- 할로겐화 알킬의 특성
- 끓는점과 녹는 점
- 극성
- 용 매력
- 명명법
- 예
- 구하기
- 빛 또는 자외선에 의한 할로겐화
- 알켄에 하이드로 시드 또는 할로겐 추가
- 반응
- 친 핵성 치환
- 예
- 제거
- 그리 냐르 시약의 합성
- 예
- 응용
- 용제
- 유기 합성
- 제약 산업
- 냉매
- 참고 문헌
알킬 할라이드 탄소 원자 SP가 혼성화되는 유기 화합물, (3) 공유 결합 할로겐 (F, Cl, Br 및 I)에 결합된다. 다른 관점에서 볼 때, 간단하게 할로 알칸이라고 가정하는 것이 편리합니다. 이들은 일부 H 원자가 할로겐 원자로 대체 된 알칸입니다.
또한 이름에서 알 수 있듯이 할로겐 원자는 이러한 유형의 할로겐화물로 간주되기 위해 알킬기 R에 연결되어야합니다. 구조적으로 그들은 치환되거나 분지 될 수 있고 방향족 고리를 가지고 있으며 여전히 알킬 할라이드로 남아 있습니다.
1-Chlorobutane 분자, 알킬 할라이드의 예. 출처 : Gabriel Bolívar.
위는 가장 단순한 할로겐화 알킬 중 하나에 해당하는 1- 클로로 부탄 분자입니다. 모든 탄소는 단일 결합을 가지고 있으며 sp 3 혼성화를 가지고 있음을 알 수 있습니다 . 따라서 Cl 원자에 해당하는 녹색 구체는 알칸 부탄에서 파생 된 골격에 연결됩니다.
1- 클로로 부탄보다 더 간단한 예는 가장 작은 탄화수소 인 메탄 가스에서 파생 된 것입니다.
CH 4 분자 에서 H 원자는 요오드로 대체 될 수 있습니다. H로 대체하면 CH 3 I (요오도 메탄 또는 요오드화 메틸)이 생깁니다. 두 개의 H를 대체하면 CH 2 I 2 (diiodomethane 또는 methylene iodide)가 생깁니다. 그런 다음 마지막으로 Is는 CHI 3 (요오드 형) 및 CI 4 (사 요오드화 탄소 )를 제공하는 모든 Hs를 대체합니다 .
알킬 할라이드는 반응성이 매우 높고 주기율표에서 가장 전기 음성적인 원자를 가지므로 끝없는 메커니즘을 통해 생물학적 매트릭스에 영향을 미치는 것으로 의심됩니다.
할로겐화 알킬의 특성
이 화합물 계열의 특성은 분자 구조에 따라 다릅니다. 그러나 파생 된 알칸과 비교할 때 CX 결합 (X = 할로겐 원자)이 있다는 단순한 사실로 인해 현저한 차이가 관찰 될 수 있습니다.
즉, CX 결합은 하나 이상의 할로겐화 알킬 간의 차이 또는 유사성을 담당합니다.
우선, CH 결합은 C와 H 사이의 전기 음성도 차이가 작기 때문에 거의 무극성입니다. 다른 한편으로, CX 결합은 할로겐이 탄소 (특히 불소)보다 전기 음성 적이기 때문에 영구적 인 쌍극자 모멘트를 나타냅니다.
반면에 일부 할로겐은 가볍고 (F 및 Cl) 다른 할로겐은 무겁습니다 (Br 및 I). 그들의 원자 질량은 또한 CX 결합 내에서 차이를 형성합니다. 그리고 차례로 할로겐화물의 특성에 직접적으로 영향을 미칩니다.
따라서 탄화수소에 할로겐을 추가하는 것은 극성과 분자량을 증가시키는 것과 같습니다. 그것은 덜 휘발성 (최대 지점까지), 덜 가연성으로 만들고 끓는점 또는 융점을 증가시키는 것과 같습니다.
끓는점과 녹는 점
위에서 말했듯이 다른 할로겐의 크기와 무게는 오름차순으로 표시됩니다.
F <Cl <Br <I
따라서 F 원자를 포함하는 알킬 할라이드는 Br 또는 I 원자를 포함하는 것보다 더 가벼울 것으로 예상 할 수 있습니다.
예를 들어, 메탄에서 파생 된 일부 할로겐화물이 고려됩니다.
CH 3 F <CH 3 Cl <CH 3 Br <CH 3 I
CH 2 F 2 <CH 2 Cl 2 <CH 2 Br 2 <CH 2 I 2
더 높은 수준의 할로겐화를 가진 다른 유도체 제품에 대해서도 마찬가지입니다. 순서는 유지됩니다. 불소 할라이드는 요오드 할라이드보다 가볍습니다. 뿐만 아니라 끓는점과 융점도이 순서를 따릅니다. RF는 RI보다 낮은 온도에서 비등합니다 ( 이 경우 R = CH 3 ).
마찬가지로, CX 결합의 전자는 광자를 흡수하거나 방출하여 다른 에너지 수준을 이동할 수 없기 때문에 모든 액체는 무색입니다. 그러나 무거워지면 색상을 결정화하고 표시 할 수 있습니다 (아이오도 폼과 마찬가지로 CHI 3 ).
극성
CX 본드는 극성이 다르지만 위와 반대 순서입니다.
CF> C-Cl> C-Br> CI
따라서 CF 결합은 CI 결합보다 극성이 높습니다. 더 극성이 높은 RF 할로겐화물은 쌍극자-쌍극자 힘을 통해 상호 작용하는 경향이 있습니다. 한편, RBr 또는 RI 할로겐화물에서는 쌍극자 모멘트가 약하고 런던 분산력이 지배하는 상호 작용이 더 큰 힘을 얻습니다.
용 매력
알킬 할라이드는 그것이 유래 된 알칸보다 극성이 높기 때문에 더 많은 수의 유기 화합물을 용해시키는 능력을 증가시킵니다. 이러한 이유로 더 나은 용매가되는 경향이 있습니다. 그러나 모든 응용 분야에서 알칸을 대체 할 수 있다는 의미는 아닙니다.
알칸보다 할로겐화 용매를 선호하는 기술, 경제, 생태 및 성능 기준이 있습니다.
명명법
알킬 할라이드의 이름을 지정하는 데는 두 가지 방법이 있습니다 : 일반 이름 또는 IUPAC (systematic name). 일반적인 이름은 일반적으로 RX가 단순 할 때 사용하기 더 편리합니다.
CHCl 3
클로로포름 : 일반 이름
메틸 트리 클로라이드 또는 트리클로로 메탄 : IUPAC 이름.
그러나 분기 구조가있는 경우 체계적인 이름이 선호됩니다 (그리고 유일한 옵션). 아이러니하게도 일반 이름은 구조가 너무 복잡 할 때 다시 유용합니다 (마지막 섹션에서 볼 이름).
IUPAC 시스템에 따라 화합물의 이름을 지정하는 규칙은 알코올의 경우와 동일합니다. 가장 길거나 가장 분지 된 주 사슬이 식별됩니다. 그런 다음 탄소는 알파벳 순서로 명명 된 치환기 또는 가지에 가장 가까운 끝에서 시작하여 나열됩니다.
예
설명을 위해 다음 예가 있습니다.
명명법의 예로서 알킬 할라이드. 출처 : Gabriel Bolívar.
첫 번째 가지는 C-4의 메틸기입니다. 그러나 이중 결합이 있기 때문에 명시된 규칙보다 우선 순위가 높습니다. 이러한 이유로 가장 긴 사슬은 Cl과 Br의 두 할로겐에 연결된 탄소 원자가 오른쪽부터 나열되기 시작합니다.
열거 형을 사용하면 치환기는 알파벳 순서로 이름이 지정됩니다.
1- 브로 모 -1- 클로로 -4- 메틸 -2- 헥센.
구하기
할로겐화 알킬을 얻으려면 분자가 할로겐화 과정을 거쳐야합니다. 즉, 할로겐 원자를 구조, 특히 탄소 sp 3를 가진 원자에 통합 합니다.
그것들을 얻거나 합성하는 두 가지 방법이 있습니다 : 자유 라디칼에 의한 메커니즘을 통한 자외선 복사 또는 수소산 또는 할로겐 첨가에 의한 것입니다.
빛 또는 자외선에 의한 할로겐화
첫 번째, 가장 적절하지 않고 최악의 성능을 가진 것은 할로겐의 존재 하에서 알칸에 자외선 (hv)을 조사하는 것입니다. 예를 들어 메탄의 염소화 방정식은 다음과 같습니다.
CH 4 + Cl 2 => CH 3 Cl + HCl (자외선 하에서)
CH 3 Cl + Cl 2 => CH 2 Cl 2 + HCl
CH 2 Cl 2 + Cl 2 => CHCl 3 + HCl
CHCl 3 + Cl 2 => CCl 4 + HCl
4 개의 화합물 (CH 3 Cl, CH 2 Cl 2 , CHCl 3 및 CCl 4 )이 형성되어 혼합물이 존재하며 분별 증류를 할 수 있습니다. 그러나이 방법은 실용적이지 않으며 유기 합성에 의존하는 것이 바람직합니다.
또 다른 예는 n- 헥산의 브롬화입니다.
CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 + Br 2 => CH 3 (Br) CHCH 2 CH 2 CH 2 CH 3 + HBr
다시 말하지만,이 반응에서 빛이나 자외선은 자유 라디칼의 형성을 촉진하는 데 사용됩니다. 브롬은 진한 붉은 색 액체이므로 반응에 따라 변색되어 2- 브로 모 헥산이 형성 될 때 붉은 색에서 무색으로 변하는 것을 관찰합니다.
알켄에 하이드로 시드 또는 할로겐 추가
알킬 할라이드를 얻는 두 번째 방법은 알코올 (ROH) 또는 알켄 (R 2 C = CR 2 )을 수소산으로 처리하는 것입니다. 수소산은 일반 식 HX (HF, HCl, HBr 및 HI)를 갖습니다. 각각에 대해 에탄올을 사용하는 예가 표시됩니다.
CH 3 CH 2 OH + HF => CH 3 CH 2 F + H 2 O
CH 3 CH 2 OH + HCl => CH 3 CH 2 Cl + H 2 O
CH 3 CH 2 OH + HBr => CH 3 CH 2 Br + H 2 O
CH 3 CH 2 OH + HI => CH 3 CH 2 I + H 2 O
마찬가지로, 알켄은 HX 분자를 이중 결합에 추가하여 2 차 할로겐화 알킬을 형성 할 수 있습니다.
CH 2 = CH-CH 3 + HBr => BrCH 2 -CH 2 -CH 3 + CH 3 -CHBr-CH 3
생성물 BrCH 2 -CH 2 -CH 3 은 1- 브로 모 프로판이고 CH 3 -CHBr-CH 3은 2- 브로 모 프로판입니다. 두 번째는 안정성이 가장 큰 제품이기 때문에 대부분의 제품이고, 첫 번째 제품은 더 불안정하기 때문에 덜 생산됩니다. 이는 CH 3 CHBrCH 3 이 2 차 알킬 할라이드 이기 때문 입니다.
알켄에 첨가 된 것이 X 2 분자 일 때도 매우 유사합니다 .
CH 2 = CH-CH 3 + Br 2 => BrCH 2 -CHBr-CH 3
그러나, 알킬 할라이드는 인접한 탄소에 결합 된 두 개의 브롬 원자로 얻어집니다. 인접 알킬 할라이드. 반면에 동일한 탄소에 두 개의 브롬이 부착되어 있다면 다음과 같은 제미 날 알킬 할라이드를 갖게됩니다.
Br 2 CH-CH 2 -CH 3
반응
친 핵성 치환
알킬 할라이드의 반응성은 CX 결합의 취성 또는 강도를 기반으로합니다. 할로겐이 무거울수록 결합이 약해져 더 쉽게 끊어집니다. 화학 반응에서 결합이 끊어지고 새로운 결합이 형성됩니다. CX 결합이 끊어져 CG 결합을 형성합니다 (G = 새 그룹).
더 적절한 용어로, X는 이탈기로 작용하고 G는 친 핵성 치환 반응에서 진입기로 작용합니다. 이 반응이 발생하는 이유는 무엇입니까? X는 탄소보다 전기 음성이 높기 때문에 전자 밀도를 "훔쳐서"양의 부분 전하로 해석되는 전자 부족을 남깁니다.
C δ + -X δ-
부정적인 경우 (G - ) 또는 중성 종 (: G) 가능한 전자쌍으로,보다 안정적 CG 결합을 형성 할 수는 주변을 둘러싸는 , X는 다음 식으로 표현 될 수있다 상술 G. 의해 대체되고 끝날 화학:
RX + : G - => RG + X -
CX 또는 RX 결합이 약할수록 반응성 또는 친 핵성 (또는 친 핵성) 제제 G로 대체되는 경향이 커집니다. 즉, 핵 또는 양전하를 좋아합니다.
예
다음은 알킬 할로겐화물이 겪을 수있는 친 핵성 치환에 대한 일련의 일반 방정식입니다.
RX + OH - => ROH + X - (알콜)
+ OR '- => ROR ' (에테르, 윌리엄슨 합성)
+ I - => RI (요오드화 알킬)
+ CN - => RCN (니트릴)
+ R'COO - => RCOOR '(에스테르)
+ NH 3 => RNH 2 (아민)
P + (C 6 H 5 ) 3 => RP (C 6 H 5 ) 3 + X - (포스 포늄 염)
+ SH - => RSH (티올)
이러한 예에서 이미 유기 합성에 알킬 할로겐화물이 얼마나 가치가 있는지 의심 할 수 있습니다. 인용되지 않은 많은 치환 중 하나는 방향족 고리를 "대여"하는 데 사용되는 Friedel Crafts 반응의 것입니다.
RX + ArH + AlCl 3 => ArR
이 반응에서 방향족 고리의 H는 RX의 R 그룹으로 대체됩니다.
제거
알킬 할라이드는 제거 반응을 통해 HX 분자를 방출 할 수 있습니다. 구체적으로, 탈 할로겐화 :
R 2 CH-CXR 2 + OH - => R 2 C = CR 2 + HX
탈 할로겐화는 H와 X가 동일한 HX 분자에서 손실되기 때문에 발생한다고합니다.
그리 냐르 시약의 합성
알킬 할라이드는 특정 금속과 반응하여 다른 분자에 R 그룹을 추가하는 데 사용되는 그리 냐르 시약을 형성 할 수 있습니다. 합성에 대한 일반적인 방정식은 다음과 같습니다.
RX + Mg => RMgX
예
알킬 할라이드의 몇 가지 예는 섹션 전반에 걸쳐 이미 언급되었습니다. 다른 간단한 것들은 다음과 같습니다.
-에틸 클로라이드, CH 3 CH 2 Cl
-이소 프로필 플루오 라이드, (CH 3 ) 2 CH 2 F
-2- 메틸 -3- 클로로 펜탄, CH 3 -CH (CH 3 ) -CHCl-CH 2 CH 3
-sec 부틸 요오드화물, CH 3 CH 2 CH 2 I-CH 3
-3- 브로 모 -6- 요오도 헵탄, CH 3 -CH 2 -CHBr-CH 2 -CH 2 -CH 2 I
-3,4- 디 브로 모 -1- 펜텐, CH 3 -CHBr-CHBr-CH = CH 2
응용
용제
이전 섹션에서는 할로겐화 알킬의 용매 용량에 대해 언급했습니다. 업계에서는이 특성을 이용하여 섬유 재료, 전자 부품 또는 바니시 얼룩 제거를위한 클리너로 사용합니다.
마찬가지로, 이들은 페인트의 용매로 사용되거나 수많은 유형의 분석 테스트를위한 유기 또는 기름기가 많은 샘플에 사용됩니다.
유기 합성
알킬 할라이드는 방향족 고리를 "알킬화"하는 데 매우 유용하며 사실상 다른 모든 유기 화합물 계열의 합성을위한 출발 원 역할을합니다. 합성 적으로, RX는 R 그룹 또는 사슬의 공급원으로 간주되며, 이는 고도로 방향족 화합물에 통합되기를 원할 수 있습니다.
제약 산업
처음에 할로겐 원자는 생물학적 매트릭스와 상호 작용하므로 우리 유기체에서 양성이든 음성이든 변화를 일으키지 않고는 눈에 띄지 않을 수 없다고 언급했습니다. 약물이 신체에 긍정적 인 영향을 미치는 경우 할로겐 원자가 있으면이 효과가 증가하거나 증가하지 않을 수 있습니다.
그런 다음 X가 sp 3 혼성화를 통해 탄소에 직접 연결 되면 할로겐화 유도체가 아닌 알킬 할라이드를 갖게됩니다. 이러한 할로겐화물 중 일부는 다음 일련의 이미지에 아래에 나와 있습니다.
페녹시 벤자민은 갈색 세포종 환자의 혈압과 싸우는 데 사용되는 약입니다. 출처 : Utent : Mark Pea.
흡입 마취제 인 이소 플루 란. 출처 : Benjah-bmm27.
항생제 인 클린다마이신. 출처 : M mitcheltree.
아토피 피부염 치료에 사용되는 피 메크로 리무스. 염소 원자를 찾을 수 있습니까? 출처 : MarinaVladivostok.
Halomon, 가능한 항 종양 제 및 천연 공급 원인 해초 Portieria hornemannii에서 추출한 알킬 할라이드. 출처 : Jü
이 다섯 가지 약물에는 적어도 하나의 CH 2 -X 또는 CH-X 결합이 있습니다 . 즉, 할로겐은 sp 3 탄소에 부착됩니다 .
냉매
다른 플루오로 알칸 이나 하이드로 플루오로 카본과 마찬가지로 유명한 냉매 프레온 -12 (CHCIF 2 )는이 기능에서 암모니아 가스와 클로로 플루오로 카본 (CFC)을 대체했습니다. 반응성이 더 높은 Freon-12는 그러한 고도에 도달하기 전에 파괴됩니다.
참고 문헌
- 캐리 F. (2008). 유기 화학. (6 판). Mc Graw Hill.
- 클락 짐. (2016, 7 월 14 일). 알킬 할라이드의 사용. 화학 LibreTexts. 출처 : chem.libretexts.org
- Gál, B., Bucher, C., & Burns, NZ (2016). Chiral Alkyl Halides : 의학에서 저조한 모티프. 해양 약물, 14 (11), 206. doi : 10.3390 / md14110206
- 알킬 할라이드. 출처 : chemed.chem.purdue.edu
- Patkar Prachi. (2017 년 7 월 16 일). 할로겐화 알킬에 관한 모든 것 : 특성, 용도 및 기타. 과학이 쳤다. 출처 : sciencestruck.com
- R. 선박. (2016). 알킬 할라이드. 출처 : hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
- 9 장 학습 가이드-할로겐화 알킬 I. 출처 : cactus.dixie.edu
- QA Eduardo Vega Barrios. (sf). 알킬 할라이드 : 특성, 용도 및 응용. [PDF. 출처 : cvonline.uaeh.edu.mx