- خصائص هاليدات الألكيل
- نقاط الغليان والانصهار
- قطبية
- قوة المذيبات
- التسمية
- مثال
- الحصول
- الهلجنة بالضوء أو الأشعة فوق البنفسجية
- إضافة الهيدروكيدات أو الهالوجينات إلى الألكينات
- تفاعلات
- بدائل النواة
- أمثلة
- إزالة
- توليف الكواشف غرينيارد
- أمثلة
- التطبيقات
- مذيب
- التوليف العضوي
- صناعة الادوية
- المبردات
- المراجع
و هاليدات الألكيل هي المركبات العضوية فيه س ذرة الكربون المهجنة 3 لا بد تساهميا لالهالوجين (F، الكلور، برازيلي، I). من منظور آخر ، من المناسب ، التبسيط ، افتراض أنها هالو ألكانات ؛ هذه هي الألكانات التي تم استبدال بعض ذرات H بذرات الهالوجين.
أيضًا ، كما يشير اسمه ، يجب ربط ذرات الهالوجين بمجموعات الألكيل ، R ، ليتم اعتبارها من هذا النوع من الهاليد ؛ على الرغم من أنه يمكن استبدالها من الناحية الهيكلية أو تشعبها ولها حلقات عطرية ، ولا تزال هاليد ألكيل.
1-جزيء كلوروبوتان ، مثال على هاليد الألكيل. المصدر: غابرييل بوليفار.
أعلاه هو جزيء 1-chlorobutane ، والذي يتوافق مع واحد من أبسط هاليدات الألكيل. يمكن ملاحظة أن جميع ذرات الكربون لديها روابط مفردة ، ولديها أيضًا تهجين sp 3. لذلك ، فإن الكرة الخضراء ، المقابلة لذرة Cl ، مرتبطة بهيكل عظمي مشتق من ألكان البيوتان.
حتى الأمثلة الأبسط من 1-chlorobutane هي تلك المشتقة من غاز الميثان: أصغر هيدروكربون على الإطلاق.
من جزيء CH 4 ، يمكن استبدال ذرات H باليود. إذا استبدلت H ، فستحصل على CH 3 I (أيودوميثان أو يوديد ميثيل). باستبدال اثنين H ، سيكون لديك CH 2 I 2 (ثنائي الميثان أو يوديد الميثيلين). ثم وأخيرًا ، يتم استبدال كل Hs الذي يعطي CHI 3 (iodoform) و CI 4 (رباعي يوديد الكربون).
تتميز هاليدات الألكيل بأنها شديدة التفاعل ، ولأنها تحتوي على الذرات الأكثر كهربيًا في الجدول الدوري ، يُشتبه في أنها تمارس تأثيرًا على المصفوفات البيولوجية من خلال آليات لا نهاية لها.
خصائص هاليدات الألكيل
تعتمد خصائص هذه العائلة من المركبات على بنيتها الجزيئية. ومع ذلك ، عند مقارنتها مع تلك الألكانات المشتقة ، يمكن ملاحظة الاختلافات الملحوظة بسبب الحقيقة البسيطة المتمثلة في وجود روابط CX (X = ذرة الهالوجين).
أي أن روابط CX هي المسؤولة عن أي اختلاف أو تشابه بين واحد أو أكثر من هاليدات الألكيل.
بادئ ذي بدء ، تكون روابط CH شبه قطبية ، نظرًا لاختلاف الكهربية الصغير بين C و H ؛ من ناحية أخرى ، تقدم روابط CX عزمًا دائمًا ثنائي القطب ، نظرًا لحقيقة أن الهالوجينات أكثر كهرسلبية من الكربون (خاصة الفلور).
من ناحية أخرى ، بعض الهالوجينات خفيفة (F و Cl) ، بينما البعض الآخر ثقيل (Br و I). تشكل كتلها الذرية أيضًا اختلافات داخل روابط CX ؛ وبالتالي ، مباشرة على خصائص الهاليد.
لذلك ، فإن إضافة الهالوجينات إلى الهيدروكربون يساوي زيادة قطبية وكتلته الجزيئية ؛ إنه يساوي جعله أقل تطايرًا (إلى حد ما) ، وأقل قابلية للاشتعال ، وزيادة نقاط الغليان أو الانصهار.
نقاط الغليان والانصهار
بعد قول ما سبق ، يتم عرض حجم وبالتالي وزن الهالوجينات المختلفة بترتيب متزايد:
F <Cl <Br <I
وبالتالي ، يمكن توقع أن تكون هاليدات الألكيل المحتوية على ذرات F أخف من تلك التي تحتوي على ذرات Br أو I.
على سبيل المثال ، تعتبر بعض الهاليدات المشتقة من الميثان:
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
وهكذا بالنسبة لمنتج المشتقات الأخرى بدرجة أعلى من الهالوجين. لاحظ أنه يتم الحفاظ على الترتيب: هاليدات الفلورين أخف من هاليدات اليود. ليس هذا فقط ، ولكن أيضًا نقاط غليانها وانصهارها تخضع لهذا الأمر ؛ يغلي التردد الراديوي عند درجات حرارة أقل من RI (R = CH 3 ، في هذه الحالة).
وبالمثل ، فإن كل هذه السوائل عديمة اللون ، لأن الإلكترونات الموجودة في روابط CX الخاصة بها لا يمكنها امتصاص أو إطلاق الفوتونات لنقل مستويات طاقة أخرى. ومع ذلك ، عندما يزداد وزنهم ، يمكنهم بلورة وعرض الألوان (كما يفعل iodoform ، CHI 3).
قطبية
تختلف روابط CX في القطبية ، ولكن بالترتيب العكسي على النحو الوارد أعلاه:
CF> C-Cl> C-Br> CI
لذلك ، فإن سندات CF هي أكثر قطبية من سندات CI. كونها أكثر قطبية ، تميل هاليدات التردد اللاسلكي إلى التفاعل من خلال قوى ثنائي القطب. في هذه الأثناء ، في RBr أو هاليدات RI ، تكون لحظات ثنائي القطب أضعف والتفاعلات التي تحكمها قوى تشتت لندن تكتسب قوة أكبر.
قوة المذيبات
نظرًا لأن هاليدات الألكيل أكثر قطبية من الألكانات التي يتم اشتقاقها منها ، فإنها تزيد من قدرتها على إذابة عدد أكبر من المركبات العضوية. ولهذا السبب تميل إلى أن تكون مذيبات أفضل ؛ على الرغم من ذلك ، هذا لا يعني أنها يمكن أن تحل محل الألكانات في جميع التطبيقات.
هناك معايير فنية واقتصادية وبيئية وأدائية لتفضيل المذيب المهلجن على الألكان.
التسمية
هناك طريقتان لتسمية هاليد الألكيل: بالاسم الشائع له أو بالاسم النظامي (IUPAC). عادةً ما تكون الأسماء الشائعة أكثر ملاءمة للاستخدام عندما يكون RX بسيطًا:
CHCl 3
الكلوروفورم: الاسم الشائع
ميثيل ثلاثي كلوريد أو ثلاثي كلورو ميثان: اسم IUPAC.
لكن الأسماء المنهجية هي الأفضل (والخيار الوحيد) ، عندما يكون لديك بنى متفرعة. من المفارقات أن الأسماء الشائعة تصبح مفيدة مرة أخرى عندما تكون الهياكل معقدة للغاية (مثل تلك التي ستراها في القسم الأخير).
قواعد تسمية المركب وفقًا لنظام IUPAC هي نفسها بالنسبة للكحول: يتم تحديد السلسلة الرئيسية ، وهي الأطول أو الأكثر تشعبًا. ثم يتم سرد ذرات الكربون بدءًا من النهاية الأقرب إلى البدائل أو الفروع ، مسماة بترتيب أبجدي.
مثال
للتوضيح ، لدينا المثال التالي:
هاليد الألكيل كمثال على التسمية. المصدر: غابرييل بوليفار.
الفرع الأول هو مجموعة الميثيل في C-4 ؛ ولكن ، نظرًا لوجود سند مزدوج ، فإنه يكتسب أولوية أعلى على القاعدة المنصوص عليها. لهذا السبب ، يبدأ سرد أطول سلسلة من اليمين ، برئاسة ذرة كربون مرتبطة بهالوجين: Cl و Br.
مع التعداد ، يتم تسمية البدائل حسب الترتيب الأبجدي:
1-برومو -1-كلورو-4-ميثيل -2-هكسين.
الحصول
للحصول على هاليدات الألكيل ، يجب أن تخضع الجزيئات لعملية هالوجين ؛ وهذا يعني ، دمج ذرات الهالوجين في هياكلها ، وخاصة ذرة الكربون sp 3.
هناك طريقتان للحصول عليها أو تجميعها: عن طريق الأشعة فوق البنفسجية من خلال آلية بواسطة الجذور الحرة ، أو عن طريق إضافة الأحماض المائية أو الهالوجينات.
الهلجنة بالضوء أو الأشعة فوق البنفسجية
الأول ، الأقل ملاءمة والأسوأ أداء ، يتمثل في تشعيع الألكانات بالأشعة فوق البنفسجية (hv) في وجود الهالوجين. على سبيل المثال ، تظهر معادلات كلورة الميثان:
CH 4 + Cl 2 => CH 3 Cl + HCl (تحت الضوء فوق البنفسجي)
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 + حمض الهيدروكلوريك
تتشكل المركبات الأربعة (CH 3 Cl ، CH 2 Cl 2 ، CHCl 3 و CCl 4) ، وبالتالي يوجد خليط ، يمكن أن يتعرض للتقطير الجزئي. ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة غير عملية ، ويفضل اللجوء إلى التركيبات العضوية.
مثال آخر هو بروم n-hexane:
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
مرة أخرى ، في هذا التفاعل ، يتم استخدام الضوء أو الأشعة فوق البنفسجية لتعزيز تكوين الجذور الحرة. البروم ، لأنه سائل أحمر عميق ، يتغير لونه عندما يتفاعل ، وبالتالي يلاحظ تغير اللون من الأحمر إلى عديم اللون عند تكوين 2-بروموهكسان.
إضافة الهيدروكيدات أو الهالوجينات إلى الألكينات
تتكون الطريقة الثانية للحصول على هاليدات الألكيل من معالجة الكحوليات (ROH) أو الألكينات (R 2 C = CR 2) بالهيدرازيد. Hydracids لها الصيغة العامة HX (HF ، HCl ، HBr و HI). سيتم عرض مثال باستخدام الإيثانول لكل منها:
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
وبالمثل ، يمكن للألكينات أن تضيف جزيئات HX إلى روابطها المزدوجة ، مكونة هاليدات ألكيل ثانوية.
CH 2 = CH-CH 3 + HBr => BrCH 2 -CH 2 -CH 3 + CH 3 -CHBr-CH 3
المنتج BrCH 2 -CH 2 -CH 3 عبارة عن 1-بروموبروبان ، و CH 3 -CHBr-CH 3 عبارة عن 2-بروموبروبان. والثاني هو منتج الأغلبية لأنه المنتج الأكثر ثباتًا ، بينما ينتج المنتج الأول بدرجة أقل لأنه أكثر عدم استقرارًا. هذا لأن CH 3 CHBrCH 3 هو هاليد ألكيل ثانوي.
يحدث التشابه الشديد عندما يكون ما يضاف إلى الألكين هو جزيء X 2:
CH 2 = CH-CH 3 + Br 2 => BrCH 2 -CHBr-CH 3
ومع ذلك ، يتم الحصول على هاليد الألكيل من ذرتين من البروم مرتبطة بكربون متجاور ؛ هاليد الألكيل المجاور. من ناحية أخرى ، إذا كان لديك البرومان متصلان بنفس الكربون ، فسيكون لديك هاليد ألكيل جوهري ، مثل ما يلي:
غرف نوم 2 CH-CH 2 -CH 3
تفاعلات
بدائل النواة
تعتمد تفاعلات هاليدات الألكيل على هشاشة أو قوة رابطة CX. كلما كان الهالوجين أثقل ، كان الرابط أضعف ، وبالتالي كلما كان من السهل كسره. في تفاعل كيميائي ، تنكسر الروابط وتتشكل روابط جديدة ؛ يتم كسر سندات CX ، لتشكيل رابطة CG (G = مجموعة جديدة).
بعبارات أكثر ملاءمة ، تعمل X كمجموعة مغادرة ، و G كمجموعة تدخل في تفاعل إحلال نيوكليوفيلي. لماذا يحدث هذا التفاعل؟ لأن X ، كونها أكثر كهرسلبية من الكربون ، "تسرق" كثافة الإلكترون ، تاركة إياها مع نقص في الإلكترونات التي تترجم على أنها شحنة جزئية موجبة:
ج δ + -X δ-
إذا كانت الأنواع السالبة (: G -) أو المحايدة مع وجود زوج من الإلكترونات (: G) ، قادرة على تكوين رابطة CG أكثر ثباتًا ، تحيط بالجوار ، سينتهي الأمر باستبدال X بـ G. يمكن تمثيل ما سبق بالمعادلة التالية كيمياء:
RX +: G - => RG + X -
كلما كانت رابطة CX أو RX أضعف ، زادت قدرتها على التفاعل أو الميل إلى الاستعاضة عنها بالعامل G المحب للنووية (أو النوكليوفيلي) ؛ أي عشاق النوى أو الشحنات الموجبة.
أمثلة
يوجد أدناه سلسلة من المعادلات العامة للبدائل المحبة للنواة التي يمكن أن تخضع لها هاليدات الألكيل:
RX + OH - => ROH + X - (كحول)
+ OR '- => ROR ' (تركيب إثيرات ، ويليامسون)
+ I - => RI (يوديد الألكيل)
+ CN - => RCN (النتريل)
+ R'COO - => RCOOR '(استرات)
+ NH 3 => RNH 2 (أمينات)
+ P (C 6 H 5) 3 => RP (C 6 H 5) 3 + X - (أملاح الفوسفونيوم)
+ SH - => RSH (ثيولز)
من هذه الأمثلة يمكن للمرء أن يشك بالفعل في مدى قيمة هاليدات الألكيل للتخليق العضوي. واحدة من البدائل العديدة التي لا يزال يتعين ذكرها هي تلك الخاصة بتفاعل فريدل كرافتس ، والتي تستخدم "لتأجير" الحلقات العطرية:
RX + ArH + AlCl 3 => ArR
في هذا التفاعل ، يتم استبدال H من الحلقة العطرية بمجموعة R من RX.
إزالة
يمكن أن تطلق هاليدات الألكيل جزيئات HX من خلال تفاعل الإزالة ؛ على وجه التحديد ، نزع الهالوجين:
R 2 CH-CXR 2 + OH - => R 2 C = CR 2 + HX
يقال إن عملية نزع الهلجنة تحدث بسبب فقدان كل من H و X في نفس جزيء HX.
توليف الكواشف غرينيارد
يمكن أن تتفاعل هاليدات الألكيل مع معادن معينة لتكوين كاشف Grignard ، المستخدم لإضافة مجموعات R إلى جزيئات أخرى. المعادلة العامة لتوليفها هي كما يلي:
RX + Mg => RMgX
أمثلة
تم بالفعل ذكر العديد من الأمثلة على هاليدات الألكيل في جميع الأقسام. البعض الآخر ، بسيط ، هم:
- كلوريد الإيثيل ، CH 3 CH 2 Cl
- فلوريد الايزوبروبيل (CH 3) 2 CH 2 F
-2-ميثيل-3-chloropentane، CH 3 -CH (CH 3) -CHCl-CH 2 CH 3
- يوديد ثاني بيوتيل ، CH 3 CH 2 CH 2 I-CH 3
-3-برومو -6-يودوهيبتان ، CH 3 -CH 2 -CHBr-CH 2 -CH 2 -CH 2 I
-3،4-ديبرومو-1-بنتين ، CH 3 -CHBr-CHBr-CH = CH 2
التطبيقات
مذيب
في الأقسام السابقة ، تمت الإشارة إلى قدرة المذيبات في هاليدات الألكيل. استفادت الصناعة من هذه الخاصية لاستخدامها كمنظفات ، سواء لمواد النسيج أو المكونات الإلكترونية أو لإزالة بقع الورنيش.
وبالمثل ، يتم استخدامها كمذيبات للدهانات أو للعينات العضوية أو الدهنية لأنواع لا حصر لها من الاختبارات التحليلية.
التوليف العضوي
هاليدات الألكيل مفيدة جدًا في "ألكلة" الحلقات العطرية ، بينما تعمل كمصدر انطلاق لتخليق جميع العائلات الأخرى تقريبًا من المركبات العضوية. من الناحية الاصطناعية ، تعتبر RX مصدرًا لمجموعات R أو سلاسل ، والتي قد تكون مرغوبة لإدماجها في مركبات عطرية عالية.
صناعة الادوية
تم ذكره في البداية أن ذرات الهالوجين تتفاعل مع المصفوفات البيولوجية ، بحيث لا يمكن أن تمر دون أن يلاحظها أحد دون إحداث تغيير ، إيجابي أو سلبي. إذا كان للدواء تأثير إيجابي على الجسم ، فإن وجود ذرة هالوجين قد يزيد أو لا يزداد.
بعد ذلك ، إذا تم ربط X مباشرة بكربون به تهجين sp 3 ، سيكون لديك هاليد ألكيل وليس مشتقًا مهلجنًا. بعض هذه الهاليدات موضحة أدناه في سلسلة الصور التالية:
Phenoxybenzamine ، دواء يستخدم لمحاربة ضغط الدم لدى مرضى ورم القواتم. المصدر: Utent: Mark Pea.
Isoflurane ، مخدر عن طريق الاستنشاق. المصدر: Benjah-bmm27.
كليندامايسين ، مضاد حيوي. المصدر: Mitcheltree.
بيميكروليموس Pimecrolimus ، وتُستخدم لعلاج التهاب الجلد التأتبي. هل يمكنك تحديد موقع ذرة الكلور؟ المصدر: مارينا فلاديفوستوك.
هالومون ، عامل محتمل مضاد للأورام وهاليد ألكيل من الأعشاب البحرية Portieria hornemannii ، مصدر طبيعي. المصدر: Jü
لاحظ أنه في هذه الأدوية الخمسة يوجد على الأقل رابطة CH 2 -X أو CH-X ؛ وهذا يعني أن الهالوجين متصل بكربون sp 3.
المبردات
المبرد الشهير Freon-12 (CHCIF 2) ، مثل الفلوروألكانات الأخرى أو مركبات الكربون الهيدروفلورية ، استبدل غازات الأمونيا ومركبات الكربون الكلورية فلورية (CFCs) في هذه الوظيفة لأنها ، على الرغم من أنها مواد غير متطايرة وغير سامة ، فإنها تدمر طبقة الأوزون ؛ بينما يتم تدمير الفريون -12 ، باعتباره أكثر تفاعلًا ، قبل الوصول إلى هذه الارتفاعات.
المراجع
- كاري ف. (2008). الكيمياء العضوية. (الطبعة السادسة). ماك جراو هيل.
- كلارك جيم. (2016 ، 14 يوليو). استخدامات ألكيل هاليدات. الكيمياء LibreTexts. تم الاسترجاع من: chem.libretexts.org
- جال ، ب ، بوشر ، سي ، آند بيرنز ، نيوزيلندة (2016). مراوان ألكيل هاليدات: دوافع غير مكتشفة في الطب. الأدوية البحرية ، 14 (11) ، 206. دوى: 10.3390 / MD14110206
- ألكيل هاليدات. تم الاسترجاع من: chemed.chem.purdue.edu
- باتكار براتشي. (16 يوليو 2017). كل شيء عن ألكيل هاليدات: خصائص ، استخدامات ، وأكثر من ذلك بكثير. العلم ضرب. تم الاسترجاع من: sciencestruck.com
- R. السفينة. (2016). ألكيل هاليدات. تم الاسترجاع من: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
- دليل التعلم للفصل 9 - Alkyl Halides I. تم الاسترجاع من: cactus.dixie.edu
- سؤال وجواب إدواردو فيجا باريوس. (سادس). هاليدات الألكيل: الخصائص والاستخدامات والتطبيقات. [بي دي إف. تم الاسترجاع من: cvonline.uaeh.edu.mx