14.3. Галогенпроизводные углеводородов

Галогенпроизводными углеводородов называются соединения, в которых один или несколько атомов водорода замещены атомами галогенов (фтора, хлора, брома, иода).

Галогенпроизводные делят на две подгруппы в зависимости от того, производят их от насыщенных или ненасыщенных углеводородов

В пределах каждой подгруппы в зависимости от наличия одного, двух, трех и т.д. атомов галогена различают моногалогенпроизводные, дигалогенпроизводные, тригалогенпроизводные и т.д.

Номенклатура галогенпроизводных углеводородов

По номенклатуре ИЮПАК нумеруют атомы углерода в наиболее длинной цепи, начиная с того конца, к которому ближе стоит галоген; положения ответвлений углеродной цепи (радикалов), а также положение галогена обозначают соответствующими цифрами; называют после соответствующих цифр галогены и имеющиеся радикалы, а затем основную (пронумерованную) цепь углеводорода, от которого производят данное соединение.

СН₃Cl хлорметан СlCH₂ – CH₂Cl 1,2-дихлорэтан

СН₃



¹СН₃ – ²СН – ³С – ⁴СН₃ 2-бром-3,3-диметилбутан

 

Br CH₃

F Cl

 

¹СН₂ – ²СН = ³С – ⁴С – ⁵СН₃ 1-фтор-4,4-дихлор-3-метилпентен-2

 

CH₃ Cl

Некоторые галогенпроизводные имеют еще тривиальные наименования:

СНCl₃ хлороформ; СНI₃ иодоформ; СCl₄ четыреххлористый углерод.

Изомерия галогенпроизводных

1. Изомерия углеродной цепи

СН₂Br – СН₂ – СН₂ – СН₃ 1-бромбутан

СН₂Br – СН – СН₃ 1-бром-2-метилпропан



СН₃

2. Изомерия положения галогена

СН₂Br – СН₂ – СН₂ – СН₃ 1-бромбутан

СН₃ – СНBr – СН₂ – СН₃ 2-бромбутан

Физические свойства галогенпроизводных углеводородов

Галогензамещенные алифатических углеводородов имеют характерный запах и многие из них обладают наркотическим действием. Они почти нерастворимы в воде, но очень легко растворяются в органических растворителях, таких как спирт, эфир и др.

Температура кипения и плотность фтористых, хлористых, бромистых и иодистых соединений возрастает с повышением атомной массы галогена, т.е. наиболее низкую температуру кипения и плотность имеют фтористые, а наиболее высокую – хлористые.

Моногалогенпроизводные (хлористые и бромистые) горят характерным пламенем с зеленой каймой, трех- и четырехгалогенпроизводные метана (СНCl₃ и СCl₄) не горят.

Галогензамещенные метана и этана (в которых все атомы водорода замещены на галогены) носят название хладоны (фреоны, галоны).

Эти соединения в 5 – 9 раз тяжелее воздуха и в 1,5 – 2 раза тяжелее воды. Это бесцветные или желтоватые жидкости, малорастворимые в воде и хорошо растворимые в органических растворителях. Легколетучи – температура кипения этих соединений от – 58⁰С до 50⁰С; имеют низкие температуры замерзания до – 115⁰С; обладают высокой смачивающей способностью и низкой коррозионной активностью; диэлектрики.

Способы получения галогенуглеводородов

1. Из предельных углеводородов – реакцией замещения

_h

С₂Н₆ + Cl₂  C₂H₅Cl + HCl

этан хлорэтан

2. Из непредельных углеводородов – реакцией присоединения

2.1. Галогенирование

СН₃ – СН = СН₂ + Br₂  CH₃ – CHBr – CH₂Br

пропен 1,2-дибромпропан

2.2. Гидрогалогенирование

СН₃ – СН = СН₂ + HBr  CH₃ – CHBr – CH₃

пропен 2-бромпропан

3. Гидрогалогенирование спиртов

С₂Н₅ОН + НBr  С₂Н₅Br + Н₂О

этанол бромэтан

Химические свойства галогенуглеводородов

1. Получение предельных углеводородов из галогенпроизводных (реакция Вюрца)

C₂H₅ – Cl + 2Na + Cl – С₂Н₅  С₂Н₅ – С₂Н₅ + 2NaCl

хлорэтан хлорэтан бутан

2. Получение непредельных углеводородов дегидрогалогенированием галогенпроизводных

СН₂ – СН₂ – СН₃ + КОН _{спи рт}  СН₂ = СН – СН₃ + KBr + H₂O



Br 1-бромпропан пропен

3. Получение спиртов омылением галогенуглеводородов

СН₂ – СН₂ – СН₃ + КОН _водн.  СН₂ – СН – СН₃ + KBr

 

Br 1-бромпропан ОН пропанол-1

Применение галогенуглеводородов

Многие галогенпроизводные используются в качестве промежуточных продуктов при синтезах других веществ (например, хлоропрен при синтезе каучука).

Галогенпроизводные метана и этана – хладоны – используются как эффективные огнетушащие вещества. Они используются для тушения всех классов пожаров, кроме D (горения металлов). Нормативная огнетушащая концентрация минимальна среди всех огнетушащих веществ до 0,37 кг/м³.

Хлороформ СНCl₃ впервые был синтезирован в 1831 году одновременно Либихом и Субейраном. В 1848 году хлороформ был применен англичанином Симпсоном для наркоза при хирургических операциях. В России был применен знаменитым хирургом Н.И. Пироговым.

В качестве обеззараживающего (антисептического) средства с давних времен в зубоврачебной практике и при приготовлении мазей и повязок используется иодоформ СН₃I.

Четыреххлористый углерод СCl₄ широко применяется в качестве растворителя, хорошо растворяющего каучук, жиры, лаки и т.д. Вещество негорючее. В быту применяется для выведения пятен.

Хлористый этил (хлорэтан) С₂Н₅Сl при обычных условиях газ с температурой кипения +12⁰С. При сравнительно небольшом охлаждении хлористый этил превращается в жидкость, которая при обычной температуре кипит, поглощая большое количество теплоты. Это свойство его используется в медицине для получения местного обезболивания (“заморозки”) при небольших операциях.