3. Свойства органических соединений различных классов и методы их синтеза

3.1 Галогенопроизводные углеводородов

Галогенопроизводными называют органические соединения, молекулы которых содержат один или несколько атомов галогена, заместивших атомы водорода органического соединения. Введение атомов галогена в молекулу органические соединения с образованием связи углерод –галоген называется реакцией галогенирования.

В зависимости от числа водородных атомов в углеводороде, заме-щенных на галогены, различают моно- и полигалогенопроизводные (ди-, три- и более).

Характер радикала, связанного с галогеном, определяет предель­ность. Моногалогенопроизводные предельных углеводородов (моногалогеналкилы) образуют гомологический ряд, который выражают общей формулой C_nH_2n+1X, где X — галоген.

Атом галогена может быть связан с первичным, вторичным и третичным углеродным атомом. Поэтому галогеналкилы делятся на первичные (I), вторичные (II) и третичные (III):

Прочность связи С—X (в кДж/моль) возрастает от иода к фтору:

С–I С–Вr С–Сl С–F

214 285 340 485

(напомним: прочность связи С–Н в алканах составляет 415—420 кДж/моль).

Таким образом, наиболее реакциопноспособными являются иодпро-изводные (атом иода отщепляется легче), а самыми прочными — фторпроизводные.

Связь С–Х в галогеналкилах отличается повышенной полярностью. Это связано со значительной электроотрицательностью атома галогена, соединенного с углеродом. Поэтому электронная плотность в галоген­алкилах смещена в сторону атома галогена, который проявляет — I-индуктивный эффект:

δ⁺ δ^-

R–СН₂→Х

В результате связь С—X становится поляризованной и это проявляется высокой реакционной активностью в химических реакциях. Поляризу­емость связи С—X изменяется в ряду:

С – I > С – Вr > С – Сl > С – F

Моногалогеналкилы можно получать следующими способами:

1. Замещением атомов водорода в алканах на галоген. Например, в

промышленности широко применяется реакция хлорирования метана:

При определенных условиях реакция идет с образованием одного из продуктов хлорирования (СН₃С1, CH₂Cl₂ или СНС1₃). Этот способ исполь­зуется и для получения этилхлорида C₂H₅CI.

2. Присоединением галогеноводородов к алкенам:

В зависимости от условий эта реакция может протекать по правилу Марковникова или против него.

3. Замещением гидроксильной группы в спиртах на галоген. При действии на спирты пентахлорида фосфора PCI₅ или галогеноводорода гидро ксильная группа в молекуле спирта замещается на атом галогена:

(безводный СаС1₂ служит для связывания выделяющейся воды). В этих реакциях легче замещаются на галоген гидроксильные группы, связанные с третичным углеродным атомом.

Действием фторидов серебра (ртути, кобальта и др.) на галогенал-килы получают фтористые алкилы:

С₂Н₅–Br + АgF→ С₂Н₅– F + АgBr

этил фторид

Прямое фторирование углеводородов затруднено. Это связано с высо­кой активностью фтора — реакция часто сопровождается взрывом.

Существующие способы получения галогенопроизводных делятся на две группы:

1) прямое галогенирование – замещение атомов водорода на галогены и присоединение галогенов или галогеноводородов по кратным связям ненасыщенного соединения;

2) непрямое галегенирование – замещение галогеном различных групп (ОН, Н₂) и отдельных атомов, кроме водорода (атомов кислорода, других галогенов).