CH27- HALOGENDERIVÁTYMgr. Aleš Chupáč, RNDr. Yvona Pufferová

Gymnázium, Havířov-Město, Komenského 2, p.o.

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační číslo: CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem „PODPORA CHEMICKÉHO A FYZIKÁLNÍHO

VZDĚLÁVÁNÍ NA GYMNÁZIU KOMENSKÉHO V HAVÍŘOVĚ“

Soubor prezentací: CHEMIE PRO III. ROČNÍK GYMNÁZIA

CHARAKTERISTIKA

• deriváty uhlovodíků, které ve svých molekulách obsahují kromě uhlíku a vodíku, halogen (fluor, chlor, brom, jod) – přímo vázaný na uhlíkový atom

• Rozdělení:- monohalogenderiváty (chlormethan) - dihalogenderiváty (dichlormethan) ad.

Monotopický dihalogenderivát – na jednom uhlíkovém atomu se vyskytují dva atomy halogenů (např. 1-brom-1-chlorethan)

ClBr

CH3Cl

CH2 C CH CH2

Cl

jodoform

trichlormethan

CH2 CH CH3

Br Cl

1.2.

3.

4.

5.

6.

7.

ÚLOHA: Názvosloví halogenderivátů

REAKTIVITA halogenderivátů

• reaktivita halogenderivátů je odvislá od typu halogenu: F Cl Br I

• typické reakce: 1) substituce nukleofilní rozdíl v elektronegativitě C-Hal = polarizace vazby uhlík–halogen → tyto látky reagují s nukleofily. rozlišíme podle typu halogenderivátu2) eliminace Velmi často obě reakce probíhají současně a záleží na struktuře alkylhalogenidu a reakčních podmínkách, která reakce převládne.

C C

H

H

H

R

H

Xδ+ δ-δ-

Polarizovaná vazba C-H Halogen

Polarizace vazby uhlík - halogen

Elektronegativita: uhlík = 2,5 vodík = 2,1

SUBSTITUCE NUKLEOFILNÍ SN1

C

CH3

Cl

CH3

CH3 CH3 C

CH3

CH3

ClCl

CH3 C+

CH3

CH3

H2O

CH3 C

CH3

CH3

OH- H

+

Nukleofilní substituce monomolekulární (bez bimolekulárního komplexu)

2-methylpropan-2-ol

SUBSTITUCE NUKLEOFILNÍ SN2

CH3 Cl + OH2 H O

H

C

H

H H

Cl- HCl

CH3 OH

WALDENŮV ZVRAT (OBRAT) – atom chloru je velmi objemný, hydroxylová skupina se váže na opačnou stranu (molekula vody)

Nukleofilní substituce bimolekulární (přes bimolekulární komplex)

methanol

Příklady nukleofilních substitucí

CH3 OH

CH3 O CH3

CH3 NH2

CH3 CN

+

+

+

+

NaCl

NaCl

HCl

KCl

CH3 Cl +

+

+

+

NaOH

CH3CH2ONa

NH3

KCN

alkoholy

ethery

aminy

nitrily

ELIMINACE - dehydrohalogenace

CH3 C

CH3

CH3

BrCH3CH2OH,KOH, t

CH3 C

CH3

CH2

- HBr

CH3CH2BrCH3CH2OH, KOH, t

CH2 CH2- HBrethen

2-methylpropen

Podmínka: působení silné zásady

• Halogenace alkanů (radikálová substituce)

• Halogenace či hydrohalogenace alkenů či alkynů – adice (elektrofilní či radikálová)

• Halogenace arenů (elektrofilní substituce)

PŘÍPRAVA halogenderivátů z uhlovodíků

Příprava z ALKANŮ - SR

CH4 + Cl Cl CH3 Cl+ ClH

Cl Cl Cl Cl+

Cl CH4+ CH3 + ClH

CH3 + Cl Cl CH3 Cl + Cl

CH3 CH3+ CH3 CH3

CH3+ Cl CH3 ClCl Cl+ Cl Cl

UV

UV1) INICIACE:

2) PROPAGACE:

3) TERMINACE:

Příprava z ALKENŮ a ALKYNŮ

CH2 CH CH3 + Cl2FeCl 3

H2C CH CH3

Cl Cl

CH CH + Cl2UV C C

H

Cl Cl

HUV, Cl 2 C C

Cl Cl

ClCl

HH

Chlorace propenu za vzniku 1,2-dichlorpropanu

Chlorace ethynu za vzniku 1,1,2,2-tetrachlorethanu

ÚLOHA: Chlorace ethynu

Na webu http://www.studiumchemie.cz/video.php?id=181zhlédněte video k problematice chlorace ethynu.

ÚKOLY:• Popište celý pokus vlastními slovy.• Zapište rovnice obou dějů a pojmenujte jednotlivé

látky. O jaký typ reakce, dle reakčního mechanismu, se jedná?

ÚLOHA: Příprava halogenderivátů z uhlovodíků

Zapište rovnice následujících dějů, uveďte jejich podmínky a pojmenujte produkty reakcí.

• Chlorace ethenu

• CH3CH2CH=CH2 + HBr →

• Bromace but-1-ynu

Příprava z ARENŮ - SE

Cl-Cl + FeCl3 Cl+ + [FeCl4]-

+ Cl+ Cl+

Cl+ +Cl

H

+Cl

H+ [FeCl4]

-

Cl

+ ClH-FeCl3

chlorbenzen

Příprava ethylbromidu v laboratoři

CH3

H2C

OH

S

HO

HO

O

O H3CCH2 O+

H

H

-H2O

H3C

CH2 S

O

OH

OO

Br

K+d+

Br-

KBr-HSO4

+ +

Výchozí látky: ethanol, bromid draselný, konc. kyselina sírová

Reakční mechanismus:

VLASTNOSTI halogenderivátů

• v přírodě se nevyskytují (jsou uměle vyrobeny)• existují ve všech skupenstvích• ve vodě jsou nerozpustné, rozpouštějí se však

v organických rozpouštědlech, samy jsou většinou dobrými rozpouštědly

• mají vyšší body varu než uhlovodíky, od kterých jsou odvozeny

• jedovaté • mnohé karcinogenní

VÝZNAM halogenderivátů

• výchozí látky pro chemické výroby• rozpouštědla• herbicidy, pesticidy, fungicidy (DDT)• chladiva, hnací plyny (dříve FREONY)• součásti polymerů• výroba léčiv

Vinylchlorid

• jedovatý, bezbarvý plyn• narkotické účinky

(tlumí CNS)• výroba polyvinylchloridu (PVC)

Obr. 1 Trubky z polyvinylchloridu

Chloroform

• bezbarvá, těkavá kapalina (páry těžší než vzduch) • dříve užíván jako lokální

anestetikum• dráždí pokožku a sliznice, toxický,

tlumí CNS, potenciální karcinogen• v mnohých filmech k omámení

obětiObr. 2 King Kong – etiketa

Polychlorované bifenyly

• tepelná, biologická a chemická stálost • polutant v životním prostředí, kumulace v tkáních,

snižování obranychopnosti, toxicita, karcinogenita• PŘÍKLAD: DDT = 1,1,1,-trichlor-2,2-bis(4-chlorfenyl)ethan

!!! HROZBA !!!

CHCl Cl

CCl 3

Freony

• halogenderiváty, které obsahují atomy fluoru (jeden či více) a další atom halogenu (jeden či více)

• PŘÍKLAD: freon 114 = 1,2-dichlor-1,1,2,2-tetrafluorethan

• DNES používání zakázáno (poškozování ozonové vrstvy - Nobel. cena 1995 - P. J. Crutzen, M. J. Molina, F. S. Rowland)

!!! HROZBA !!!

Obr. 3 F. S. Rowland

Použité informační zdroje1. Struktury látek (chemické rovnice) byly kresleny s využitím programu

ACD/ChemSketch 10.0.2. Janeczková, A., Klouda P. Organická chemie. Ostrava: Nakl. KLOUDA Pavel,

2004.3. McMURRY, J. Organická chemie. Praha: VŠCHT, 2007. 4. Obr. 1. [online]. [cit. 2012-07-19]. Dostupné z: http://www.formteile.ch/

stoffe/img/polyvinylchlorid-pvc.jpg4. Obr. 2. [online]. [cit. 2012-07-19]. Dostupné z: http://www.cz-warez.com

/king-kong-t23263.htmlObr. 3. [online]. [cit. 2012-07-19]. Dostupné z: http://www.nobelprize.org/

nobel_prizes/chemistry/laureates/1995/rowland.jpg

Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační číslo: CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem „PODPORA CHEMICKÉHO A

FYZIKÁLNÍHO VZDĚLÁVÁNÍ NA GYMNÁZIU KOMENSKÉHO V HAVÍŘOVĚ“

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.