Химические свойства. Галогенопроизводные широко используются в органическом синтезе

Галогенопроизводные широко используются в органическом синтезе. В этой связи следует выделить три основные группы реакций: реакции нуклеофильного замещения, реакции элиминирования (отщепления) и реакции с участием металлов.

1.Реакции нуклеофильного замещения атома галогена. Реакции нуклеофильного замещения атома галогена в галогенопроизводных могут быть представлены следующими схемами:

R - X + Y→ R - Y + X или R - X + Y→ R - Y + X

где R — углеводородный остаток; X = F, Cl, Br, I; Y — нуклеофил.

Нуклеофилом может быть как анион OH RO RS Hal CN, так и нейтральная молекула, имеющая неподеленную электронную пару: HOH, ROH, NH3, HHal, RNH2, RSH

Обозначаются реакции нуклеофильного замещения символом SN, где S- замещение и N- нуклеофильное.

По современным представлениям реакции нуклеофильного замещения могут протекать по двум механизмам: мономолекулярному S_N1 и бимолекулярному S_N2.

Механизм SN2

Этот механизм характерен для первичных алкилгалогенидов.

Реакция замещения происходит в результате постепенного вытеснения старой группы новой группой. Образование новой и разрыв старой связи происходит одновременно.

Механизм S_N1

Мономолекулярный механизм характерен для первичных алкилгалогенидов и галогенидов аллильного и бензильного типа.

При мономолекулярном механизме сначала происходит ионизация связи углерод - галоген, а затем нуклеофил быстро взаимодействует с карбкатионом.

Соединения с вторичными радикалами могут реагировать по двум механизмам.

Фреоны — галогеноалканы, фтор- и хлорсодержащие производные насыщенных углеводородов (главным образом метана и этана), используемые как хладагенты в холодильных машинах (например, в кондиционерах). Кроме атомов фтора, в молекулах фреонов содержатся обычно атомы хлора, реже — брома. Известно более 40 различных фреонов; большинство из них выпускается промышленностью. Фреоны — бесцветные газы или жидкости, без запаха. Хорошо растворимы в неполярных органических растворителях, очень плохо — в воде и полярных растворителях. Фреоны очень инертны в химическом отношении, поэтому они не горят на воздухе, невзрывоопасны даже при контакте с открытым пламенем. Однако при нагревании фреонов свыше 250 °C образуются весьма ядовитые продукты, например фосген COCl2, который в годы первой мировой войны использовался как боевое отравляющее вещество. Устойчивы к действию кислот и щелочей.

Второй (после потепления климата) глобальной экологической проблемой, связанной с антропогенным загрязнением атмосферы является истощение озонового слоя Земли. Доля озона в атмосфере крайне мала - всего несколько десятимиллионных долей от объема атмосферы, но он играет защитную роль, поглощая опасное для всего живого жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца. Озоносфера представляет собой слой озона в пределах стратосферы (на высоте 10-50 км), отличающийся повышенным содержанием озона, причем его максимальная концентрация наблюдается на высоте 20-25 км, где озона в 10 раз больше, чем у земной поверхности. Наиболее опасными для человека последствиями истощения озонового слоя является увеличение числа заболеваний раком кожи и катарактой глаз. Истощение озонового слоя ведет к усилению парникового эффекта, снижению урожайности, деградации почв, общему загрязнению окружающей среды. Основным антропогенным фактором, разрушающим озон, в настоящее время считают фреоны (хладоны). К ним относятся хлорфторуглероды, широко используемые как газы-носители (пропилленты) в различного рода баллончиках, холодильных установках и т. п. Благодаря своей высокой устойчивости (живут более 100 лет) фреоны оказались способными достигать озонового слоя и высвобождать там атомы хлора. Один атом хлора как катализатор способен разрушить до 100 тысяч атомов озона.

Спирты, классификация, гомологические ряды одно- и многоатомных спиртов. Изомерия. Номенклатура. Способы получения. Физические свойства. Водородная связь. Химические свойства. Понятие о предельных спиртах и спиртах высшей атомности.

СПИРТЫ (алкоголи) — это производные углеводородов, содержащие в молекуле одну или несколько гидроксильных групп — ОН у насыщенных атомов углерода. R(OH)_m, m≥ 1

Классификация спиртов по строению УВ радикала:

—Предельные (алканолы)

—Непредельные (алкенолы, алкинолы)

—Ароматические

Классификация спиртов по атомности:

—Одноатомные (олы)

—Многатомные: двухатомные (диолы), трехатомные (триолы)

Предельные одноатомные спирты (алканолы) С_nН_2n+1ОН, n≥ 1

Гомологический ряд

Изомерия и номенклатура

По номенклатуре ИЮПАК названия простых спиртов образуются от названий соответствующих алканов с добавлением суффикса «-ол», положение которого указывается арабской цифрой.

Первые два члена гомологического ряда — СН₃ОН и С₂Н₅ОН — не имеют изомеров, относящихся к классу спиртов. Для остальных алканолов возможны 2 типа изомерии (в пределах своего класса):

— изомерия цепи (углеродного скелета);

— изомерия положения функциональной группы —ОН

Спирты изомерны другому классу соединений — простым эфирам (R-O-R'):

Физические свойства

Полярность связи О—Н и наличие неподеленных пар электронов на атоме кислорода определяют физические свойства спиртов. Температуры кипения спиртов больше температуры кипения соответствующих алканов с тем же числом атомов углерода. Это объясняется ассоциацией молекул спиртов вследствие образования межмолекулярных водородных связей.

Все алканолы легче воды, бесцветны, жидкие имеют резкий запах, твердые запаха не имеют. Метанол, этанол и пропанол неограниченно растворяются в воде, с увеличением числа углеродных атомов растворимость алканолов в воде уменьшается, высшие спирты не растворяются в воде.

Водородная связь — это особый вид связи, которая осуществляется при участии атома водорода гидроксильной или аминогруппы одной молекулы и атомами с большой электроотрицательностью (О, N, F, О) другой молекулы. Чем большим положительным зарядом обладает атом водорода и чем больше способность другого атома отдавать свои не поделенные электронные пары, тем легче образуется водородная связь и тем она прочнее.