Свойства галогеноуглеводородов
Понятие и основные физико-химические свойства фтор-, хлор-, бром- и иодпроизводных галогеноуглеводородов. Способы их получения, реакции нуклеофильного замещения. Использование би- и мономолекулярной реакций для получения соединений различных классов.
| Рубрика | Химия |
| Вид | лекция |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 23.09.2017 |
| Размер файла | 231,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Галогеноуглеводороды
Фтор-, хлор-, бром-, иодпроизводные, а также смешанные (с разными галогенами). Изомерия - по структуре углеродной цепи и по положению галогена. Для простых и часто встречающихся веществ применяется радикально-функциональная номенклатура:
Физические свойства
Низшие производные - газы или низко кипящие жидкости с характерным сладковатым запахом. С увеличением массы галогенов (F>Cl>Br>I) и количества их атомов увеличивается плотность и т. кип., а также снижается горючесть вещества (CCl4 - в огнетушителях).
Способы получения галогеноуглеводород химический нуклеофильный
1. Галогенирование углеводородов
а) Для получения хлор- и бромпроизводных широко применяется радикальное галогенирование алканов (см. "Алканы").
С йодом эта реакция не идет. Прямое фторирование углеводородов из-за его высокой экзотермичности приводит к разрыву С-С-связей и деструкции углеродных цепей, и во всех случаях продуктами реакции являются CF4 и HF:
б) Для получения хлор- и бромпроизводных ароматических углеводородов применяется прямое галогенирование в присутствии катализаторов - кислот Льюса (см. "Ароматические углеводороды").
в) Присоединение галогенов и галогеноводородов к непредельным соединениям (см. "Алкены" и Алкины").
Замещение на галоген других групп
Химические свойства
Галогенопроизводные - один из наиболее важных в синтетическом отношении классов.
Реакционная способность определяется поляризацией связи С-Hal:
б-углерод - центр нуклеофильной атаки; в-углерод - СН-кислотный центр (в присутствии оснований отщепляет Н+, образующийся анион может быть атакован электрофилом).
1.Реакции нуклеофильного замещения (SN)
Скорость реакции увеличивается при увеличении полярности связи C-Hal и при увеличении устойчивости уходящей группы. Отсюда легкость ухода галогенов изменяется в следующем ряду:
I > Br > Cl >> F
МЕХАНИЗМ РЕАКЦИИ
1. Бимолекулярная реакция (SN2)
Скорость реакции зависит от концентрации обоих исходных реагентов.
Скорость реакции определяется устойчивостью промежуточного состояния и силой нуклеофила (нуклеофильностью) Y.
Нуклеофильность - это способность отдавать неподелённую пару электронов другому атому (кроме протона).
Одностадийный процесс
Нуклеофильность и основность чаще всего изменяются параллельно, но в отличие от основности нуклеофильность зависит от поляризуемости. Поэтому, например, по основности: HO- > HS-, а по нуклеофильности: HO- < HS-.
По механизму SN2 реагируют 1) сильные нуклеофилы и 2)производные первичных и простых вторичных алкилов: в случае третичных и объемных вторичных алкилов значительно снижается устойчивость промежуточного состояния (пространственные затруднения). Реакциям SN2 способствуют 3) полярные апротонные растворители, повышающие устойчивость промежуточного состояния.
2. Мономолекулярная реакция (SN1)
Двустадийный процесс
Скорость реакции не зависит от концентрации и свойств нуклеофила Y.
По механизму SN1 реагируют
1) производные третичных и объемных вторичных алкилов, в карбокатионе которых (+)-заряд значительно делокализован и устойчивость карбокатиона повышена.
2) В ряду производных F > Cl > Br > I возрастает полярность и поляризуемость связи С-Hal и способность к диссоциации с образованием карбокатиона. Поэтому реакции SN1 идут преимущественно с бром- и иодпроизводными, реже с хлорпроизводными, практически не идут с фторпроизводными.
3) Реакциям SN1 способствуют полярные протонные растворители, которые "разрыхляют" связь С-Hal и сольватируют образующийся карбокатион.
Использование реакций нуклеофильного замещения для получения соединений различных классов
1) О-содержащие нуклеофилы
2) S-содержащие нуклеофилы
3) N-содержащие нуклеофилы
4) Другие нуклеофилы
Реакции элиминирования (отщепления) (Е)
Дегидрогалогенирование - отщепляются Н+ анион галогена Х-.
б-Элиминирование:
Наиболее распространено в-элиминирование:
1. Бимолекулярная реакция (Е2)
Процесс одностадийный. Нуклоефил-основание одновременно отщепляет протон из в-положения и вытесняет анион галогена из б-положения:
Реакция 2-го порядка: скорость реакции зависит от концентраций и галогенопроизводного, и нуклеофила-основания.
По этому механизму происходит дегидрогалогенирование первичных и небольших по объему вторичных алкилгалогенидов.
Правило Зайцева
При дегидрогалогенировании алкилгалогенидов водород отщепляется от наименее гидрированного атома углерода.
В результате образуются продукты, содержащие у двойной связи наибольшее количество заместителей (более разветвленные), т.е. термодинамически наиболее устойчивые.
2. Мономолекулярная реакция (Е1)
Реакция 1-го порядка: скорость её зависит только от концентрации галогенопроизводного.
Растворители: спирты, водно-спиртовые смеси, карбоновые кислоты - хорошо сольватирующие карбокатионы.
Двустадийный процесс:
Реакции аллил- и бензилгалогенидов
У аллилгалогенидов реакции нуклеофильного замещения идут особенно легко. Например:
Реакция идет по механизму SN1. Аллильное сопряжение сильно стабилизирует промежуточный карбокатион. Оно также является причиной его перегруппировки, в результате которой в более сложных структурах образуются два продукта:
Подобная же стабилизация происходит и у бензилкатиона, что облегчает нуклеофильное замещение галогена в бензилгалогенидах:
1.Реакции винил- и арилгалогенидов
В соединениях, содержащих галоген у двойной связи, подвижность последнего резко снижается. Связь =CH-Hal становится частично двойной и более прочной:
Аналогично для арилгалогенидов:
Отдельные представители галогенопроизводных - см. учебник
Литература
1. Белобородов В.Л., Зурабян С.Э., Лузин А.П., Тюкавкина Н.А. - Органическая химия (основной курс) - Дрофа, М., 2003 г., с. 298 - 336.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Понятие, строение молекул, химические свойства галогеналканов. Особенности реакций замещения и присоединения как способов получения галогеналканов, условия протекания этих процессов. Реакции нуклеофильного замещения при насыщенном атоме углерода.
контрольная работа [288,1 K], добавлен 05.08.2013Понятие фенолов, их сущность и особенности, общая формула, характеристика и химические свойства. Распространенность в природе производных фенолов и их использование в медицине и парфюмерии. Реакции нуклеофильного замещения ароматических соединений.
реферат [114,0 K], добавлен 04.02.2009Понятие и практическое значение галогенов, их физические и химические свойства, отличительные признаки. Характеристика и способы получения галогенов: йода, брома, хлора, фтора, астат. Реакции, характерные для данных галогенов, сферы их использования.
презентация [988,7 K], добавлен 11.03.2011Понятие гетероциклических соединений, их сущность и особенности, основные химические свойства и общая формула. Классификация гетероциклических соединений, разновидности, отличительные черты и способы получения. Реакции электрофильного замещения.
реферат [250,5 K], добавлен 21.02.2009Понятие гетероциклических соединений, их сущность и особенности, основные химические свойства и общая формула. Классификация гетероциклических соединений, разновидности, отличительные черты и способы получения. Реакции электрофильного замещения.
реферат [248,9 K], добавлен 21.02.2009Методы получения целевого продукта: бром-, хлор- и фторпроизводные адамантана, дегидрофторирование, взаимодействие с галогеналкилами и пропиленом. Получение аллиладамантанов. Физические свойства и электронная структура реагентов и продуктов реакции.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 11.05.2011Основные способы получения спиртов. Гидрогенизация окиси углерода. Ферментация. Синтез спиртов из алкенов. Синтез спиртов из галогеноуглеводородов, из металлоорганических соединений. Восстановление альдегидов, кетонов и эфиров карбоновых кислот.
реферат [150,9 K], добавлен 04.02.2009Примеры нуклеофильных реакций. Мономолекулярное нуклеофильное замещение и отщепление. Стереохимическое течение реакций нуклеофильного замещения. SN1 и SN2 реакции. Влияние факторов на реакции замещения. Применение реакций нуклеофильного замещения.
реферат [79,5 K], добавлен 16.11.2008Понятие и номенклатура фенолов, их основные физические и химические свойства, характерные реакции. Способы получения фенолов и сферы их практического применения. Токсические свойства фенола и характер его негативного воздействия на организм человека.
курсовая работа [292,0 K], добавлен 16.03.2011Понятие фенолов, их номенклатура и изомерия. Способы получения фенола, его физические и химические свойства. Образование солей (фенолятов), реакции гидрирования, сульфирования и электрофильного замещения. Определение нафтолов, их свойства и получение.
лекция [169,5 K], добавлен 27.11.2010Общая характеристика бензальацетона: его свойства, применение и методика синтеза. Способы получения альдегидов и кетонов. Химические свойства бензальацетона на примере различных реакций образования соединений, конденсации, восстановления и окисления.
курсовая работа [723,0 K], добавлен 09.11.2008Сущность, понятие и характеристика аминов. Их основные свойства и реакции. Характеристика реакций получения аминов, их восстановления и окисления. Методы получения аминов. Аммонолиз гелоленуглеводородов, описание их основных свойств и реакций соединений.
лекция [157,0 K], добавлен 03.02.2009Исходные мономеры для синтеза поливинилхлорида (ПВХ), его физические и физико-химические свойства. Способы получения винилхлорида. Способы получения ПВХ на производстве. Производство ПВХ эмульсионным способом. Основные стадии получения суспензионного ПВХ.
реферат [81,1 K], добавлен 19.02.2016Понятие и характеристика таких соединений как: фуран, тиофен, пиррол и др., их описание и характеристика. Свойства химических соединений и методика их получения. Кислотно-основные свойства. Реакции электрофильного замещения. Восстановление соединений.
лекция [305,6 K], добавлен 03.02.2009Свойства и применение хлороформа. Антимикробное, дезорирующее действие. Меры предосторожности при работе с йодоформом. Синтезы йодоформа. Реакции нуклеофильного замещения галогеналканов. Реакции отщепления (элиминирование). Методы синтеза галогеналканов.
курсовая работа [668,3 K], добавлен 17.01.2009Понятие оснований, как класса неорганических соединений. Основания в теориях Дж. Бренстеда и Г. Льюиса. Физические свойства оснований. Основные способы получения оснований. Химические свойства. Использование оснований в химии и промышленности.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 24.06.2008Химические элементы, относящиеся к галогенам: фтор, хлор, бром, йод и астат. Химическая характеристика, порядковые номера элементов, их физические свойства, энергия ионизации и электроотрицательность. Степени окисления галогенов, энергия диссоциации.
презентация [335,4 K], добавлен 16.12.2013Общая формула альдегидов и кетонов, их активность, классификация, особенности изомерии и номенклатура, основные способы получения, реакционноспособность и химические свойства. Реакции окисления, присоединения, замещения, полимеризации и конденсации.
реферат [41,2 K], добавлен 22.06.2010Альдольная конденсация формальдегида с ацетальдегидом. Прямое каталитическое окисление пропилена. Дегидратация глицерина. Ароматические альдегиды и кетоны, способы их получения и химические свойства. Механизм мономолекулярного нуклеофильного замещения.
реферат [85,5 K], добавлен 21.02.2009Органические соединения, содержащие атом гидроксила. Способы получения фенолов, их кислотные свойства. Реакции электрофильного замещения в ароматическом кольце, конденсация фенолов с альдегидами и кетонами, алкилирование, ацилирование по Фриделю-Крафтсу.
курсовая работа [200,3 K], добавлен 14.05.2012
