Halogénderiváty a organokovové látky

Prírodné vedy » Chémia

Autor: Dievča lucyk753 (23)
Typ práce: Maturita
Dátum: 12.02.2015
Jazyk: Slovenčina
Rozsah: 1 216 slov
Počet zobrazení: 12 586
Tlačení: 339
Uložení: 343
Halogénderiváty

= odvodzujeme ich od uhľovodíkov nahradením jedného (príp. viacerých) atómov vodíka halovým prvkom (X = F, Cl, Br, I).    Všeobecný vzorec: R-X; RAR - X

Halogénderivát je chemická zlúčenina, ktorá sa skladá z organickej zložky a aniónu halogénu. Dalo by sa povedať, že je to vlastne halogenid organickej látky.
Ako prirodzené súčasti organizmu sa organické halogénderiváty vyskytujú celkom vzácne a zastávajú tu niektoré špecializované funkcie. Tak napríklad jódované deriváty tyrozínu (tzv. jódtyroníny - tetrajódtyronín a tyroxín, T4) pôsobia ako hormóny štítnej žľazy, chlórtetracyklín a chloramfenikol (chlórmycetín) sú dôležité antibiotiká.
    Bezprostredný lekársky význam halogénderivátov spočíva hlavne v tom, že niektoré z nich sú toxické (jedovaté), iné majú významné narkotické účinky, alebo majú diagnostický význam, iné slúžia ako insekticídne prostriedky.

DELENIE:

- monohalogénderiváty; dihalogénderiváty, tri- až  polyhalogénderiváty - môžu mať viazané halogény na jednom C (tzv. geminálny), alebo na väčšom počte atómov
- podľa UV zvyšku: alkylhalogenidy (acyklický uhľovodíkový zvyšok - prípadne cykloalkyl-, alkenyl-, alkinyl-),    arylhalogenidy (aromatický UV zvyšok)
- halogénderiváty delíme podľa naviazania halogénu na:
1.    primárne – halogén naviazaný na uhlík, ktorý sa viaže s jedným ďalším uhlíkom (tj. je na konci alebo začiatku reťazca)
                                CH3 – CH2 – I jódetán
2.    sekundárne - halogén naviazaný na uhlík, ktorý sa viaže s ďalšími dvomi uhlíkmi       
      H3C
          CH – Br    2-brómpropán
      H3C
3.    terciárne - halogén naviazaný na uhlík, ktorý sa viaže s ďalším tromi uhlíkmi
  CH3

    CH3 – CH2 – C – Cl       2 - chlór – 2 - metylbután
        
          CH3

NÁZVOSLOVIE:
o    systematické substitučné: predpona (názov halogénu) + názov UV – 2-chlórhexán,
CH3-CH2-Cl  monochlóretán
o     radikálové funkčné: názov UV zvyšku + názov halogenidu –  metylchlorid,
CH3-CH2-Cl  etylchlorid
o     triviálne – CHCl3 –chloroform
 
Vzorec    Názov (Substitučný názov)    Triviálny názov
CH3Cl    chlórmetán (monochlórmetán)    metylchlorid
CH2Cl2    dichlórmetán    
CHCl3    trichlórmetán    chloroform
CCl4    tetrachlórmetán    chlorid uhličitý
CCl2F2    difluórdichlórmetán    freón
CBrF3    brómtrichlórmetán    halón
CH2 = CHCl    chlóretylén    vinylchlorid
CF2 = CF2    tetrafluoretylén    teflón
CH2 = CCl-CH = CH2    2-chlór-1,3-butadién    chloroprén
  chlórbenzén  

PRÍPRAVA- halogenáciou alkánov /radikálová substitúcia/, adíciou halogénov alebo halogénvodíkov na nenasýtené UV. Halogénderiváty uhľovodíkov sa pripravujú najčastejšie z uhľovodíkov a to z alkánov radiálnou substitúciou, z arénov elektrofilnou substitúciou a z alkénov a alkínov adíciou.

FYZIKÁLNE VLASTNOSTI

- najnižšie s jedným halogénom sú plyny /CH3Cl, CH2Cl2/, ostatné alebo s viacerými sú kvapaliny charakteristického zápachu/chloroform/, až pevné látky /jodoform/
- so stúpajúcim počtom halových prvkov stúpa t  topenia a varu - majú vyššie t topenia a varu ako ich príslušné základné UV, majú vyššiu hustotu, menšiu horľavosť (úplne substituované sú nehorľavé)
- sú bezfarebné, bez zápachu, prchavé, sú rovnako ako ostatné uhľovodíky nerozpustné vo vode. Rozpúšťajú sa v nepolárnych rozpúšťadlách v alkoholoch a v éteroch. Samotné kvapalné halogénderiváty sú veľmi dobrými rozpúšťadlami (napr. tukov)
- niektoré majú narkotické alebo slzotvorné účinky
- halogénderiváty sa v prírode nevyskytujú a pripravujú sa len synteticky, prirodzeným spôsobom sa nerozkladajú - svoju účinnosť si zachovávajú dlhé roky. Mnohé sú jedovaté a majú rakovinotvorné účinky - zaraďujeme ich medzi ekologické jedy

CHEMICKÉ VLASTNOSTI A REAKCIE – sú veľmi dobre reaktívne
- alkylhalogenidy sú oveľa reaktívnejšie ako arylhalogenidy, reaktivita stúpa v smere:     
R-F « R-Cl < R-Br < R-I, najreaktívnejšia je väzba C-I
- pri reakciách táto väzba zanikne najčastejšie heterolyticky
- väzba C-X je polárna, polarita klesá od fluóru k jódu, vzrastá polarizovateľnosť (deformovateľnosť elektrónového obalu vplyvom vonkajšieho poľa)
- polárna väzba C-X spôsobuje tiež polaritu väzieb na susednom C, najmä na väzbách C-H, vodík má kyslý charakter, odštepuje sa ako H+
- väzba vyvoláva –I efekt (posun elektónov σ-väzieb v uhlíkovom reťazci) - na uhlíku sa vytvára čiastkový kladný náboj δ+ a na halogéne záporný δ¯            Cδ+ → Xδ-

1.    SN - NUKLEOFILNÁ SUBSTITÚCIA

 – reakcia prebieha veľmi rýchlo a sú časté, majú kľúčový význam v organickej syntéze- príprava mnohých dôležitých zlúčenín, derivátov (alkohol, étery, nitrily, amíny...)
- nukleofilné činidlo /pr. OH-, CN-, H2O.../ atakuje čiastkovo kladne nabitý atóm C, kt. prijíma elektrónový pár a odštiep sa halogenidový anión
            
                     OH¯ + CH3CH2I →  CH3CH2OH + I¯
            jódetán     etanol

             CH3Cl + H2O → CH3OH + HCl
                          chlóretán          etanol
CH3 δ+ - Cl δ¯    +     Hδ+ - OHδ¯  → mechanizmus nukleofilný – lebo sa záporná častica mení za zápornú

        CH3 CH2 Cl  + NH3  →   CH3 CH2 NH2  +  HCl
            chlóretán                                  etylamín (aminoetán)


    - na aromatickom jadre prebiehajú SE  elektrofilné reakcie /+M efekt halogénov, kvôli trom voľným elektrónovým párom, 3 stupne – polohy o- a p-/
                                             Cl                                                    OH

                                        + CH3 – OH   →                              + CH3 – Cl


 Fenol (hydroxybenzén)

Význam: príprava zlúčenín – takmer všetkých ostatných derivátov
-    alkoholy: CHCl3 + H2O → CH3-OH + HCl
-    étery: CHCl3 + C2H5ONa → CH3-O-C2H5 + NaCl
-    nitrily: CHCl3 + HCN → CHCl3CN + HCl
-    amíny: CHCl3 + NH3 → CH3NH2 + HCl
-   eliminačné reakcie odštiepia sa X2 či HX, prebieha účinkom silne zásaditých nukleofilov     (OH-, OR-, H2O, ROH)


2.    ELIMINÁCIA
-uskutočňuje sa účinkom nukleofilného činidla, kt. odštiepi H+ z atómu C ležiaceho vedľa atómu C s naviazaným halogénom, väzbové e- vytvoria väzbu π, kt. vytlačí halogénový anión - pripravíme alkény
CH3CH2Cl   →   CH2 = CH2
                                    chlóretán    -HCl         etylén
- keď máme nesymetrickú molekulu, platí Zajcevovo pravidlo: pri eliminácii (odštepovaní) polárnej molekuly (HCl, H2O) sa kladná časť (H+) odštiepi z toho uhlíka, kde je menej vodíkov
Smer eliminácie – Pravidlo Zajceva
 
Pravidlo Zajceva – vodík sa odštepuje z toho uhlíka, na ktorom je menej vodíkov
Dôvodom je stabilita vzniknutých alkénov: alkylová skupina stabilizuje dvojitú väzbu, čím viac alkylov je na dvojitej väzbe, tým je zlúčenina stabilnejšia
 


3.    POLYMERIZÁCIA
- reakcia pri nenasýtených halogenidoch – PVC
        n CH2 = CH     →    
               Cl

ZÁSTUPCOVIA, VÝZNAM A POUŽITIE PRE PRAX

Metylchlorid CH3Cl- ako náplň do chladiacich zariadení, metylačné činidlo v organickej syntéze; anestetikum /chlór- a brómderiváty/
Jódderiváty (jodoform CHI3)- v medicíne na dezinfekciu, majú antiseptický účinok
Chloroform CHCl3 – bezfarebná kvapalina, príjemná vôňa, nehorľavá, prchavá látka, rozpúšťadlo nepolárnych zlúčenín, predtým sa používal ako narkóza, anestetikum pre zvieratá, ale je škodlivý, časom sa na svetle mení na toxický plyn fosgén, zneužitý ako chemická bojová látka vo vojne
Vinylchlorid CH2=CHCl – na výrobu PVC, nebezpečný karcinogénny plyn   
Chlórbenzén C6H5Cl – bezfarebná kvapalina, surovina k syntézam mnohých aromatických zlúčenín /fenolu/
Tetrafluóretylén CF2=CF2 – plyn, jeho polymerizáciou vzniká teflon- polytetrafluoretylén
Freóny – plyny, príp. kvapaliny s min. dvoma rozdielnymi halovými prvkami /F a Cl/, nejedovaté, nehorľavé, chemicky stále, spôsobujú úbytok ozónu, dobré rozpúšťadlá; používajú sa ako náplne do chladiacich zariadení, hnacie plyny v sprejoch, poškodzujú ozónovú vrstvu
Brómderiváty metánu – s argónom sa používajú ako náplň halogénových žiaroviek

ORGANO KOVOVÉ ZLÚČENINY

- obsahujú vo svojich molekulách polárnu alebo iónovú väzbu: C – kov /na C je čiastočný záporný náboj, na kove kladný; +Iefekt/     
VLASTNOSTI: niektoré sú prudko jedovaté, často samozápalové, veľmi reaktívne, vplyvom vzdušnej vlhkosti sa rozkladajú na UV hydroxid
PRÍPRAVA: reakciou alkyl/aryl-halogenidov s niektorými kovmi /v bezvodom étery/
CH3CH2I + Mg →  CH3CH2MgI – etylmagnéziumjodid

- zlúčeniny neprechodných kovov:
•    ORGANOHOREČNATÉ ZLÚČENINY = GRIGNARDOVE ČINIDLÁ
- dostatočne stále, zároveň vysoko reaktívne     RMgX
- s vodou a hydroxidmi sa rozkladajú na UV; využívajú sa v organickej syntéze
•    Organoolovnaté – tetraetylolovo (C2H5)4Pb - jedovaté, kedysi sa používalo do benzínu ako antidetonačná prísada (odstraňujúca klopanie motora)
•    Organolítne – reaktívnejšie než organokovové zlúčeniny, používajú sa tam, kde organohorečnaté zlúčeniny dávajú malé výťažky

- zlúčeniny prechodných kovov:

•    Organokademnaté  – na prípravu ketónov a acylchloridov
•    Organohlinité - Zieglerove katalyzátory – pri polymerizácii alkénov
•    Organozinočnaté – priemyselné katalyzátory
•    Organociničité - na ničenie plesní
•    Organoortutnaté – na morenie obilia ako prostriedok proti plesniam, ako insekticídy, pr. dimetylortuť (CH3)2Hg
Oboduj prácu: 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 (10-najlepšie, priemer: 8.3)


Založiť nové konto Pridať nový referát

Odporúčame

Prírodné vedy » Chémia

:: KATEGÓRIE - Referáty, ťaháky, maturita:

0.015