Галоге́ноалка́ни, алкі́лгалогені́ди — органічні сполуки, що є результатом заміщення атомів водню у молекулах алканів (насичених вуглеводнів) на атоми галогенів — фтор, хлор, бром, йодГалоген Астат не приєднується до органічних сполук..
Галогеноалкани широко використовуються як розчинники, холодоагенти (технічна назва фреони).
Номенклатура Згідно номенклатури органічних сполук IUPAC галогеноалкани іменуються за допомогою додавання до назви основного карбонового ланцюга префіксів фторо-, хлоро-, бромо-, йодо- із зазначанням місця їхнього розташування (локанту). Для позначення наявності кількох однакових галогенних замісників префікси доповнюють грецькими числівниковими приставками ди-, три-, тетра-. У випадку наявність кількох різних замісників вони перераховуються у назві сполуки за абеткою (не беручи до уваги можливу наявність числівників).
Альтернативна, радикально-замісникова номенклатура передбачає однослівний запис назви вуглеводневого радикала та галогеніду.
Фізичні властивості Галогенопохідні метану (окрім йодометану) є безбарвними газами, нижчі представники галогеноалканів — безбарвні рідини із солодкуватим запахом.
Попри те, що галогеноалкани є полярними сполуками, вони нерозчинні у воді — ймовірно через те, що не утворюють водневих зв'язків. Вони розчинні у більшості органічних розчинників, розчиняють жири.
+ Густина 1-галогенопохідних алканів, г/млПри температурі 20 °C. Алкан Галоген фтор хлор бром йод Етан 0,5446При температурі 89 °C. 0,7182 0,8902 1,4604 1,9357 н-Пропан 0,493При температурі 25 °C і тиску менше 1 атм. 0,7596При тиску менше 1 атм. 0,8899 1,3537 1,7489 н-Бутан 0,573 0,7789 0,8857 1,2758 1,6452 н-Пентан 0,6262 0,7907 0,8820 1,2182 1,5161 н-Декан 0,7266При температурі 25 °C. 0,8194 0,8696 1,0702 1,2546
При введенні у молекули алканів атомів хлору, брому і йоду спостерігається зростання густини та температури кипіння, при чому ці значення збільшуються відповідно до атомного номера галогену — так, йодопохідні є значно важчими за інші аналоги. Так само ці значення збільшуються при введенні і кількох галогенів:
Речовина CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 Темп. кипіння, °C -24 40 61 77
На противагу цьому у фтороалканів дані тенденції мають слабковиражений характер або ж відсутні зовсім: наприклад, заміщення атомів Хлору на фтор у хлороалканах призводить до різкого падіння температури кипіння. Це явище пов'язують із їхніми надто слабкими міжмолекулярними взаємодіями. Речовина CH2F2 CHF3 CF4 Темп. кипіння, °C -78 -52 -83 -128
Отримання З алканів Фторування алканів фтором є надзвичано енергійним процесом і веде до повного заміщення атомів H, керування реакцією практично неможливе:
Можливе проведення фторування при пропусканні вихідних речовин над кобальтовим або срібним каталізатором (який згодом регенерують фтором):
Хлорування і бромування алканів є доцільним лише для нижчих представників. Воно проходить за радикальним механізмом:
Отримання йодоалканів прямим йодуванням неможливе.
Зі спиртів Спирти легко взаємодіють із галогеноводнями, утворюючи відповідний галогеноалкан і воду:
Даний тип реакцій має значне поширення як у лабораторній практиці, так і у промислових масштабах. Однак він застосовується здебільшого для йодо- і бромопохідних, оскільки реакція із хлороводнем проходить доволі важко, а із фтороводнем не відбувається взагалі.
Із ненасичених вуглеводів Синтез галогенопохідних можливий шляхом приєднання галогеноводнів за ненасиченими зв'язками:
Реакційна здатність галогеноводнів знижується у ряді HI > HBr > HCl > HF.
Для отримання дизаміщених сполук проводиться реакція безпосереднього приєднання галогенів до алкенів або галогеноводнів до алкінів:
Тетрагалогеніди отримують з алкінів:
З карбонільних сполук Гемінальні дигалогенопохідні отримують при обробці кетонів та альдегідів галогенідами фосфору або сірки (PBr3, SF4, SOCl2):
Реакції обміну Оскільки фторопохідні важко отримати безпосередньо, їх синтезують з інших галогеноалканів реакцією обміну:
Реакцією обміну можна отримувати йодопохідні:
Хімічні властивості Хімічні властивості галогеноалканів більшою мірою визначаються полярністю зв'язку вуглець—галоген, яка знижується зі зниженням атомного номера галогену.
Для цього класу сполук характерними є реакції нуклеофільного заміщення. Вони протікають із легким заміщенням атома галогену, що дає змогу приєднувати до алкільної частини найрізноманітніші функціональні групи:
(у діетиловому етері)
Галогеноалкани беруть участь у реакціях елімінування. Наприклад, при обробці трет-бутилброміду лугами відбувається дегідрогалогенування:
За реакцією Вюрца вони є основою для подовження карбонових ланцюгів:
Див. також
Фреони
Примітки
Джерела