Мир науки

Рефераты и конспекты лекций по географии, физике, химии, истории, биологии. Универсальная подготовка к ЕГЭ, ГИА, ЗНО и ДПА!

Загрузка...

Галогенирование - это введение атома галогена в молекулу органического соединения с помощью, как правило, реакций замещения или присоединения. 

Замещение атома водорода на галоген проходит по общей схеме: 

 

 

где Z = C, N, S - атомы органического соединения. 

Многие из реакций приведенной схемы являются именными. Так, реакция Хелли-Фольхард-Зелинского - это галогенирование карбоновых кислот в α-положение при действии галогена и красного фосфора [46]: 

 

Замещение группы атомов или атома, отличного от водорода, на галоген происходит по схеме: 

 

где X = OH, NR2, OSO3R, SO3H и др.. 

Присоединение атома галогена к двойному Карбон-карбоновой связи (С = С-дигалогенування): 

 

Рассмотрим некоторые примеры галогенирования, которое осуществляется с по-мощью реакций замещения и присоединения. 

Галогенирование алканов под действием галогенов проходит с образованием моно-и полигалогенопохидних алканов. Общая схема образования монопохидних галогеноалканы: 

 

Скорость реакции в зависимости от природы алкана уменьшается в ряду: третичный> вторичный> первичный, а в зависимости от природы галогена в такой последовательности: F2 (со взрывом)> Cl2, Br2 (облучение светом или Т ≥ 300 ° C)> I2 (практически не взаимодействует без применения специальных йодуючих агентов, например, (СН3) 3С-ОИ). 

Хлорирование (chlorination) метана происходит по схеме радикального замещения (SR): 

 

Механизм реакции (SR) моторной радикальный (Н. Н. Семенов, Нобелевский лауреат по химии): 

 

На рисунке 5.3 приведены энергетическую диаграмму реакции хлорирования метана. Реакция между метаном и хлором происходит при достижении энергии активации - Е ", дальнейшее взаимодействие метильного радикала (СН3 ∙) и молекулы хлора происходит при достижении энергии активации - Е" с образованием хлористого метила и активного радикала хлора. 

 

Галогенирование различных алканов проходит селективно в зависимости от их строения и стабильности образованных радикалов: третичный> вторичный> первичный. При этом их термодинамическая стабильность определяется энергией диссоциации связи С-Н, т.е. энергией образования свободных радикалов и эффективностью делокализации заряда радикального центра (табл. 5.8). 

 

Возможность селективного галогенирования закономерно связана с природой галогена (Cl2, Br2) и скоростью таких реакций у первичного (νc1), вторичного (νc2) и третичного (νc3) атома углерода (табл. 5.9). 

 

В случае взаимодействия (сопряжения) неспаренного электрона с π-электронной системой (алкены, арены) стабильность таких радикалов значительно возрастает: 

 

Кинетическая стабильность радикалов обусловлена, в первую очередь, пространственными препятствиями, влияет на их реакционную способность. Так, 4-метил-2 ,6-дитрет-бутилфенол (ионол) 

 

имеет объемные трет-бутильную радикалы, находящиеся в ортоположенни относительно гидроксильной группы. В случае образования радикала 

 

объемные трет-бутильную заместители экранируют атом кислорода и мешают течению радикальных реакций по этому реакционному центру. Исходя из этого положения, ионол широко используется во многих промышленных смесях (пластмассы, резины, масла, масла и т.п.) как эффективный антиоксидант. 

Рассмотренные на примере реакции галогенирования алканов теоретические положения (природа субстрата и реагента, стабильность радикалов) будут характерны и для других реакций, происходящих за радикалов-льно-цепным механизмом (SR). 

Галогенирование алкенов проходит с образованием вицинальных дигалогеналканив: 

 

Это - качественная реакция на алкены: бромная вода темно-красного цвета обесцвечивается в присутствии алкена вследствие образования дибромгалогеналкану. Реакцию галогенирования алкенов можно рассматривать как окислительно-восстановительную, в которой алкен окисляется до дибромгалогеналкану, а молекулярный бром восстанавливается до бромид-аниона, входящего в состав 2,2-ди-бром-2-метилбутан. 

Скорость реакции галогенирования зависит от природы галогена и уменьшается в ряду: F2 (со взрывом)> Cl2, Br2 (комнатная температура)> I2 (медленно при освещении, hν), а также от строения алкенов: 

- Чем больше заместителей находится у атомов углерода двойной связи, тем активнее является алкен 

 

- Чем полярнишим является алкен, тем он более реакционноспособен. 

Реакции бромирования и хлорирования происходят, как правило, по АЭ-механизмом: 

 

Присоединение галогеноводородов (гидрогалогенирование) до алкенов происходит очень легко с образованием галогеноалканы: 

 

Реакционная способность галогеноводородов возрастает с увеличением силы кислот в ряду: HF <HCl <HBr <HI. 

Галогеноводороды в случае несимметричных алкенов присоединяются по правилу В.В. Марковникова (1869 г.): атом водорода присоединяется к более гидрогенизированного атома углерода (к атому углерода, что большее количество атомов водорода). Такая региоселективнисть определяется поляризацией двойной связи в алкенах с образованием на первой стадии переходного π-комплекса: 

 

Последний перегруппировывается к карбокатионов (I) и (II): 

 

Из двух промежуточных карбокатионов I и II, первый является устойчивым, так и выход конечного бромалкану в данном случае является определяющим (90%). 

При наличии в реакционной среде пероксидов реакция проходит не по АЭ-механизмом, а по радикальному механизму - AR (Хараш, 1933.): 

 

Радикал И более стабильным, чем радикал ИИ, является определяющим при образовании конечного 1-бромпропану (90%): 

 

Радикалы I и II стабилизируются за счет взаимодействия с последующей молекулой бромоводню. 

Таким образом, наличие в реакционной среде пероксидов приводит к изменению механизма реакции и к присоединению галогеноводородов вопреки правилу Марковникова. 

Галогеноарены образуются при галогенирования ароматических соединений хлором или бромом в присутствии кислот Льюиса (FeCl3, AlCl3): 

 

Реакция проходит по механизму электрофильного замещения (SE). 

Нуклеофильное замещение гидроксила на галоген происходит при действии галогенидов фосфора и серы, а также галогеноводородов H-Hal (HI> HBr> HCl) на спирты по схеме: 

 

С кислотами НЕТ (50 мас%), HBr (50 мас%) и H2SO4 (96 масс%) реакция происходит достаточно легко, с кислотой HCl труднее в присутствии каталитических количеств ZnCl2. С первичными спиртами реакция происходит по механизму SN2, а с третичными - SN1. Вторичные спирты реагируют как по SN2, так и по SN1 механизмами. 

 

свойства спиртов усиливаются, поэтому закономерно рост скорости реакции в той же последовательности (с учетом протонирования спиртов на первой стадии); 

 

Аналогично происходит и йодирования. При хлорировании следует учитывать способность аминогруппы к окислению. Поэтому сначала проводят защиту аминогруппы ацилированием.



Загрузка...
Загрузка...
Реферати і шпаргалки на українській мові.
Биология      Физика      Химия      Экономика     География
Микробиология      Теоретическая механика     География Белоруссии    География Украины    География Молдавии
Растительность мира      Электротехника    География Грузии    География Армении    География Азербайджана
География Казахстана    География Узбекистана    География Киргизии    География Туркменистана    Природоведение
География Таджикистана    География Эстонии