ОРГАНСКA ХЕМИЈA ХАЛОГЕНАЛКАНИ

Transcript

1 ОРГАНСКA ХЕМИЈA Предавања ХАЛОГЕНАЛКАНИ Др Весна Антић, ванредни професор Др Малиша Антић, ванредни професор

2 Halogenalkani - alkilhalogenidi- Halogenalkani su jedinjenja opšte formule R-X, gde je X atom halogena: F, Cl, Br, I, a R alkil grupa. Alkil grupa može biti jednostavna ili supstituisana. Funkcionalna grupa halogenalkana je polarna C-X veza. δ + δ - R X

3 Imenovanje halogenalkana U sistematskoj (IUPAC) nomenklaturi atom halogena se tretira kao supstituent alkanovog niza. Najduži alkanov niz numeriše se tako da prvi supstituent dobije najniži broj polazeći bilo od kog kraja niza. Supstituenti se rangiraju prema abecednom redu. Složeni supstituenti imenuju se prema istim pravilima kao kod alkana.

4 1-fluorpentan 2-brompentan 3-jodpentan jodcikloheksan 2-hlor-2-metilpentan 2-hlor-5-metilheptan

5 I CCH 3 H 1 CH 3 CH 3 CCH 3 ClCCH 3 CH 2 CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CHCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 (1-jodetil)cikloheksan 3 6-(2-hlor-2,3,3-trimetilbutil)undekan 1-fluorpentan Prema vrsti ugljenikovog atoma za koji je vezan atom halogena halogenalkani se dele na: primarne, sekundarne i tercijarne.

6 Dobijanje halogenalkana a) Industrijsko dobijanje: Najčešće se dobijaju hloralkani, zato što je hlor najjeftiniji halogen, i to hlorovanjem ugljovodonika. Dobijene smeše se ili tako koriste ili se razdvajaju frakcionom destilacijom. Fluoroalkani se dobijaju iz hloralkana zamenom hlora fluorom uz korišćenje neorganskih fluorida. CH 3 Cl + Hg 2 F 2 CH 3 F + Hg 2 Cl 2 CCl 4 SbF 3 CCl 2 F 2 Freon-12

7

8 b) Laboratorijsko dobijanje: 1. Iz alkohola i halogenovodonika: Reaktivnost alkohola HI > HBr > HCl >> HF Reaktivnost halogenovodonika

9

10 Mehanizam reakcije: Induktivni efekat je pomeranje elektrona u σ vezama duž ugljenikovog niza. Relativni induktivni efekat se određuje u odnosu na vodonikov atom: - I ili negativni induktivni efekat imaju grupe ili atomi koji jače privlače elektrone od vodonika + I ili pozitivni induktivni efekat imaju grupe ili atomi koji slabije privlače elektrone od vodonika. Kiselost i baznost - teorije Luisove strukture; pozitivna i negativna šarža; elektrofili i nukleofili.

11 Nukleofilna supstitucija Nukleofil čestica koja voli jezgro, negativna ili sadrži slobodni elektronski par. Elektrofil čestica koja voli elektrone, pozitivno ili parcijalno pozitivno naelektrisana. δ + δ Nu R X R Nu X - nukleofil elektrofil odlazeća grupa Nu δ + δ R X R Nu + - X

12 I faza protonovanje alkohola: alkohol kiselina alkiloksonijum jon konjugovana baza S N 1 S N 2 monomolekulska supstitucija nukleofilna bimolekulska

13 S N 1 reakcija: Po S N 1 mehanizmu reaguju tercijarni i većina sekundarnih alkohola. I metil-2-propanol ili terc-butanol II III metil-2-propiloksonijum jon ili terc-butiloksonijum jon 3. 2-metil-2-propil katjon ili terc-butil katjon 4. 2-metil-2-hlorpropan ili terc-butilhlorid

14 Stabilnost karbokatjona: < <

15 S N 2 reakcija: Po S N 2 mehanizmu reaguju metanol i primarni alkoholi. H X H X RCH 2 O H + H + H + RCH 2 O H I faza H - X CH 2 + O H X CH 2 R + H 2 O + R II i III faza

16 b) Laboratorijsko dobijanje: 2. Iz alkohola i tionil-hlorida: 2-oktanol 2-hloroktan 2-etil-1-butanol 1-hlor-2-etilbutan

17 b) Laboratorijsko dobijanje: 3. Iz alkohola i fosfor(iii)-bromida:

18 b) Laboratorijsko dobijanje: 4. Adicijom halogenovodonika na alkene: cis-3-heksen 3-bromheksan 1-buten 2-brombutan

19 b) Laboratorijsko dobijanje: 5. Adicijom halogena na alkene i alkine:

20 Fizičke osobine halogenalkana Fizičke osobine halogenalkana direktno su zavisne od polarnosti C X veze Zbog većih molskih masa i jakih dipol-dipol interakcija halogenalkani imaju više tačke ključanja od odgovarajućih alkana Alkil grupa

21 Hemijske osobine halogenalkana a) Nukleofilna supstitucija: δ + δ Nu R X R Nu X -

22 Nukleofilna supstitucija: Nukleofil čestica koja voli jezgro, negativna ili sadrži slobodni elektronski par. Elektrofil čestica koja voli elektrone, pozitivno ili parcijalno pozitivno naelektrisana. δ + δ Nu R X R Nu X - nukleofil elektrofil odlazeća grupa Nu δ + δ R X R Nu + - X

23 Stereohemija S N 2 reakcija S N 2 reakcije se uvek odvijaju uz inverziju konfiguracije. (S)-2-Bromoktan (R)-2-Oktanol Br - OH - OH - Br -

24 a) Nukleofilna supstitucija: 1. Reakcije sa alkalijama: 2. Reakcije sa vodom - hidroliza: 3. Reakcije sa alkoksidima Williamson-ova sinteza etara:

25 4. Reakcije sa solima karboksilnih kiselina (karboksilatnim anjonom) : estar 5. Reakcije sa alkalnim-hidrogensulfidima (hidrogensulfidnim anjonom) : tiol 2-Bromnonan 2-Nonantiol

26 b) Eliminacija:

27 c) Redukcija halogenalkana 1. Hidroliza Grinjarovog reagensa: RX + Mg RMgX Grinjarov reagens RMgX + H 2 O RH Br MgBr H CH3CH2CHCH 3 Mg CH3CH2CHCH 3 H2O CH3CH2CHCH 3 2-brombutan butan 1-metilpropil-magnezijum-bromid

28 2. Redukcija atomskim (nascentnim) vodonikom: - dobijenim dejstvom mineralne kiseline na metal 2RX + Zn + 2H + 2RH + Zn X - Zn + 2 HCl ZnCl H Cl H Zn, H+ CH3CH2CHCH 3 CH3CH2CHCH 3