Propriedades de alquil halogenuros, obtenção, exemplos

O Alquil Halogenuros São compostos orgânicos nos quais um átomo de carbono com hibridação SP³ Um halogênio está ligado covalentemente (f, cl, br, i). De outra perspectiva, é conveniente, simplificar, supor que eles são haloalcânicos; Estes são, para aqueles que foram substituídos alguns átomos de halogênio H.

Além disso, como o nome indica, os átomos de halogênio devem estar ligados a grupos alquilicais, r, a serem considerados desse tipo de halogenidade; Embora, estruturalmente, eles possam ser substituídos ou ramificados e tenham anéis aromáticos, e ainda continuam sendo uma halogenidade de alquil.

Molécula de 1-clorobutano, um exemplo de halogeneto de alquil. Fonte: Gabriel Bolívar.

Acima, você tem a molécula 1-clorobutano, que corresponde a um dos halogenetos de alquil mais simples. Pode -se observar que todos os seus carbonos têm vínculos simples e também têm hibridação SP³. Portanto, a esfera verde, correspondente ao átomo de CL, está ligada a um esqueleto derivado do butano alkane.

Exemplos ainda mais simples que 1-clorobutano são aqueles derivados de gás metano: o menor hidrocarboneto de todos.

De sua molécula CHO₄ Você pode substituir os átomos H por, para dizer, iodo. Se um h for substituído, o CH será₃Eu (yodometano ou iodeto de metila). Quando dois h são substituídos, o CH será₂Yo₂ (Diyodometano ou iodeto de metileno). Segui e finalmente, eu substituo todos h dando chi₃ (iodoForm) e CI₄ (Carbono tetrayoduro).

O aluguel halogenuros é caracterizado por serem muito reativos e, com os átomos mais eletronegativos da tabela periódica, é intuído que, através dos mecanismos.

[TOC]

Propriedades de alquil halogenuros

As propriedades desta família de compostos dependem de suas estruturas moleculares. No entanto, quando comparado aos de seus alcanes, diferenças notáveis ​​causadas pelo simples fato de existem links c-x (x = átomo de halogênio).

Ou seja, os links C-X são responsáveis ​​por qualquer diferença ou semelhança entre um ou mais halogenuros de alquil.

Para começar, os links C-H são quase apolares, dada a baixa diferença de eletronegatividade entre C e H; Em vez disso, os links C-X têm um momento de dipolo permanente, porque os halogênios são mais eletronegativos que o carbono (especialmente a fluorina).

Por outro lado, alguns halogênios são leves (F e Cl), enquanto outros são pesados ​​(BR e I). Suas massas atômicas também moldam as diferenças nos links C-X; E por sua vez, diretamente nas propriedades da halogenida.

Portanto, adicionar halogênios a um hidrocarboneto é igual a aumentar sua polaridade e massa molecular; É o mesmo para torná -lo menos volátil (até certo ponto), menos inflamável e aumentar seus pontos de ebulição ou fusão.

Pontos de ebulição e de fusão

O acima é mostrado, em ordem crescente, o tamanho e, portanto, o peso dos diferentes halogênios:

F < Cl < Br < I

Então, espera.

Por exemplo, são considerados alguns halogenuros derivados do metano:

CH₃F < CH₃Cl < CH₃Br < CH₃Yo

CH₂F₂ < CH₂Cl₂ < CH₂Br₂ < CH₂Yo₂

E assim por dia. Observe que a ordem é mantida: halogenuros de flúor são mais leves que iodo. Não apenas isso, mas também seus pontos de ebulição e fusão também obedecem a essa ordem; A RF ferva em temperaturas mais baixas do que o RI (r = CHO₃, para este caso).

Pode servir a você: Substituição eletrofílica aromática: mecanismo e exemplos

Da mesma forma, todos esses líquidos são incolores, pois em suas ligações C-X os elétrons não podem absorver ou liberar fótons para viajar outros níveis de energia. No entanto, à medida que se tornam mais pesados, podem cristalizar e exibir cores (como o iodoForm faz, Chi₃).

Polaridade

Os links C-X diferem da polaridade, mas na ordem inversa acima:

C> c-cl> c-br> c-i

Portanto, os links c-f são mais polares do que os links c-i. Sendo mais polares, a RF halogenuros tende a interagir através das forças dipolo-dipolo. Enquanto isso, no RBR ou RI Halogenuros, seus momentos dipolares são mais fracos e as interações governadas pelas forças de dispersão de Londres ganham maior força.

Energia solvente

Como os alquil halogenetos são mais polares do que os alcanos dos quais derivam, aumentam sua capacidade de dissolver um número maior de compostos orgânicos. É por esse motivo que eles tendem a ser melhores solventes; Embora, isso não significa que eles possam suplantar os alcaneos em todas as aplicações.

Existem critérios técnicos, econômicos, ecológicos e de desempenho para preferir um solvente halogenado a um alcano.

Nomenclatura

Existem duas maneiras de nomear uma halogenida de alquil: por seu nome comum ou por seu nome sistemático (IUPAC). Nomes comuns geralmente são mais confortáveis ​​de usar quando o RX é simples:

Chcl₃

Clorofórmio: nome comum

Tricloreto de metil ou triclorometano: nome da IUPAC.

Mas os nomes sistemáticos são preferíveis (e a única opção), quando tiverem estruturas ramificadas. Ironicamente, nomes comuns são úteis novamente quando as estruturas são muito complicadas (como as que serão vistas na última seção).

As regras para citar um composto de acordo com o sistema IUPAC são as mesmas que para os álcoois: a cadeia principal é identificada, que é a mais longa ou a mais ramificada. Em seguida, os carbonos estão listados a partir do final mais próximos de substituintes ou ramificações, nomeando a ordem alfabética.

Exemplo

Para ilustrá -lo, você tem o seguinte exemplo:

Alugar halogenídeo como um exemplo de nomenclatura. Fonte: Gabriel Bolívar.

O primeiro ramo é o grupo metil no C-4; Mas, tendo uma ligação dupla nesta prioridade anterior sobre a regra enunciada. Por esse motivo, a cadeia mais longa começa a ser listada da direita, liderada por um átomo de carbono ligado a dois halogênios: Cl e Br.

Com a enumeração, os substituintes são nomeados em ordem alfabética:

1-bromo-1-CLOR-4-metil-2-hexen.

Obtenção

Para obter halogenetos de alquil, as moléculas devem ser submetidas a um processo de halogenação; isto é, incorporar átomos de halogênio em suas estruturas, especialmente para um átomo a um carbono SP A³.

Existem dois métodos para obtê -los ou sintetizá -los: por radiação ultravioleta através de um mecanismo de radical livre ou adicionando hidracestas ou halogênios.

Halogenação com radiação leve ou ultravioleta

O primeiro, o menos apropriado e o pior dos rendimentos, consiste em irradiar os alcaneos com radiação ultravioleta (Hv) Na presença de um halogênio. Por exemplo, são mostradas as equações para a cloração do metano:

CH₄ + Cl₂ => Cap₃Cl + HCl (sob luz ultravioleta)

CH₃Cl + Cl₂ => Cap₂Cl₂ + Hcl

CH₂Cl₂ + Cl₂ => Chcl₃ + Hcl

Chcl₃ + Cl₂ => Ccl₄ + Hcl

Os quatro compostos (CH₃Cl, cap₂Cl₂, Chcl₃ e ccl₄) Eles são formados e, portanto, há uma mistura, que pode ser submetida a destilação fracionada. No entanto, esse método não é muito prático e é preferido recorrer à síntese orgânica.

Pode servir a você: ácido fenilacético: estrutura, propriedades, usos, efeitos

Outro exemplo é o da bromação n-hexana:

CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂CH₃ + Br₂ => Cap₃(BR) CHCH₂CH₂CH₂CH₃ + Hbr

Novamente, nessa reação, a luz ou radiação ultravioleta é usada para favorecer a formação de radicais livres. O bromo, como é um líquido vermelho intenso, é descolorido à medida que reage, observando assim uma mudança de cor vermelha a colorida quando o 2-bromohexan.

Adição de hidracestos ou halogênios a alcenos

O segundo método de obtenção de alquil halogenuros é tratar álcoois (ROH) ou alcenos (r₂C = cr₂) Com hidrace. Os hidracidas têm uma fórmula geral HX (HF, HCL, HBR e HI). Um exemplo será mostrado usando etanol para cada um deles:

CH₃CH₂Oh + hf => ch₃CH₂F + h₂QUALQUER

CH₃CH₂Oh + hcl => ch₃CH₂Cl + H₂QUALQUER

CH₃CH₂Oh + hbr => ch₃CH₂Br + h₂QUALQUER

CH₃CH₂Oh + oi => CHO₃CH₂I + h₂QUALQUER

Além disso, os alcenos podem adicionar moléculas HX às suas ligações duplas, formando halogenuros de alquil secundários.

CH₂= CH-CH₃ + HBR => Brch₂-CH₂-CH₃ + CH₃-Chbr-ch₃

O produto BRCH₂-CH₂-CH₃ É o 1-bromopropano, e Cho₃-Chbr-ch₃ O 2-bromopropano. O segundo é o produto majoritário, porque é o que é a maior estabilidade, enquanto o primeiro é produzido em menor grau porque é mais instável. Isso é porque CHO₃Chbrch₃ É uma halogenidade de alquil secundária.

Muito semelhante ocorre quando o que é adicionado ao alceno é uma molécula x₂:

CH₂= CH-CH₃ + Br₂ => Brch₂-Chbr-ch₃

No entanto, é obtida uma halogenidade de alquil com dois átomos de bromo ligados a carbonos adjacentes; Halogenidade de alquil da vizinhança. Se, por outro lado, os dois Bomos vinculados ao mesmo carbono fossem tomados, haveria uma halogeneto de alquil geminal, como o seguinte:

Br₂CH-CH₂-CH₃

Reações

Substituição nucleofílica

As reatividades dos halogenogiaes de alquil estão na fragilidade ou resistência do link C-X. Quanto mais pesado o halogênio, mais fraco será o vínculo e, portanto, ele quebrará mais facilmente. Em uma reação química, os links são quebrados e novos são formados; Os links C-X estão quebrados, para formar um link C-G (G = novo grupo).

Em termos mais apropriados, x atua como um grupo de saída e G como um grupo de entrada em uma reação de Substituição nucleofílica. Por que essa reação acontece? Porque x, sendo mais eletronegativo que o carbono, "rouba" a densidade eletrônica, deixando um déficit de elétrons que se traduz como uma carga parcial positiva:

C^δ+-X^δ-

Se uma espécie negativa estiver ao redor da vizinhança (: g^-) ou neutro com um par de elétrons disponíveis (: g), capaz de formar um link c-g mais estável, x acabará sendo substituído por g. O acima pode ser representado com a seguinte equação química:

Rx +: g^- => Rg + x^-

Quanto mais fraco o link c-x ou r-x, maior sua reatividade ou tendência a ser substituída pelo Agente nucleofílico (ou nucleófilo) G; isto é, amantes de núcleos ou cargas positivas.

Exemplos

Uma série de equações gerais para substituições nucleofílicas que podem sofrer halogenetos de alquil são mostradas abaixo:

Rx + oh^-   => Roh + x^- (Álcoois)

+  Ou^'-   => Ror^' (Éteres, síntese de Williamson)

+    Yo^-    => RI (Alquyl Yoduros)

+   Cn^-     => Rcn (nitrilos)

+     R'coo^-    => Rcoor '(ésteres)

+     NH₃    => Rnh₂  (Amines)

+  P (c₆H₅)₃    => Rp (c₆H₅)₃⁺ X^- (Sais de fosfônio)

+  Sh^-  => Rsh (tioles)

Pode atendê -lo: estágios de química

A partir desses exemplos, os valiosos halogenetos de alquil para síntese orgânica podem ser suspeitos. Uma das muitas substituições que faltavam é a da reação de Friedel Crafts, usada para "alugar" anéis aromáticos:

Rx + arh + alcl₃  => RRA

Nesta reação, um h do anel aromático é substituído por um grupo r -a partir do rx.

Eliminação

Os halogenetos de aluguel podem liberar moléculas HX por meio de uma reação de eliminação; Especificamente, uma desidrohalogenação:

R₂CH-CXR₂ + Oh^- => R₂C = cr₂ + HX

Dizem que ocorre uma desidrohalogenação porque um H e um X são perdidos na mesma molécula HX.

Síntese do reagente Grignard

Halogenídeos de aluguel podem reagir com certos metais que formam o reagente de Grignard, usado para adicionar grupos R a outras moléculas. A equação geral de sua síntese é a seguinte:

Rx + mg => rmgx

Exemplos

Ao longo das seções, vários exemplos de alquil halogenuros já foram mencionados. Alguns outros, simples, são:

-Cloreto de etila, CH₃CH₂Cl

-Isopropil Fluoruro (CH₃)₂CH₂F

-2-metil-3-cloropentano, cap₃-Ch (cap₃) -CHCL -CH₂CH₃

-Secbutilo Yoduro, CH₃CH₂CH₂I-ch₃

-3-bromo-6-iodheptono, cap₃-CH₂-Chbr-ch₂-CH₂-CH₂Yo

-3.4-DIBROMO-1-Penteno, cap₃-Chbr-chbr-ch = ch₂

Formulários

Solvente

Nas seções anteriores, foram feitas menção à capacidade de solvente de halogenogia alquil. Desta propriedade, a indústria aproveitou -os como limpadores, seja para matéria têxtil, componentes eletrônicos ou remover pontos de verniz.

Eles também são usados ​​como solventes de pinturas ou amostras orgânicas ou gordurosas para inúmeros tipos de testes analíticos.

Síntese orgânica

Rent halogenuros são muito úteis para "alugar" anéis aromáticos, enquanto servem como fonte de partida para a síntese de praticamente todas as outras famílias de compostos orgânicos. Sinteticamente, o RX é considerado uma fonte de grupos ou cadeias R, que podem ser desejadas para incorporar compostos altamente aromáticos.

Indústria farmacêutica

Foi mencionado no começo que os átomos de halogênio interagem com matrizes biológicas; portanto, em nossos organismos, eles não podem passar despercebidos sem gerar uma mudança, positiva ou negativa. Se um medicamento exerce um efeito positivo no corpo, ter um átomo de halogênio que pode ser possível aumentar ou não aumentar.

Portanto, se X estiver diretamente ligado a uma hibridação de carbono com SP³, Haverá uma halogenidade de alquil e não um derivado halogenado. Alguns desses halogenuros são mostrados abaixo na seguinte série de imagens:

Fenoxibenzamina, um medicamento usado para combinar pressão arterial em pacientes com feocromocitoma. Fonte: Utennt: Mark Pea [Domínio Público].Isoflurano, um anestésico de inalação. Fonte: Benjah-BMM27 [Domínio Público].Clindamicina, um antibiótico. Fonte: M Mitcheltrate [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/4.0)].Pimecrolimus, usado para tratar a dermatite atópica. Você pode localizar o átomo de cloro? Fonte: Marinavladivok [CC0].Halomão, possível agente antitumoral e halogenídeo alquil das algas algas Portieria Hornemannii, uma fonte natural. Fonte: Jü [domínio público]

Observe que nesses cinco medicamentos há pelo menos um link do tipo CHO₂-X ou ch-x; Isto é, o halogênio está ligado a um carbono sp³.

Refrigerantes

O famoso refrigerante Freón-12 (CHCIF₂), Como outros fluoroalcânicos ou hidrofluorocarbonetos, eles substituíram amônia e clorofluorocarbonetos (CFCs) nessa função porque, mesmo sendo substâncias não voláteis ou tóxicas, destruíram a camada de ozônio; Enquanto Freón-12, porque é mais reativo, é destruído antes de atingir tais altitudes.

Referências

1. Carey f. (2008). Quimica Organica. (Sexta edição). Mc Graw Hill.
2. Clark Jim. (14 de julho de 2016). Usos de halids alquil. Química Librettexts. Recuperado de: química.Librettexts.org
3. Gál, b., Bucher, c., & Burns, n. Z. (2016). Halogenetos de alquil quirais: motivos subexplorados na medicina. Drogas marinhas, 14 (11), 206. Doi: 10.3390/MD14110206
4. Halogenetos alquil. Recuperado de: Chemed.Chem.Purdue.Edu
5. Patkar Prachi. (16 de julho de 2017). Tudo sobre halogenetos alquil: propriedades, usos e muito mais. Science Struct. Recuperado de: sciencestruck.com
6. R. enviar. (2016). Halogenetos alquil. Recuperado de: hiperfísica.Phy-Atr.GSU.Edu
7. Guia de aprendizado para o capítulo 9 - halogenetos de alquil I. Recuperado de: cacto.Dixie.Edu
8. Q.PARA. Eduardo Vega Barrios. (s.F.). Alugar halogenuros: propriedades, usos e aplicações. [PDF. Recuperado de: cvonline.Emirados Árabes Unidos.Edu.mx