ХАЛОГЕНОПРОИЗВОДНИ
(доц. Георги Велинов)
Халогенопроизводните на въглеводородите се разглеждат като произлезли от
съответните въглеводороди чрез заместване на водородни атоми с халогенни.
В частност халогенопроизводните на алканите могат да се разглеждат като
получени от алкани, в молекулите на които един или повече водородни атоми са
заместени с атоми на хлогенни елементи
X = F , Cl , Br
или
I .
Според броя на халогенните атоми в молекулата си халогенопроизводните
биват:
монохалогеноалкани
:
CH
3
Cl
-
хлорометан
или
метилхлорид
;
CH
3
CH
2
Br
-
бромоетан
;
CH
3
CH
2
I
-
йодоетан
.
дихалогеноалкани
:
CH
2
Cl
2
-
дихлорометан
;
ClCH
2
CH
2
Cl
-
1,2-дихлороетан
;
полихалогеноалкани
:
Cl - CH
2
-CH
2
-CH - CCl
3
Cl
1,1,1,2,4-пентахлоробутан
;
В зависимост от вида на халогена те биват: флуорни, хлорни, бромни, йодни и
смесени халогенопроизводни:
CH
3
CH
2
Cl
CH
3
Br
CH
3
CH
2
F
CH
3
I
хлороетан бромометан флуороетан йодометан
CF
2
Cl
2
CH
3
CHBr
2
1,1-дибромоетан дихлородифлуорометан
Най-голямо приложение намират монохалогенопроизводните на алканите,
наречени
халогеноалкани
или
алкилхалогениди
. Тяхната връзка с алканите
може да се представи със следната обща схема:
R-H + X
2
R-X + HX
,където
X = Cl
или
Br
R-Cl + HCl
R-H + Cl
2
CH
3
CH
3
+ Cl
2
;
CH
3
CH
2
Cl + HCl
CH
3
CH
2
Br + HBr
;
CH
3
CH
3
+ Br
2
R-H + Br
2
R-Br + HBr
Флуорните и йодопроизводните се получават по други методи. Йодът привидно
не реагира с алканите, докато флуорът, поради своята голяма
реактивоспособност, ги деструктира - вж.
АЛКАНИ
.
Според вида на въглеводородния остатък халогенопроизводните се
подразделят на: производни на наситените, на ненаситените и на ароматните
въглеводороди:
1
CH
3
CH
2
Cl
H
2
C=CHCl
BrCH
2
-CHBr-CH
2
Br
хлороетан хлороетен 1,2,3-трибромопропан
(винилхлорид)
ClCH
CHCl
CHCl
CHCl
ClCH
CHCl
I
Br
1,2,3,4,5,6-хексахлороциклохексан 1-бромо-4-йодобензен
НОМЕНКЛАТУРА И ИЗОМЕРИЯ
Наименованията на халогеноалканите се образуват по номенклатурата на
IUPAC
, като пред наименованието на алкана се поставя названието на
халогена като представка. С арабска цифра се обозначава мястото на халогена
като заместител:
CH
3
-CH
2
-CH
2
-Cl
CH
3
Br
CH
3
CH
2
Br
бромометан бромоетан 1-хлоропропан
Cl
CH
3
-CH
2
-CH-CH
2
-CH
3
Cl
CH
3
-CH-CH
3
2-хлоропропан 3-хлоропентан
При по-просто построените съединения се срещат и друг вид названия на
базата на наименованията на алкиловите радикали и тогава те се наричат най-
общо
алкилхалогениди
. Например:
метилбромид
отговаря на
бромометан
, а
етилхлорид
- на
хлороетан
.
При халогеноалканите се наблюдава
позиционна изомерия
в зависимост от
мястото на халогенния атом във въглеводородната верига
:
Cl
CH
3
-CH
2
-CH
2
-CH
2
-Cl
CH
3
-CH-CH
2
-CH
3
2-хлоробутан 1-хлоробутан
Освен това при тях се наблюдава и
верижна изомерия
. Така например
верижен изомер на
1-хлоробутана
е
2-метил-1-хлоропропан
, а на
2-
хлоробутана
верижен изомер е
2-метил-2-хлоропропана
.
H
3
C-CH-CH
2
-Cl
CH
3
H
3
C-C-Cl
CH
3
CH
3
2-метил-1-хлоропропан 2-метил-2-хлоропропан
2
Наименованията на гореизброените изомерни съединения по рационалната
номенклатура са:
първичен бутилхлорид
, съответстващ на
1-хлоробутан
вторичен бутилхлорид
, съответстващ на
2-хлоробутан
,
изобутилхлорид
,
съответстващ на
2-метил-1-хлоропропан
и
третичен бутилхлорид
,
съответстващ на
2-метил-2-хлоропропан.
СТРОЕЖ НА МОЛЕКЛАТА
Химичната връзка въглерод-халоген е полярна:
- C - X
δ δ
+
-
Това се дължи на по-голямата електроотрицателност на халогенните елементи
в сравнение с въглерода. От тук следва, че халогенните атоми имат
отрицателен индукционен ефект, т.е. изтеглят електронната плътност от тази
връзка, като по този начин поляризират и съседните химични връзки в
молекулата. Енергията на връзките въглерод-халоген (
С-X
) намалява в реда:
C-F > C-Cl > C-Br > C-I
При молекули с по-дълга въглеродна верига възникналият частичен
положителен заряд при въглеродния атом индуцира възникването на частичен
положителен заряд при съседния въглероден атом. Той от своя страна
индуцира при следващия въглероден атом и т.н.
C
C
C
C Cl
δ
δ
δ
δ
δ
-
+
+
+
+
1
2
3
4
където:
4
3
2
1
+
+
+
+
δ
δ
δ
δ
>
>
>
, а сумата от абсолютните стойности на
частичните положителни заряди е равна на частичния отрицателен заряд:
-
3
4
1
+
δ
+
δ
2
+
δ
+
δ
δ
+
+
+
=
Именно това предаване на частичен електронен заряд по въглеродната верига,
предизвикано от халогенния атом, се нарича индукционен ефект. С
отдалечаването на халогенния атом, големината на частичния положителен
заряд бързо намалява, т.е. индукционният ефект затихва бързо по веригата.
Частичните положителни заряди възникват не само при въглеродните, но и при
водородните атоми:
δ
4
+
δ
3
+
|δ
1
+
|
>>
|δ
2
+
|
H H
δ
4
+
δ
2
+
δ
1
+
δ
−
|δ
3
+
|
>>
|δ
4
+
|
H C C Cl
H H
|δ
−
|
=
|δ
1
+
|
+
|δ
2
+
|
+
2|δ
3
+
|
+
3|δ
4
+
|
δ
4
+
δ
3
+
3