МХ-22 (ХТІ) органічна хімія 08.11.22

 08.11.2022

Комбіноване заняття (2 год.)

Тема 2.3. Галогенопохідні алканів.

 

Опрацювати: Хімія 10 клас профільний рівень (за посиланням «Підручники»), §11, с.46-49.

 

Виконати (письмово):

1. Уставте пропущені слова:

1) найпростіша органічна сполука — ... ;

2) похідна метану ... не містить атомів Гідрогену;

3) у sр³-гібридизації беруть участь ...s- i ...р-електрони атома ... ;

4) 2,2,4-триметилпентан — ізомер ... нормальної будови.

2. Складіть формули сполук за назвами:

1) 4-бромо-3-етил-2-метилгексан;

2) 2,3-диметил-1,2-дихлоробутан.

3. Яка реакція відбувається легше: утворення хлорометану чи дихлорометану? Чому?

4. Зв’язки С—Сl полярні, а молекула ССl₄ неполярна. Поясніть причину цього явища.

5. Які продукти утворяться за реакцією Вюрца з бромометану і 2-бромопропану? Складіть рівняння хімічних реакцій.

6. 2-Бромо-1,1,1-трифлуоро-2-хлороетан використовують у медицині для інгаляційного наркозу. Складіть структурну формулу цієї сполуки.

7. Відбувся процес повного хлорування метану. Визначте об’єм хлору (в літрах), що його потрібно затратити для добування продукту масою 231 г.

8. У результаті хлорування етану об’ємом 23,8 л утворилася монохлоропохідна сполука. Визначте масу продукту реакції.

 

Склад і будова молекул. Номенклатура. Ізомерія.

Унаслідок заміщення одного або декількох атомів Гідрогену в молекулах алканів на атоми галогенів утворюються галогенопохідні сполуки — галогеноалкани. Відомі флуоро-, хлоро-, бромо-, йодозаміщені алкани.

Загальна формула моногалогенопохідних алканів — С_nН_2n+1Х (Х — галоген).

Галогеноалканам властива структурна ізомерія, зумовлена будовою карбонового ланцюга та положенням атома галогену в молекулі.

Напишіть формули структурних ізомерів для сполуки складу С₄Н₉Сl.

Назви галогенопохідних утворюють від назв відповідних алканів із зазначенням цифрами місця галогену й алкільного замісника в абетковому порядку. Нумерують атоми Карбону з того кінця, до якого ближче розташований атом галогену.

Назвіть за систематичною номенклатурою отримані ізомери.

Індукційний ефект. У молекулах алканів ковалентні зв’язки С—С неполярні, їх дипольний момент дорівнює нулю. Поява в молекулі атома з іншою електронегативністю порушує рівномірний розподіл електронної густини ковалентного зв’язку. Атом галогену, наприклад Хлору, що має більшу електронегативність порівняно з Карбоном, притягує до себе електронну густину σ-зв’язку С—Сl. На атомах С і Сl виникають часткові заряди, молекула поляризується. Напрямок зміщення електронної густини прийнято позначати стрілкою.

Під упливом Хлору відбувається зміщення електронної густини С—С-зв’язків по всьому карбоновому ланцюгу.

Уплив атома галогену зменшується з віддаленням атомів Карбону від атома галогену, тому частковий позитивний заряд на атомі С² менший, ніж на атомі С¹, а на атомі С³ — менший, ніж на атомі С²:

С³Н₃→С²Н₂→С¹Н₂→Сl

Зміщення електронної густини вздовж ланцюга σ-зв’язків, що відбувається в напрямку більш електронегативного атома, називають індукційним ефектом (від лат. inductio — наведення, збудження).

Індукційний уплив атома чи групи атомів найсильніший у зоні найближчих двох σ-зв’язків і поступово згасає.

Замісники, що притягують до себе електрони, виявляють негативний індукційний ефект (позначають —I), а ті, що відштовхують від себе електрони, — позитивний індукційний ефект (позначають +I). Галогени виявляють негативний індукційний ефект, а вуглеводневі групи (алкільні замісники) — позитивний.

Індукційний ефект є виявом взаємного впливу атомів. Положення про взаємний уплив атомів у молекулі вперше сформулював О. М. Бутлеров у теорії хімічної будови органічних сполук. Проте природу цього явища було пояснено значно пізніше на основі електронної будови атомів і молекул.

Хімічні властивості. Завдяки впливові атомів галогенів галогеноалкани є достатньо реакційноздатними сполуками порівняно з алканами. Атоми галогену можуть заміщуватися на інші групи: гідроксильну —ОН, нітрогрупу —NO₂, аміногрупу —NH₂.

Галогеноалкани вступають у реакцію гідролізу, в результаті якої утворюються спирти:

С₂Н₅Br+H₂O→C₂H₅OH+HBr

Оскільки ця реакція відбувається повільно, на практиці гідроліз проводять за наявності лугу:

С₂Н₅Br+NaOH→C₂H₅OH+NaBr

У результаті реакції галогеноалканів з активними металами утворюються так звані металоорганічні сполуки. Відома реакція Вюрца також відбувається через утворення проміжної металоорганічної сполуки:

С₂Н₅Br+2Na→C₂H₅-Na+NaBr

C₂H₅-Na+ С₂Н₅Br→C₂H₅-C₂H₅ +NaBr

Застосування. Реакції галогенопохідних алканів дають змогу здійснювати генетичні переходи між сполуками різних класів, тому використовуються в органічному синтезі.

Дихлорометан CH₂Cl₂ й трихлорометан CHCl₃ — розчинники.

Трихлорометан (хлороформ) — безбарвна рідина з характерним запахом. Використовують його для екстрагування (від лат. extraho — витягувати, вилучати) речовин із природної сировини. Раніше використовували для наркозу (тепер не використовують через його токсичність).

Тетрахлорометан CCl₄ є засобом гасіння вогню.

Трийодометан (йодоформ) CHІ₃ — тверда речовина, його використовують у стоматології як антисептик.

Дифлуородихлорометан CF₂Cl₂ (фреон-12) — холодоагент у холодильних установках.

Хлороетан C₂H₅Cl — рідина з температурою випаровування нижче від 12 ^оС. Потрапляючи на шкіру, швидко випаровується, спричиняє охолодження й знеболення, тому його використовують для місцевого знеболення — анестезії (від грец. άναιθησία — нечутливий).

Висновки

• Галогенопохідні алканів утворюються внаслідок заміщення атомів Гідрогену на атоми галогенів.

• Галогеноалканам властива структурна ізомерія карбонового скелета й положення атома галогену.

• Атоми галогенів як електронегативніші створюють у молекулах негативний індукційний ефект.

• Галогеноалкани виявляють більшу реакційну здатність порівняно з алканами.