Будова, iзомерiя, номенклатура i властивостi

Галогенопохiднi - продукти замiщення атомiв водню у вуглеводнях на атоми галогену (один або декiлька).

За кiлькiстю атомiв галогену в молекулi вони дiляться на моно-, ди-, три- i бiльше галогенопохiдних. Моногалогенопохiднi називають часто галогеналкiлами. За розташуванням атома галогену у вуглецевому ланцюзi вони подiляються на первиннi, вториннi i третиннi. Якщо атом галогену приєднується до вуглецю, що в свою чергу з’єднується тiльки з одним вуглецем, то галогенопохiдне називається первинним. Якщо галоген приєднується до вуглецю, зв’язаного з двома iншими атомами вуглецю, галогенопохiдне називають вторинним. Якщо галоген стоїть бiля третинного атома вуглецю, галогенопохiдне називають третинним. Наприклад:

СН3 - СН2 - СН2Сl первинний хлористий
пропіл	вторинний	третинний

 

Галогенопохiднi вуглеводнi називають за номенклатурами:

- тривiальною, або емпiричною, випадковою, яка не вказує на стуктуру сполуки (хлороформ СНСl₃, фторотан CF₃CHClBr);

- рацiональною, або радикально-функцiональною - називають вуглеводний радикал i галоген (хлористий етил C₂H₅Cl, хлористий вiнiл або вiнiлхлорид CH₂=CHCl);

- мiжнародною - нумерують найдовший нерозгалужений ланцюг атомiв вуг-лецю, починаючи з боку ближчого до галогену, вка­зу­ють цифрою його положення, називають галоген, потiм називають ос­нов­ний вуглеводень, наприклад:

2-хлорбутан	2-бром-3-метилбутан

 

В IЧ-спектрi смуга поглинання при 800-600 см^-1 характерна для хлорпохiдних, а при 600-500 см^-1 для бром- i йодопохiдних. Галогенопохiднi через бiльшу електро-негативнiсть атомiв галогену є сполуками полярними i, отже, реакцiйноздатними. Галоген у них рухливий, легко замiщується на iншi атоми i групи атомiв. Проте, якщо галоген стоїть бiля вуглецю, зв’язаного подвiйним зв’язком, наприклад, СН₂=СНСl, то внаслiдок спряження неподiленої елек­тронної пари з близько розташованими p-електронами подвiйного зв’язку рухливiсть атомiв галогену зменшується. В сполуках типу хлористого алiлу CH₂=CH-CH₂Cl рухливiсть галогену збiльшена, тому що такi сполуки в процесi реакцiї дуже легко утворюють iон галогену i карбокатiон, заряд алiлкатiону стабiлiзується частковою компенсацiєю позитивного заряду сусiднiми електронами подвiйного зв’язку:

або

Реакцiї замiщення галогенiв у галогенопохiдних належать до реак­цiй нуклео-фiльного замiщення:

1. SN₂ - механiзм замiщення бiмолекулярний, одностадiйний. Характерний для первинних галогеналкiлiв. Вiдбувається з утворенням нестiйкого промiжного стану або активного комплексу:

R - X + Y ® Y^d+ … R … X^d+ ® R - Y + X ^-;

2. SN₁ - механiзм замiщення мономолекулярний, двохстадiйний. Характерний для третинних галогеналкiлiв i сполук алiльного типу, якi легко дисоцiюють на iони. Загальна схема:

a) RX R⁺ + X ^-; б) R⁺ + Y ^-RY

Перша стадiя бiльш повiльна, визначає швидкiсть реакцiї замiщення.

Галогенування ароматичних вуглеводнiв вiдбувається за механiзмом електро-фiльного замiщення SE_2аром. В ролi каталiзаторiв застосовують кислоти Льюiса, найчастiше галогенiди залiза та алюмiнiю. На­приклад, хлорування бензолу може бути зображено такою схемою:

Галогенування гомологiв бензолу на свiтлi i при нагрiваннi супро­воджується замiщенням водню в боковому ланцюзi (радикально-ланцюговий механiзм), у присут-ностi кислот Льюiса - в ядрi (механiзм SE_2аром).

Фуран, пiрол, тiофен галогенуються легше бензолу, а пiридин - важче. В ре-зультатi прямого галогенування отримують сумiш продуктiв замiщення.