Halogen derivati ugljovodonika

Alifatski organski halidi

Halidi nastaju tako što se jedan ili više atoma vodonika u ugljovodoniku zameni (supstituira) sa halogenom (F, Cl, Br, I). Postoje tri vrste supstitucije u organskoj hemiji:

1. nukleofilna ili anjonska supstitucija-od ugljenikovog atoma se odvaja supstituent kao anjon, a novi supstituent je takođe anjon (traži nukleus, nukleofilan)
2. elektrofilna ili katjonska supstitucija-prvobitni supstituent ostavlja elektronski par na ugljeniku i postaje katjon; novi supstituent takođe je katjon (elektrofilni)
3. supstitucija preko radikala-prvobitni supstituent nosi jedan elektron sa sobom (ostavlja radikla); novi supstituent donosi u vezu jedan elektron

Supstitucije na zasićenim ugljovodonicima su većinom nukleofilne, dok na nezasićenim i aromatskim ugljovodonicima preovladavaju elektrofilne. Supstitucije radikalima dešavaju se često pri katalizi svetla. Supstitucija može biti potpuna i delimična. Takođe može se odvijati postupno:

Samo jod derivate ne možemo dobijati neposrednom supstitucijom jer se derivat u prisustvu jodovodonične kiseline (nastale reakcijom) redukuje na početni ugljovodonik.

Direktna supstitucija nije prikladna za sinteze halida (često se dobija više jedinjenja i više izomera). Zbog toga se primenjuje adicija halogena ili halogen vodonika na nezasićene ugljovodonike. Halide možemo još dobiti reakcijom alkohola i halogenvodonične kiseline (esterifikacija). Najalakše reaguju t-alkoholi.

Kod nezasićenih halogen derivata možemo izdvojiti dve podgrupe jedinjenja. Kod prve je atom halogena vezan za nezasićeni ugljenik. Kod ovih jedinjenja vidna je određena stabilnost (za šat je zaslužan efekat rezonancije). Kod druge grupe atom halogena je vezan za zasićen ugljenikov atom. Aktivnost ovih jedinjenja je velika ako je dvostruka ili trostruka veza udaljena samo za jedan ugljenik. S udaljavanjem aktivnost se smanjuje.

Od alicikličnih halogena valja pomenuti heksahlor derivat cikloheksana (insekticid lindan).

Svi jednostavni halidi osim monohlormetana, monobrommetana i monohloretana (gasovi) su pri normalnim uslovima tečnosti. Tope se u organskim rastvaračima i sami su vrlo dobri organski rastvarači.

Hemijske osobine alifatskih halida

Halogen derivati su mnogo aktivnija jedinjenja od ugljovodonika (najaktivniji su jodidi, zatim bromidi, hloridi; a reaktivnost raste i skraćivanjem lanca). Koriste se za sinteze mnogih drugih tipova jedinjenja. Njabolji primeri reaktvinosti halida su već pomenuta Wurtz-ova sinteza i eliminacija, a sledeće reakcije biće detaljnije opisane kada budemo govorili o njihovim produktima.

Aromatski organski halidi

Supstitucija benzena (benzenovog jezgra) ne može se izvršiti pod običnim uslovima. Kao katalizatori koriste se Lewis-ove kiseline (AlCl₃, FeBr₃...). Ti katalizatori stvaraju prelazne komplekse (npr. FeBr₄^-) koji omogućuju stvaranje halogenskih katjona (Br⁺) i početak supstitucije (nukleofilna). Ova reakcija nije moguća za jod.

Fizičke osobine monohalogenbenzena (bezbojne tečnosti) se menjaju (povišenje tačke ključanja) sa porastom atomske težine halogena. Tope se u organskim rastvaračima.

Osnovna razlika između alifatskih i aromatskih orgnaskih halida jeste u hemijskoj reaktivnosti. Dok su alifatski veoma aktivni, aromatski su relativno neaktivni i za njih ne važi većina gore spomenutih reakcija.

Homolozi benzena mogu ući u supstituciju i pri katalizi svetla i nešto povišenoj temperaturi i tada se odvija supstitucija slična kao s alifatskim jedinjenjima. Produkti ove reakcije pokazuju i slične osobine (reakcije) sa alifatskim halidima. Delovanjem halogena na homologe u pisustvu katalizatora stvaraju se pak jedinjenja s identičnim osobinama s aromatskim halidima.

Literatura:

-"Organska hemija", Prof. dr Božidar Rožina, skripta Fakulteta polj. znanosti Sveučilišta u Zagrebu

Predstavnici halogen derivata ugljovodonika

Alifatski halidi

• hlormetan (metil-hlorid)

Aromatski halidi