Галогенирование
В химии галогенирование — это химическая реакция вводится один или несколько галогенов , в результате которой в химическое соединение . Галоидсодержащие соединения широко распространены, что делает этот тип трансформации важным, например, при производстве полимеров , лекарств . [1] Этот вид преобразования на самом деле настолько распространен, что его полный обзор является сложной задачей. В этой статье в основном речь идет о галогенировании с использованием элементарных галогенов ( F 2 , Cl 2 , Br 2 , I 2 ). Галогениды также обычно вводятся с использованием солей галогенидов и галогеновых кислот. [ нужны разъяснения ] Существует множество специализированных реагентов для введения галогенов в различные субстраты , например тионилхлорид .
Органическая химия
[ редактировать ]Существует несколько путей галогенирования органических соединений, включая свободнорадикальное галогенирование , галогенирование кетонов , электрофильное галогенирование и реакцию присоединения галогена . Природа субстрата определяет путь. На возможность галогенирования влияет галоген. Фтор и хлор более электрофильны и являются более агрессивными галогенирующими агентами. Бром является более слабым галогенирующим агентом, чем фтор и хлор, а йод является наименее реакционноспособным из них. В установке дегидрогалогенирования наблюдается обратная тенденция: йод легче всего удаляется из органических соединений, а фторорганические соединения обладают высокой стабильностью.
Свободнорадикальное галогенирование
[ редактировать ]Галогенирование предельных углеводородов является реакцией замещения . Реакция обычно включает в себя пути свободных радикалов . Региохимия галогенирования алканов С во многом определяется относительной слабостью связей –Н . Эта тенденция отражается в более быстрой реакции на третичных и второстепенных позициях.
Свободнорадикальное хлорирование используется для промышленного производства некоторых растворителей : [2]
- СН 4 + Cl 2 → СН 3 Cl + HCl
Природные броморганические соединения обычно производятся свободнорадикальным путем катализируемым ферментом , бромпероксидазой . Для реакции требуется бромид в сочетании с кислородом в качестве окислителя . выбрасывается По оценкам, ежегодно в океаны 1–2 миллиона тонн бромоформа и 56 000 тонн бромметана . [3] [ нужны разъяснения ]
Йодоформная реакция , включающая разложение метилкетонов , протекает путем свободнорадикального йодирования.
Фторирование
[ редактировать ]Из-за своей чрезвычайной реакционной способности фтор ( F 2 ) представляет собой особую категорию по отношению к галогенированию. Большинство органических соединений, насыщенных или нет, горят при контакте с F 2 с образованием в конечном итоге тетрафторида углерода . Напротив, более тяжелые галогены гораздо менее реакционноспособны по отношению к насыщенным углеводородам.
необходимы узкоспециализированные условия и аппаратура Для фторирования элементарным фтором . Обычно вместо реагентов для фторирования используются реагенты для фторирования. Ф 2 . К таким реагентам относятся трифторид кобальта , трифторид хлора и пентафторид йода . [4]
Метод электрохимического фторирования применяется в промышленности для производства перфторированных соединений . Он генерирует небольшое количество элементарного фтора in situ из фтористого водорода . Этот метод позволяет избежать опасностей, связанных с обращением с газообразным фтором. многие коммерчески важные органические соединения С помощью этой технологии фторируют .
Присоединение галогенов к алкенам и алкинам
[ редактировать ]Ненасыщенные соединения , особенно алкены и алкины , присоединяют галогены:
- R-CH=CH-R' + X 2 → R-CHX-CHX-R'
При оксихлорировании комбинация хлористого водорода и кислорода служит эквивалентом хлора , как показано на этом пути к 1,2-дихлорэтану :
- 4 HCl + 2 CH 2 =CH 2 + O 2 → 2 Cl−CH 2 −CH 2 −Cl + 2 H 2 O
Присоединение галогенов к алкенам происходит через промежуточные ионы галония . В особых случаях такие промежуточные соединения выделяют. [5]
Бромирование более селективно, чем хлорирование, поскольку реакция менее экзотермична . Иллюстрацией бромирования алкена является путь получения анестетика галотана из трихлорэтилена : [6]
Йодирование и бромирование можно осуществлять путем присоединения йода и брома к алкенам. Реакция, которая обычно протекает с выделением цветного I 2 и Br 2 составляют основу аналитического метода . Йодное являются и бромное число мерой степени ненасыщенности жиров . и других органических соединений
Галогенирование ароматических соединений
[ редактировать ]ароматические соединения подвергаются Электрофильному галогенированию :
- R−C 6 H 5 + X 2 → HX + R−C 6 H 4 −X
Этот тип реакции обычно хорошо работает с хлором и бромом . Часто Льюиса используют кислотный катализатор , например хлорид железа . [7] Доступно множество подробных процедур. [8] [9] Поскольку фтор настолько реакционноспособен другие методы, такие как реакция Бальца-Шимана , для получения фторированных ароматических соединений используются .
Другие методы галогенирования
[ редактировать ]В Хунсдикера реакции карбоновые кислоты превращаются в органические галогениды , углеродная цепь которых укорачивается на один атом углерода по отношению к углеродной цепи конкретной карбоновой кислоты. Карбоновая кислота сначала превращается в ее серебряную соль, которая затем окисляется галогеном :
- R-COO − В + + Br 2 → R−Br + CO 2 + Ag + Бр −
- СН 3 −СОО − В + + Br 2 → CH 3 −Br + CO 2 + Ag + Бр −
Многие металлоорганические соединения реагируют с галогенами с образованием органического галогенида:
- RM + X 2 → RX + MX
- СН 3 СН 2 СН 2 СН 2 Li + Cl 2 → СН 3 СН 2 СН 2 СН 2 Cl + LiCl
Неорганическая химия
[ редактировать ]Все элементы, кроме аргона , неона и гелия, образуют фториды в результате прямой реакции с фтором . Хлор немного более избирательен, но все же реагирует с большинством металлов и более тяжелыми неметаллами . Следуя обычной тенденции, бром менее реакционноспособен и йод меньше всего . Из множества возможных реакций показательным является образование хлорида золота(III) при хлорировании золота . Хлорирование металлов обычно не имеет большого промышленного значения, так как хлориды легче получить из оксидов и хлористого водорода . Хлорирование неорганических соединений практикуется в относительно больших масштабах для производства трихлорида фосфора и дихлорида серы . [10]
См. также
[ редактировать ]
- Дегалогенирование
- Галоалкан (алкилгалогенид)
- Галогенарен (арилгалогенид)
- Свободнорадикальное галогенирование
- Галокетон
- Электрофильное замещение
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Гудлицки, Милош; Гудлицки, Томас (1983). «Образование углерод-галогенных связей». В С. Патаи; З. Раппопорт (ред.). Галогениды, псевдогалогениды и азиды: Часть 2 (1983) . Химия функциональных групп PATAI. стр. 1021–1172. дои : 10.1002/9780470771723.ch3 . ISBN 9780470771723 .
- ^ Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a06_233.pub2 . ISBN 978-3527306732 .
- ^ Гриббл, Гордон В. (1999). «Разнообразие встречающихся в природе броморганических соединений». Обзоры химического общества . 28 (5): 335–346. дои : 10.1039/a900201d .
- ^ Эгеперс, Жан; Моллард, Поль; Девильерс, Дидье; Чемла, Мариус; Фарон, Роберт; Романо, Рене; Куэр, Жан Пьер (2000). «Соединения фтора неорганические». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . дои : 10.1002/14356007.a11_307 . ISBN 3-527-30673-0 .
- ^ Т. Мори; Р. Ратор (1998). «Рентгеновская структура мостикового 2,2'-би(адамант-2-илиден) катиона хлорония и сравнение его реакционной способности с односвязным катионом хлороарения». хим. Коммун. (8): 927–928. дои : 10.1039/a709063c .
- ^ Синтез основных лекарств , Рубен Варданян, Виктор Грубый; Эльзевир 2005 ISBN 0-444-52166-6
- ^ Бек, Уве; Лёзер, Экхард (2011). «Хлорированные бензолы и другие хлорированные ароматические углеводороды». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . дои : 10.1002/14356007.o06_o03 . ISBN 978-3527306732 .
- ^ Органическая химия Джонатана Клейдена, Ника Гривза, Стюарта Уоррена, Oxford University Press
- ^ Эдвард Р. Аткинсон, Дональд М. Мерфи и Джеймс Э. Лафкин (1951). « dl -4,4',6,6'-Тетрахлордифеновая кислота». Органические синтезы . 31 : 96. doi : 10.15227/orgsyn.031.0096
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) . - ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8 .
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
