Halogenowanie

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania

Halogenowaniereakcja chemiczna polegająca na addycji (dodaniu), substytucji (podstawieniu) lub przegrupowaniu atomów pierwiastków z grupy fluorowców (halogenów) do cząsteczek dowolnych związków chemicznych[1].

Przykłady halogenowania[edytuj | edytuj kod]

Chlorowanie metanu[edytuj | edytuj kod]

Chlorowanie metanu jest przykładem reakcji halogenowania stosunkowo mało reaktywnych nasyconych węglowodorów alifatycznych. Jednak w pewnych warunkach (promieniowanie świetlne, ogrzewanie, obecność nadtlenków) zachodzi reakcja chlorowania według mechanizmu wolnorodnikowego.

Przebieg reakcji:

  • Inicjowanie: w pierwszym etapie chlor, najczęściej pod wpływem promieniowania UV, ulega rozpadowi na wolne rodniki, inicjujące łańcuch reakcji.
Cl2 → Cl + Cl
  • Propagacja: wolne rodniki chloru reagują z metanem, tworząc rodnik metylowy, który następnie w reakcji z wolnym chlorem tworzy produkt (jeden z wielu) chlorowania i kolejny wolny rodnik zdolny do dalszych reakcji:
CH4 + Cl → CH3 + HCl
CH3 + Cl2 → CH3Cl + Cl
CH3Cl + Cl → CH2Cl + HCl
CH2Cl + Cl2 → CH2Cl2 + Cl
itd..
Chlorowanie przebiega do mono- i wielopodstawionych chloropochodnych metanu: CH3Cl, CH2Cl2, CHCl3 i CCl4.
  • Zakończenie łańcucha reakcji – może zajść na wiele sposobów. Najczęściej jest to spowodowane rekombinacją się dwóch wolnych rodników, która prowadzi do powstania niereaktywnych cząsteczek:
CH3 + Cl → CH3Cl
  • Produktami ubocznymi reakcji chlorowania metanu są węglowodory o dłuższych łańcuchach i ich chloropochodne. Jednym z nich jest etan, który powstaje podczas rekombinacji dwóch rodników metylowych:
CH3 + CH3 → C2H6

Bromowanie etenu[edytuj | edytuj kod]

Bromowanie etenu bromem jest przykładem reakcji halogenowania alkenów, która przebiega zgodnie z mechanizmem addycji elektrofilowej.

Przebieg reakcji:

Elektrony wiązania π etenu atakują cząsteczkę bromu. Powstaje kompleks π. Wiązanie pomiędzy atomami bromu ulega polaryzacji i pęka tworząc jon bromoniowy i bromkowy:

Alkene-bromine-addition-2D-skeletal.png

Jon bromkowy (Br-) atakuje karbokation od drugiej strony niż przyłączony w pierwszej kolejności atom halogenu tworząc dibromopochodną etanu w konformacji s-trans (w konfromacji antiperiplanarnej)

Chlorowanie benzenu[edytuj | edytuj kod]

Benzen ulega reakcji chlorowania pod wpływem światła. Produktem jest heksachlorocykloheksan (HCH), którego jeden izomer przestrzenny, zwany lindanem ma właściwości owadobójcze

Benzene chlorination 2.svg

W przypadku obecności w środowisku reakcji katalizatora o własnościach silnego kwasu Lewisa (AlCl3, FeCl3, czy SnCl) zachodzi substytucja elektrofilowa, która zachodzi zgodnie z mechanizmem Friedla-Craftsa. Rolą katalizatora jest wytworzenie dodatniego czynnika elektrofilowego Cl+:

AlCl3 + Cl2 → AlCl4- + Cl+
Benzene chlorination 1.svg

W przypadku związków aromatycznych z bocznym łańcuchem alkilowym (np. toluen) podczas reakcji w obecności katalizatora (AlCl3) następuje podstawienie pierścienia aromatycznego w pozycje orto- i para-. Gdy zaś reakcję prowadzi się w warunkach sprzyjającym tworzeniu wolnych rodników (światło, nadtlenki) atom halogenu ulega podstawieniu w łańcuchu bocznym.

Wikimedia Commons

Przypisy

  1. Podręczny słownik chemiczny. Romuald Hassa, Janusz Mrzigod, Janusz Nowakowski (redaktorzy). Wyd. I. Katowice: Videograf II, 2004, s. 158. ISBN 8371832400.