga Natukoy na Motif sa Medisina. Ang mga gamot sa dagat, 14 (11), 206. doi: 10.3390 / md14110206
- Alkyl Halides. Nabawi mula sa: chemed.chem.purdue.edu
- Patkar Prachi. (Hulyo 16, 2017). Lahat ng Tungkol sa Alkyl Halides: Mga Katangian, Gumagamit, at Marami pa. Science Struck. Nabawi mula sa: sciencestruck.com
- R. Ship. (2016). Alkyl Halides. Nabawi mula sa: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
- Gabay sa Pag-aaral para sa Kabanata 9 - Alkyl Halides I. Nabawi mula sa: cactus.dixie.edu
- QA Eduardo Vega Barrios. (sf). Alkyl halides: Mga Katangian, gamit at aplikasyon. [PDF. Nabawi mula sa: cvonline.uaeh.edu.mx