- מאפיינים של הלידים אלקיליים
- נקודות רתיחה והתכה
- קוטביות
- כוח ממס
- מִנוּחַ
- דוגמא
- להשיג
- הלוגנטציה עם קרינה קלה או אולטרה סגולה
- הוספת הידרואידים או הלוגנים לאלנקים
- תגובות
- החלפה נוקלאופילית
- דוגמאות
- חיסול
- סינתזה של ריאגנטים Grignard
- דוגמאות
- יישומים
- מֵמֵס
- סינתזה אורגנית
- תעשיית התרופות
- מקררים
- הפניות
הלידים אלקיל הם תרכובות אורגניות שבו sp אטום פחמן הכלאה 3 מאוגד קוולנטית הלוגן (F, Cl, Br, I). מנקודת מבט אחרת, נוח, לפשט, להניח שמדובר בהלואות; אלה אלקנים אליהם הוחלפו כמה אטומי H על ידי אטומי הלוגן.
כמו כן, כפי ששמו מעיד, על אטומי ההלוגן להיות מקושרים לקבוצות אלקיל, R, כדי להיחשב לסוג זה של הליד; אם כי מבחינה מבנית הם יכולים להיות מחליפים או מסועפים ובעלי טבעות ארומטיות, ועדיין הם נשארים הליד אלקיל.
מולקולת 1-כלורובוטן, דוגמה למילקיל הליד. מקור: גבריאל בוליבר.
למעלה נמצאת מולקולת 1-כלורובוטן, המתאימה לאחת ההלידים הפותחים ביותר באלקיל. ניתן לראות כי לכל הפחמימות שלה יש קשרים יחידים, וגם יש הכלאה sp 3 . לפיכך, התחום הירוק, המקביל לאטום Cl, קשור לשלד שמקורו בוטאן אלקני.
דוגמאות אפילו יותר פשוטות מאשר 1-כלורובוטן הן אלה שמקורם בגז מתאן: הפחמימן הקטן ביותר מכולם.
מ שלה CH 4 מולקולה , אטומים H יכול להיות מוחלף על ידי, כי הוא, יוד. אם תחליף H, יהיה לך CH 3 I (יודומטאן או מתיל יוד). על ידי החלפת שני H, תהיה לך CH 2 I 2 (דיאודומתאן או מתילן יוד). ואז ולבסוף, האם מחליפים את כל ה- H שמעניקים CHI 3 (יודודפורם), ו- CI 4 (טטריודיד פחמן).
ההלידים האלקיליים מאופיינים בכך שהם מגיבים מאוד וכיוון שיש להם את האטומים האלקטרונגטיביים ביותר בטבלה המחזורית, יש חשד כי באמצעות מנגנונים אינסופיים הם משפיעים על מטריצות ביולוגיות.
מאפיינים של הלידים אלקיליים
המאפיינים של משפחת תרכובות זו תלויים במבנים המולקולריים שלהם. עם זאת, בהשוואה לאלה של האלקנים הנגזרים שלה, ניתן להבחין בהבדלים בולטים הנגרמים על ידי העובדה הפשוטה שיש קשרי CX (X = אטום הלוגן).
כלומר, קשרי ה- CX אחראים לכל הבדל או דמיון בין הליד אלקיל אחד או יותר.
ראשית, קשרי CH הם כמעט אולולריים, בהתחשב בהבדל האלקטרוני-בינוטיבי הקטן בין C ל- H; לעומת זאת, קשרי CX מציגים רגע דיפול קבוע, מכיוון שההלוגנים הם אלקטרוניים יותר מפחמן (במיוחד פלואור).
מצד שני, חלק מההלוגנים הם קלים (F ו- Cl), ואילו אחרים הם כבדים (Br ואני). ההמונים האטומיים שלהם מעצבים גם הבדלים בתוך קשרי ה- CX; ובתורו, ישירות על תכונות ההליד.
לכן הוספת הלוגנים לפחמימן שווה להגדלת הקוטביות והמסה המולקולרית שלו; זה שווה להפוך אותו פחות תנודתי (עד נקודה), פחות דליק, ולהגדיל את נקודות הרתיחה או ההיתוך שלו.
נקודות רתיחה והתכה
לאחר האמור לעיל, הגודל ומשקל המשקל של ההלוגנים השונים מוצג בסדר גובר:
F <Cl <Br <I
לפיכך, ניתן לצפות כי הלידות אלקיל המכילות אטומי F יהיו קלות יותר מאלו המכילות אטומי Br או I.
לדוגמה, חלק מההלידות שמקורן במתאן נחשבות:
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
וכן הלאה עבור תוצרי הנגזרות האחרים בדרגה גבוהה יותר של הלוגנציה. שימו לב שהסדר נשמר: הלידות פלואור קלות יותר מהלידות יוד. לא רק זה, אלא גם נקודות הרתיחה וההיתוך שלהם מצייתים להזמנה זו; RF רותח בטמפרטורות נמוכות יותר מ- RI (R = CH 3 , במקרה זה).
באופן דומה, כל אותם נוזלים הם חסרי צבע, מכיוון שאלקטרונים בקשרי ה- CX שלהם אינם יכולים לספוג או לשחרר פוטונים כדי לעבור לרמות אנרגיה אחרות. עם זאת, ככל שהם מתעצמים יותר הם יכולים להתגבש ולהציג צבעים (וכך גם הופעת יודו, CHI 3 ).
קוטביות
קשרי CX נבדלים זה מזה בקוטביות, אך בסדר הפוך כנ"ל:
CF> C-Cl> C-Br> CI
לפיכך, איגרות חוב CF הן קוטביות יותר מאג"ח CI. בהיותו קוטבי יותר, הלידות RF נוטות ליצור אינטראקציה דרך כוחות דיפול-דיפול. בינתיים, בהלידות ה- RBr או RI, רגעי הדיפול שלהם חלשים יותר והאינטראקציה שנשלטת על ידי כוחות הפיזור בלונדון צוברת כוח רב יותר.
כוח ממס
ככל שההלידים האלקיליים קוטביים יותר מהאלקנים מהם הם נגזרים, הם מגדילים את יכולתם להמיס מספר רב יותר של תרכובות אורגניות. מסיבה זו הם נוטים להיות ממסים טובים יותר; אם כי, זה לא אומר שהם יכולים להחליף אלקנים בכל היישומים.
ישנם קריטריונים טכניים, כלכליים, אקולוגיים וביצועים להעדפת ממס הלוגני על פני אלקן.
מִנוּחַ
ישנן שתי דרכים לנקוב בשמו של אלקיל הליד: בשמו המקובל, או בשמו השיטתי (IUPAC). שמות נפוצים בדרך כלל נוחים יותר לשימוש כאשר RX פשוט:
CHCl 3
כלורופורם: שם נפוץ
מתיל trichloride או trichloromethane: שם IUPAC.
אך עדיפות שמות שיטתיים (והאפשרות היחידה), כאשר יש לכם מבנים מסועפים. למרבה האירוניה, שמות נפוצים מועילים שוב כאשר מבנים מורכבים מדי (כמו אלה שתראו בחלק האחרון).
הכללים למתן שמות של תרכובת לפי מערכת IUPAC זהים לגבי אלכוהולים: השרשרת הראשית מזוהה, שהיא הארוכה ביותר או המסועפת ביותר. לאחר מכן מופיעות הפחמימות החל מהסוף הקרוב ביותר לתחליפים או לענפים, הנקראים בסדר אלפביתי.
דוגמא
כדי להמחיש, יש לנו את הדוגמה הבאה:
אלקיל הליד כדוגמא לנומנוקלטור. מקור: גבריאל בוליבר.
הענף הראשון הוא קבוצת המתיל ב- C-4; אך מכיוון שיש קשר כפול, הוא מקבל עדיפות גבוהה יותר על פני הכלל המוצהר. מסיבה זו, השרשרת הארוכה ביותר מתחילה להיות רשומה מימין, ובראשה עומד אטום פחמן המקושר לשני הלוגנים: Cl ו- Br.
בספירה נקראים התחליפים בסדר אלפביתי:
1-ברומו-1-כלורו-4-מתיל-2-הקסן.
להשיג
כדי להשיג את הלידיות האלקיליות, על המולקולות להיות עוברות תהליך הלוגניציה; כלומר, שילוב אטומי הלוגן במבנים שלהם, במיוחד אטום עם sp פחמן 3 .
ישנן שתי שיטות להשיג או לסנתז אותן: באמצעות קרינה אולטרה סגולה באמצעות מנגנון על ידי רדיקלים חופשיים, או באמצעות תוספת של חומצות הידרו או הלוגנים.
הלוגנטציה עם קרינה קלה או אולטרה סגולה
הראשון, הכי פחות מתאים ועם הביצועים הגרועים ביותר, מורכב בהקרנת האלקנים בקרינה אולטרה סגולה (hv) בנוכחות הלוגן. לדוגמא, המשוואות לכלור הכלור של מתאן מוצגות:
CH 4 + Cl 2 => CH 3 Cl + HCl (תחת אור אולטרה סגול)
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 + HCl
ארבע התרכובות (CH 3 Cl, CH 2 Cl 2 , CHCl 3 ו- CCl 4 ) נוצרות, ולכן יש תערובת, אותה ניתן יהיה להזדקק לזיקוק שברירי. עם זאת, שיטה זו אינה מעשית, ועדיף להשתמש בסינתזות אורגניות.
דוגמא נוספת היא הברום של 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
שוב, בתגובה זו משתמשים בקרינה קלה או אולטרה סגולה לקידום היווצרות רדיקלים חופשיים. הברום, מכיוון שהוא נוזל אדום עמוק, הופך ללא שינוי צבע כשהוא מגיב, ובכך מתבונן בשינוי צבע מאדום ללא צבע כאשר נוצר 2-ברומו -קסאן.
הוספת הידרואידים או הלוגנים לאלנקים
השיטה השנייה להשגת הלידים אלקיליים מורכבת מטיפול באלכוהולים (ROH) או באלקנים (R 2 C = CR 2 ) עם הידרואידים. למותקנים יש את הנוסחה הכללית HX (HF, HCl, HBr ו- HI) דוגמא תוצג באמצעות אתנול לכל אחד מהם:
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
באופן דומה, אלקנים יכולים להוסיף מולקולות HX לקשרים הכפולים שלהם, ויוצרים הלידים אלקיל משניים.
CH 2 = CH-CH 3 + HBr => BrCH 2 -CH 2 -CH 3 + CH 3 -CHBr-CH 3
המוצר BrCH 2 -CH 2 -CH 3 הוא 1-ברומופרופן, ו- CH 3 -CHBr-CH 3 הוא 2-ברומופרופן. השני הוא מוצר הרוב מכיוון שהוא זה עם היציבות הגדולה ביותר, ואילו הראשון מיוצר בחלק קטן יותר מכיוון שהוא לא יציב יותר. הסיבה לכך היא ש- CH 3 CHBrCH 3 הוא הלידי אלקיל משני.
דומה מאוד כאשר מתווסף לאלסן המולקולה של X 2 :
CH 2 = CH-CH 3 + Br 2 => BrCH 2 -CHBr-CH 3
עם זאת, מתקבלת מולקולת הליד עם שני אטומי ברום הקשורים לפחמימות סמוכות; ורידיאל אלקיל הליד. אם, לעומת זאת, היו שני הברומינים מחוברים לאותו פחמן, היית מקבל הליד אלקיל הלימין, כמו הבא:
Br 2 CH-CH 2 -CH 3
תגובות
החלפה נוקלאופילית
תגובתיות של הלידים אלקיליים מבוססת על שבירות או חוזק של הקשר CX. ככל שההלוגן כבד יותר, הקשר הוא חלש יותר ולכן הוא ישבר בקלות רבה יותר. בתגובה כימית קשורים קשרים ונוצרים חדשים; האג"ח CX נשברת, ליצירת אג"ח CG (G = קבוצה חדשה).
במונחים מתאימים יותר, X משמש כקבוצה עוזבת, ו- G כקבוצה נכנסת בתגובת החלפה גרעינית. מדוע התגובה הזו מתרחשת? מכיוון ש- X, בהיותו אלקטרונגטיבי יותר מפחמן, "גונב" את צפיפות האלקטרונים, ומשאיר אותו עם גרעון של אלקטרונים שמתורגם כמטען חלקי חיובי:
C δ + -X δ-
אם מין שלילי (: G - ) או ניטרלי עם זוג אלקטרונים זמינים (: G), המסוגל ליצור קשר CG יציב יותר, מקיף את הסביבה , בסופו של דבר X יוחלף על ידי G. את האמור לעיל ניתן לייצג על ידי המשוואה הבאה כִּימִיָה:
RX +: G - => RG + X -
ככל שקשר ה- CX או RX חלש יותר, כך תגובתו או נטייתו להחלפה על ידי הסוכן הגרעיני (או הנוקליאופיל) גדול יותר; כלומר, חובבי גרעינים או מטענים חיוביים.
דוגמאות
להלן סדרה של משוואות כלליות לתחליפים הנוקלאופיליים שעשויים לעבור הלידים אלקיליים:
RX + OH - => ROH + X - (אלכוהולים)
+ OR '- => ROR ' (סינתזת Ethers, Williamson)
+ I - => RI (אלקיל יודודים)
+ CN - => RCN (ניטרילים)
+ R'COO - => RCOOR '(אסטרים)
+ NH 3 => RNH 2 (אמינים)
+ P (C 6 H 5 ) 3 => RP (C 6 H 5 ) 3 + X - (Phosphonium מלחים)
+ SH - => RSH (תולים)
מהדוגמאות הללו ניתן כבר לחשוד עד כמה חשובים היקרידים אלקיליים לסינתזות אורגניות. אחת המחליפות הרבות שנשארו לציין היא זו של תגובת מלאכת פרידל, ששימשה "לשכור" טבעות ארומטיות:
RX + ArH + AlCl 3 => ArR
בתגובה זו מוחלף H של הטבעת הארומטית על ידי קבוצת R מ- RX.
חיסול
הלידים אלקיליים יכולים לשחרר מולקולות HX דרך תגובת חיסול; באופן ספציפי, דה-הידרואלוגציה:
R 2 CH-CXR 2 + OH - => R 2 C = CR 2 + HX
אומרים כי דה-הידרואלוגנציה מתרחשת מכיוון שגם H וגם X הולכים לאיבוד באותה מולקולת HX.
סינתזה של ריאגנטים Grignard
הלידים אלקיליים יכולים להגיב עם מתכות מסוימות ליצירת המגיב Grignard, המשמש להוסיף קבוצות R למולקולות אחרות. המשוואה הכללית לסינתזה שלה היא כדלקמן:
RX + Mg => RMgX
דוגמאות
מספר קטעים של הלידים אלקיליים הוזכרו כבר לאורך הסעיפים. כמה אחרים, פשוטים, הם:
-אתיל כלוריד, CH 3 CH 2 Cl
פלואוריד -Isopropyl, (CH 3 ) 2 CH 2 F
-2-מתיל-3-chloropentane, CH 3 -CH (CH 3 ) -CHCl-CH 2 CH 3
-סבוטיל יוד, CH 3 CH 2 CH 2 I-CH 3
-3-bromo-6-iodoheptane, CH 3 -CH 2 -CHBr-CH 2 -CH 2 -CH 2 ואני
-3,4-dibromo-1-pentene, CH 3 -CHBr-CHBr-CH = CH 2
יישומים
מֵמֵס
בסעיפים הקודמים הוזכר יכולת הממס של ההלידים האלקיליים. התעשייה ניצלה את הנכס הזה כדי להשתמש בהם כחומרי ניקוי, בין אם עבור חומרי טקסטיל, רכיבים אלקטרוניים, או כדי להסיר כתמי לכה.
כמו כן, הם משמשים כממסים לצבעים, או כדגימות אורגניות או שמנוניות לאינספור סוגים של בדיקות אנליטיות.
סינתזה אורגנית
הלידים אלקיליים שימושיים מאוד ל"אלקילינג "של טבעות ארומטיות, תוך שהם משמשים כמקור התחלתי לסינתזה של כמעט כל שאר המשפחות של תרכובות אורגניות. באופן סינטטי, RX נחשב כמקור לקבוצות R או שרשראות R, שעשויות להיות רצויות לשילוב בתרכובות ארומטיות ביותר.
תעשיית התרופות
בהתחלה הוזכר כי אטומי ההלוגן מקיימים אינטראקציה עם מטריצות ביולוגיות, כך שבאורגניזמים שלנו הם לא יכולים להבחין מבלי ליצור שינוי, חיובי או שלילי. אם תרופה מפעילה השפעה חיובית על הגוף, לאחר שיש אטום הלוגן השפעה זו עשויה להיות מוגברת או לא.
ואז, אם X מקושר ישירות לפחמן עם הכלאה sp 3 , תהיה לך אלקיל הליד ולא נגזרת הלוגנית. חלק מהלידות כאלה מוצגות להלן בסדרת התמונות הבאה:
Phenoxybenzamine, תרופה המשמשת למאבק בלחץ הדם בחולים הסובלים מפיאוכרומוציטומה. מקור: Utent: Mark Pea.
Isoflurane, הרדמה בשאיפה. מקור: Benjah-bmm27.
קלינדמיצין, אנטיביוטיקה. מקור: M mitcheltree.
Pimecrolimus, משמש לטיפול באטופיק דרמטיטיס. האם אתה יכול לאתר את אטום הכלור? מקור: MarinaVladivostok.
הלומון, סוכן אנטי-גידולי אפשרי ואלקיל הליד מאצה Portieria hornemannii, מקור טבעי. מקור: Jü
שימו לב שבחמשת התרופות הללו יש לפחות קשר CH 2 -X או CH-X; כלומר, ההלוגן מחובר לפחמן sp 3 .
מקררים
הקירור המפורסם Freon-12 (CHCIF 2 ), כמו פלואורו-אלקנים אחרים או פחמימנים הידרופלואוריים, החליף גזי אמוניה וכלור-פלואורוכמוניות (CFC) בתפקוד זה מכיוון שלמרות שהם חומרים לא נדיפים ולא רעילים, הם הורסים את שכבת האוזון; ואילו Freon-12, בהיותו תגובתי יותר, נהרס לפני שהוא מגיע לגבהים כאלה.
הפניות
- קארי פ '(2008). כימיה אורגנית. (המהדורה השישית). מק גריי היל.
- קלארק ג'ים. (2016, 14 ביולי). שימושים באליל הלידים. כימיה LibreTexts. התאושש מ: chem.libretexts.org
- Gál, B., Bucher, C., & Burns, NZ (2016). כיראל אלקיל חלידים: מוטיבים לא מדויקים ברפואה. תרופות ימיות, 14 (11), 206. דוי: 10.3390 / md14110206
- אלקיל הלידס. התאושש מ: chemed.chem.purdue.edu
- פטקר פראצ'י. (16 ביולי 2017). הכל אודות אלקיל הלידים: מאפיינים, שימושים והרבה יותר. מדע מכה. התאושש מ: sciencestruck.com
- ר 'ספינה. (2016). אלקיל הלידס. התאושש מ: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
- מדריך למידה לפרק 9 - Alkyl Halides I. התאושש מ: cactus.dixie.edu
- QA אדוארדו וגה באריוס. (sf). הלידות אלקיל: מאפיינים, שימושים ויישומים. [PDF. התאושש מ: cvonline.uaeh.edu.mx