สารบัญ:
สารประกอบออร์กาโนฮาโลเจน (สารประกอบออร์กาโนฮาโลเจน) สารประกอบอินทรีย์ใด ๆ ที่มีฮาโลเจนอย่างน้อยหนึ่งชนิด (ฟลูออรีน [F] คลอรีน [Cl] โบรมีน [Br] หรือไอโอดีน [I]) ถูกพันธะกับคาร์บอน พวกมันถูกแบ่งย่อยออกเป็นอัลคิล, ไวนอลิก, อะริลและอะไซด์ไลด์ ในอัลคิลฮาไลด์พันธะทั้งสี่กับคาร์บอนที่มีฮาโลเจนเป็นพันธะเดี่ยว ใน vinylic halides คาร์บอนที่มีฮาโลเจนจะถูกผูกมัดเป็นสองเท่ากับคาร์บอนอื่น; ใน aryl halides คาร์บอนที่มีฮาโลเจนเป็นส่วนหนึ่งของวงแหวนอะโรมาติก; และในอะคิลเฮไลด์ (เรียกอีกอย่างว่ากรดเฮไลด์) คาร์บอนที่มีเครื่องหมายของฮาโลเจนจะถูกยึดติดกับออกซิเจนเป็นสองเท่า ตัวอย่างของทั้งสี่ประเภทแสดงไว้ที่นี่
มันเป็นชนิดของคาร์บอนที่ฮาโลเจนถูกผูกมัดโดยตรงซึ่งส่วนใหญ่รับผิดชอบคุณสมบัติคุณสมบัติของแต่ละชั้น ดังนั้นคาร์บอนที่มีฮาโลเจนในอัลลิลคลอไรด์ (CH 2 = CHCH 2 Cl) จะถูกพันธะเดี่ยวกับอะตอมแต่ละอะตอมที่ยึดติดอยู่ซึ่งทำให้สารประกอบนั้นเป็นอัลคิลเฮไลด์แม้ว่าจะมีพันธะคู่อยู่ที่อื่นในห่วงโซ่ ด้วยเหตุผลเดียวกันนี้เบนซิลคลอไรด์ (C 6 H 5 CH 2 Cl) คืออัลคิลเฮไลด์ไม่ใช่เอริลเฮไลด์แม้ว่าจะมีวงแหวนเบนซีนอยู่ก็ตาม
สารประกอบออร์กาโนฮาโลเจนแตกต่างกันอย่างมากในปฏิกิริยาทางเคมีขึ้นอยู่กับฮาโลเจนและชั้นที่พวกมันอยู่และอาจแตกต่างกันในชั้นเรียน สารฮาโลเจนชนิดหนึ่งถือเป็นกลุ่มที่ใช้งานได้และการเปลี่ยนรูปของสารประกอบออร์กาโนฮาโลเจนอยู่ในอันดับที่สำคัญที่สุดในเคมีอินทรีย์ สารประกอบ organohalogen จำนวนมากโดยเฉพาะสารประกอบ organochlorine เป็นสารเคมีอุตสาหกรรมที่สำคัญ พวกมันถูกใช้เป็นตัวทำละลายและยาฆ่าแมลงและเป็นตัวกลางในการเตรียมสีย้อมยาและโพลิเมอร์สังเคราะห์ สารประกอบออร์กาโนฮาโลเจนมากกว่า 2,000 รายการได้รับการระบุว่าเป็นวัสดุที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติและผลิตโดยพืชเชื้อราแบคทีเรียและสิ่งมีชีวิตในทะเลหลายชนิด มีวิธีการสังเคราะห์ที่หลากหลายเพื่อแนะนำฮาโลเจนให้เป็นโมเลกุลอินทรีย์และสารประกอบฮาโลเจนอินทรีย์อาจถูกแปลงเป็นชั้นเรียนกลุ่มการทำงานอื่น ๆ โดยวิธีการที่เชื่อถือได้
บทความนี้จะกล่าวถึง alkyl, vinylic และ aryl halides; สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ acyl halides โปรดดู acid halide และ carboxylic acid
ศัพท์เฉพาะ
ศัพท์เฉพาะของ IUPAC สองประเภทจะใช้เมื่อตั้งชื่อสารประกอบ organohalogen: ชั้นทดแทนและหน้าที่การใช้งาน ในระบบการตั้งชื่อทดแทนคำนำหน้า fluoro-, chloro-, bromo- หรือ iodo- ถูกเพิ่มเข้าไปในชื่อของกรอบไฮโดรคาร์บอนพร้อมกับตัวเลข (เรียกว่า locant) เพื่อระบุคาร์บอนที่ติดอยู่กับฮาโลเจน ส่วนประกอบย่อยรวมถึงฮาโลเจนแสดงตามลำดับตัวอักษร ตัวอย่างของระบบการตั้งชื่อแทนได้รับที่นี่
มีการใช้คำสองคำแยกกันเมื่อตั้งชื่ออัลคิลเฮไลด์ด้วยระบบการตั้งชื่อคลาสที่ใช้งานได้ คำแรกคือชื่อ IUPAC ของกลุ่มอัลคิล (สำหรับคำอธิบายของศัพท์ IUPAC ดูไฮโดรคาร์บอน) และคำที่สองคือคำว่าฟลูออไรด์คลอไรด์โบรไมด์หรือไอโอไดด์ขึ้นอยู่กับฮาโลเจน โซ่กลุ่มอัลคิลนั้นเริ่มต้นด้วยเลขที่คาร์บอนซึ่งติดกับฮาโลเจน
ไฮโดรคาร์บอนคลอรีนบางชนิดเป็นที่รู้จักกันในชื่อสามัญของยืนยาว เหล่านี้รวมถึง CH 2 Cl 2 (methylene คลอไรด์), CHCl 3 (คลอโรฟอร์ม), CCl 4 (คาร์บอนเตตราคลอไรด์), CH 2 = CHCl (ไวนิลคลอไรด์) และ CH 2 = CCl 2 (ไวนิลคลอไรด์)
จุดแข็งและพันธะปฏิกิริยาของคาร์บอนฮาโลเจน
ในบรรดาสารประกอบออร์กาโนฮาโลเจนที่หลากหลายนั้น aryl halides มีพันธะคาร์บอน - ฮาโลเจนที่รุนแรงที่สุดและอัลคิลเฮไลด์ที่อ่อนแอที่สุดเช่นในกลุ่ม organochlorine สารประกอบต่อไปนี้ (พลังงานความร้าวฉานพันธะคือปริมาณพลังงานที่จำเป็นในการทำลายพันธะที่กำหนดของโมเลกุลในเฟสก๊าซ)
ความแข็งแรงของพันธะและอัตราการเกิดปฏิกิริยาของสารประกอบออร์กาโนฮาโลเจนมีความสัมพันธ์กันอย่างคร่าวๆ ตัวอย่างเช่นยิ่งพันธะคาร์บอนฮาโลเจนที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้นอัตราการเกิดปฏิกิริยาช้าลง ปฏิกิริยาที่พบบ่อยและมีประโยชน์มากมายของ alkyl halides เมื่อใช้กับ vinylic หรือ aryl halides นั้นเกิดขึ้นช้าเกินกว่าจะนำไปใช้ได้จริง
อัลคิลเฮไลด์
โครงสร้างและคุณสมบัติทางกายภาพ
อัลคิลเฮไลด์ (RX, ที่ R คือกลุ่มอัลคิลและ X คือ F, Cl, Br, หรือ I) ถูกจัดประเภทเป็นปฐมภูมิทุติยภูมิหรือตติยภูมิตามระดับของการทดแทนที่คาร์บอนซึ่งฮาโลเจนติดอยู่ ในอัลคิลเฮไลด์หลักคาร์บอนที่มีฮาโลเจนจะถูกพันธะโดยตรงกับคาร์บอนอื่น ๆ หนึ่งในอัลคิลเฮไลด์ที่สองถึงสองและในอัลคิลลิดอันดับสามถึงสาม
วิธีที่ใช้ในการเตรียมอัลคิลเฮไลด์และปฏิกิริยาที่อัลคิลเฮไลด์ได้รับขึ้นอยู่กับว่าอัลคิลเฮไลด์เป็นประถมมัธยมหรือตติยภูมิ
ส่วนประกอบที่เป็นฮาโลเจนดึงอิเล็กตรอนในพันธะ C ― X เข้าหาตัวเองทำให้คาร์บอนมีประจุบวกบางส่วน (δ +) และฮาโลเจนประจุลบบางส่วน (δ-) การปรากฏตัวของพันธะโควาเลนต์โพลาร์ทำให้เกิดอัลคิลเฮไลด์สารประกอบขั้วโลก เพราะพันธะไดโพล (การวัดการแยกประจุ) ของพันธะ C ― X เป็นผลคูณของประจุไฟฟ้า (ที่ใหญ่ที่สุดสำหรับฟลูออรีนและที่เล็กที่สุดสำหรับไอโอดีน) และระยะทาง (เล็กที่สุดสำหรับฟลูออรีนและที่ใหญ่ที่สุดสำหรับไอโอดีน) โมเมนต์โมเลกุลไดโพลของอัลคิลเฮไลด์ไม่ได้แตกต่างกันมากจากฮาโลเจนหนึ่งไปยังอีก
ปฏิกิริยาที่สำคัญที่สุดของสารประกอบออร์กาโนฮาโลเจนเกี่ยวข้องกับการทำลายพันธะคาร์บอน - ฮาโลเจนโดยกระบวนการที่ฮาโลเจนยังคงรักษาอิเลคตรอนทั้งสองจากพันธะเดิมและหายไปในฐานะประจุลบ (X -) สอดคล้องกับคำสั่งของจุดแข็งพันธะคาร์บอน - ฮาโลเจนซึ่งพันธะต่อฟลูออรีนนั้นแข็งแกร่งที่สุดและพันธะของไอโอดีนจุดอ่อนที่สุดของพันธะคาร์บอน - ฮาโลเจนโดยทั่วไปฟลูออไรด์จะมีปฏิกิริยาน้อยที่สุดของอัลคิลเฮไลด์และไอโอไดด์ ปฏิกิริยามากที่สุด
จุดเดือดของเอทิลเฮไลด์เพิ่มขึ้นเมื่อเลขอะตอมของฮาโลเจนเพิ่มขึ้น เมื่อเพิ่มเลขอะตอมฮาโลเจนจะกลายเป็นโพลาไรซ์มากขึ้นซึ่งหมายความว่าสนามไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับอะตอมจะบิดเบี้ยวได้ง่ายขึ้นเมื่อมีสนามไฟฟ้าใกล้เคียง ฟลูออรีนเป็นโพลาไรซ์ที่น้อยที่สุดของฮาโลเจนและไอโอดีนที่โพลาไรซ์ได้มากที่สุด ความสามารถเชิงขั้วที่เพิ่มขึ้นนั้นเกี่ยวข้องกับแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลที่แข็งแกร่งของชนิดการกระจายตัวของลอนดอน (ดูพันธะทางเคมี: แรงระหว่างโมเลกุล) ดังนั้นด้วยจุดเดือดที่เพิ่มขึ้น
การทดแทนฮาโลเจนหลายครั้งมีแนวโน้มที่จะเพิ่มจุดเดือด: CH 3 Cl เดือดที่ −24 ° C (-11 ° F), CH 2 Cl 2ที่ 40 ° C (104 ° F), CHCl 3ที่ 61 ° C (142 ° F) และ CCl 4ที่ 77 ° C (171 ° F) การทดแทนฟลูออรีนหลายตัวเป็นข้อยกเว้นอย่างไรก็ตาม: CH 3 CH 2 F เดือดที่ −32 ° C (−26 ° F), CH 3 CHF 2ที่ −25 ° C (−13 ° F), CH 3 CF 3ที่ −47 ° C (−53 ° F) และ CF 3 CF 3ที่ −78 ° C (−108 ° F) โดยการลดความสามารถในการแยกโมเลกุลได้ทำให้การแทนที่ฟลูออรีนหลายจุดอ่อนกำลังของการกระจายแรงระหว่างโมเลกุล ในสถานะของเหลวเหล่านี้แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลที่อ่อนแอเหล่านี้จะถูกสะท้อนในจุดเดือดที่ต่ำผิดปกติและในสถานะของแข็งพวกมันจะรับผิดชอบคุณสมบัติใหม่ของฟลูออโรคาร์บอนโพลีเมอร์
ความหนาแน่นของอัลคิลเฮไลด์เกี่ยวข้องกับแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลและมีแนวโน้มที่จะจุดเดือดแบบขนานอัลคิลฟลูออไรด์นั้นมีความหนาแน่นน้อยที่สุดและแอลคิลไอโอไดด์หนาแน่นที่สุด โดยทั่วไปแอลคิลฟลูออไรด์และคลอไรด์นั้นมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำและโบรไมด์และไอโอไดด์นั้นมีความหนาแน่นมากกว่าน้ำ อัลคิลเฮไลด์ไม่ละลายในน้ำ
