Конспект урока "Галогенпроизводные углеводородов"
1
Галогенпроизводные углеводородов
Галогенпроизводными называются производные углеводородов, в которых
один или несколько атомов водорода заменены атомами галогенов (фтор-, хлор-,
бром-, йодопроизводные). По числу атомов галогена, содержащихся в молекуле,
их подразделяют на моно-, ди-, тризамещенные и т.д. В зависимости от природы
углеводородного радикала галогенпроизводные делятся на:
алифатические СН
3
СН
2
Br - бромэтан
алициклические ароматические.
Номенклатура и изомерия
При составлении названий алифатических галогенсодержащих соединений
цифрой указывают положение галогена, называют его, а затем называют
главную углеродную цепь, нумеруя с того конца, ближе к которому находится
атом галогена.
СН
3
СН
2
СН
2
I CH
3
CCH
3
При составлении названий алициклических и ароматических
галогенпроизводных за родоначальную структуру принимает карбоцикл.
Структурная изомерия галогенпроизводных зависит от изомерии углеродной
цепи и положения галогена. Например, бромбутан имеет четыре изомера.
4 3 2 1 4 3 2 1
СН
3
СН
2
СН
2
СН
2
СН
3
СН
2
СНСН
3
СН
3
Br Br
СН
3
ССН
2
СН
3
ССН
3
Br Br
Cl
F
фторбензол
хлорциклогексан
CH
3
I
1 2 3
1- йодпропан
2-иод-2- метилпропан
Cl
Cl
/
Cl
Cl
хлорбензол
1,2-дихлорбензол
1,4-дихлорбензол
1-бромбутан
2-бромбутан
1 2 3
3 2 1
1-бром-2метил-пропан
2-бром-2метил-пропан
2
Способы получения
Исходными веществами могут служить углеводороды, спирты, альдегиды,
кетоны.
Получение из углеводородов
1. Взаимодействие галогенов с алканами (реакция замещения)
h
CH
4
+Cl
2
CH
3
Cl+HCl
2. Взаимодействие галогенов с циклоалканами (реакция замещения)
h
+ Cl
2
+ HCl
3. Взаимодействие галогенов с алкенами и алкинами (реакции
присоединения)
3 2 1
CH
3
CH=CH
2
+I
2
CH
3
CHCH
2
I I
4. Взаимодействие галогенов с аренами (реакции замещения)
AlCl
3
, t
0
+ Cl
2
+ HCl
Для гомологов реакция происходит двумя путями в зависимости от условий.
h
+ Br
2
-HBr
FeBr
3
или
хлорметан
Cl
циклогексан
хлорциклогексан
пропен
1,2-дийодпропан
Cl
бензол
хлорбензол
СН
2
СН
3
/
1 2
СН
2
BrСН
3
/
1-бром-1фенилэтан
С
2
Н5
/
\
Br
С
2
Н5
/
/
Br
1-бром-2-этилбензол
1-бром-4-этилбензол
3
5. Взаимодействие галогенводородов с алкенами и аминами (реакции
присоединения). Cl Cl
HCl HCl
СН
3
ССН СН
3
С=СН
2
СН
3
ССН
3
Cl
6. Получение из спиртов
а) взаимодействие с галогеноводородами
H
2
SO
4
(конц)
СН
3
СН
2
ОН+HBr СН
3
СН
2
Br + H
2
O
H
2
SO
4
(конц) связывает воду.
б) взаимодействие с галогенидами фосфора (III) и (V).
3СН
3
СН
2
СН + PI
3
3 СН
3
СН
2
I + H
3
PO
4
СН
3
ОН + PCl
5
CH
3
Cl + HCl + POCl
3
в) СН
3
СН
2
СН
2
ОН + SOCl
2
СН
3
СН
2
СН
2
Cl + HCl + SO
2
7. Получение из альдегидов и кетонов
О
∕∕
СН
3
С + PCl
5
СН
3
СН
2
Cl
2
+ POCl
3
\
Н
Br
I
СН
3
ССН
3
+PBr
5
CH
3
CCH
3
+ POBr
3
O Br
Физические свойства
По числу атомов углерода:
низшие – газы или жидкости
средние – жидкости
высшие – жидкости или твердые
При одинаковых радикалах температуры кипения возрастают в ряду фтор-,
хлор-, бром-, йодзамещенные. Хлориды легче воды, бромиды и йодиды тяжелее
2-хлорпропен
2,2-дихлорпроран
этанол
болмэтан
этанол
йодэтан
метанол
хлорметан
Пропанол-1
тионилхлорид
1-хлорпропан
ацетальдегид
1,1-дихлорэтан
1 2 3
2,2 дибромпропан
4
воды. Низшие галогенпроизводные не растворимы в воде, растворяются в
органических растворителях, токсичны, обладают наркотическим действием.
Фторпроизводные отличаются от других галогенпроизводных.
Фторуглероды (углеводороды, в молекулах которых все атомы водорода
замещены на фтор) устойчивы, не горючи и нетоксичны. Соединения,
содержащие атомы фтора и хлора одновременно, называют фреонами. Они
используются в качестве хладоагентов (холодильники, кондиционеры).
Для качественного обнаружения хлор- и бромпроизводных их вносят на
медной проволоке в пламя горелки, пламя окрашивается в зеленый цвет. Это
метод используется в органическом и фармацевтическом анализе.
Химические свойства
Связь С – Hal полярна, т.к. галогены являются более
электроотрицательными элементами, чем атом углерода.
1. Взаимодействие со щелочами
С
2
Н
5
CH
2
Br + KOH CH
3
CH
2
OH + KBr
2. Взаимодействие со спиртами
C
2
H
5
OH + CH
3
I HI + C
2
H
5
OCH
3
3. Взаимодействие с аммиаком -NH
3
NH
3
+ СН
3
СН
2
СН
2
Br [C
3
H
7
NH
3
]Br C
3
H
7
NH
2
-NH
4
Br
4. Взаимодействие с солями циановодородной кислоты
2H
2
O
СН
3
СН
2
Br + KCN СН
3
СН
2
CN СН
3
СН
2
COOH
-KBr -NH
4
Br
Эта реакция позволяет изменить углеродную цепь.
5. Реакция дегидрогалогенирования
RCHCHR
1
+ KOH RCH=CHR
1
+ KHAl + H
2
O
I
H HAl
4 3 2 1 спиртовой р-р
СН
3
СН
2
CHСН
3
+ КОН СН
3
СН=СНСН
3
-KCl,-H
2
O
Cl
бромэтан
этанол
этанол
йодметан
метилэтилоаый эфир
бромпропан
Бромид пропиламмония
пропиламин
бромэтан
цианид
калия
пропанолнитрил
Пропановая кислота
галогеналкан
алкен
бутан
2хлорбутан
5
Правило Зайцева – атом водорода отщепляется от наименее
гидрогенизированного атома углерода (отС-3, а не от С-1).
Реакции ароматических галогенпроизводных
Галогенарены не вступают в большинство химических реакций, характерных
галогенпроизводных.
300
0
С, 150атм.
+ КОН + KCl
+H
2
SO
4
+
- Н
2
О
Отдельные представители
Хлорэтан – C
2
H
5
Cl – в обычных условиях газ, при t 12
0
С – бесцветная
жидкость, огнеопасна. При попадании на кожу быстро испаряется, вызывает
резкое охлаждение и понижение чувствительности кожи. Используется для
местной анестезии, при травмах.
2-бром – 1,1,1-трифтор-2-хлорэтан (фторотан) – CF
3
CHClBr –бесцветная
жидкость (t
кип
=51
0
С), не горюч, наркотик, применяется для наркоза.
Тетрахлорметан (СCl
4
) – бесцветная жидкость, тяжелее воды. Не горюч,
при соприкосновении с огнем легко испаряется, пары стелются над
поверхностью пламени и ограничивают доступ кислорода, на этом основано
использование CCl
4
в огнетушителях.
Дифтордихлорметан CF
2
Cl
2
– летучий газ (t
кип
= -30
0
С), не горюч, не
ядовит, не вызывает коррозии металлов, не меет запаха, термостоек до 550
0
С,
применяется как хладоагент (фреон).
Хлорэтилен (винилхлорид) СН
2
=СНCl – при обычных условиях газ,
получают из ацетилена
СН СН + HCl CH
2
=CH
Cl
Легко полимеризуется: n(CH
2
=CH) (CH
2
CH)n
Cl Cl
Cl
∕
ОН
∕
Хлорбензол конц.
фенол
Br
∕
Br
∕
\
SO
3
H
Br
∕
\
SO
3
H
∕
HSO
3
конц
2-бромбензол-
сульфокислота
4-бромбензол-
сульфокислота
поливинилхлорид
6
Применяется для изоляционных материалов, искусственной кожи, пленок,
грампластинок.
Трихлорметан СНCl
3
(хлороформ) – бесцветная тяжелая жидкость со
сладковатым удушливым запахом, обладает наркотическим действием,
впервые был применен для наркоза Н.И. Пироговым в 1848г. На свету под
действием кислорода воздуха разлагается с образованием фосгена –
высокотоксичного вещества.
O
[O] [O]
CHCl
3
Cl CCl CO
2
+ Cl
2
-HCl
Трийодметан (йодоформ) CHI
3
– твердое вещество с резким запахом, не
растворим в воде, плохо растворим в спирте, растворяется в эфире.
Применяется как антисептик.
хлороморм
фосген
