Kasutaja:MartinViljus/halogeenalkaan

Halogeenalkaanid on alkaanid millel on üks või rohkem vesinikke asendatud halogeeni aatomiga.Halogeenalkaanid on laias kasutuses ja neid tuntakse mitmete erinevate nimedega.Suuremahulise kasutamise tõttu on avastatud,et paljud halogeenalkaanid on ohtlikud keskkonnale.Näiteks klorofluoroalkaanid põhjustavad osoonkihi lagunemist.

Halogeenalkaane on tuntud juba sajandeid.Kloroetaani valmistati juba 15.sajandil.Süstemaatilised sünteesimeetodid saadi 19.sajandil orgaanilise keemia arenedes.Enim kasutatavad meetodid olid halogeeni molekulide ja vesinikhalogeniidide reageerimine alkeenidega ja alkoholidega.

Halogeenalkaanide klassid

Halogeenalkaane saab liigita 3 klass selle alusel millised sidemed on süsiniku aatomil,mille küljes asub halogeeni aatom.Primaarsetel Halogeenalkaanidel on halogeeni aatomiga süsinikul üks C-C side,sekundaarsetel 2 ja tertiaarsetel 3 C-C sidet.Neid saab ka klassifitseerida halogeenide järgi.Fluori,kloori,broomi ja joodi aatomitega moodustuvad vastavalt organofluoriidid,organokloriidid,organobromiidid ja organojodiidid.On ka mitme erineva halogeeniga alkaane.Tuntumad on klorofluoroalkaanid ja vesinikklorofluoroalkaanid.

Omadused

Halogeenalkaanide omadused on sarnased alkaanide omadustele.Mõlemad on värvusetud,lõhnatud ja hüdrofoobsed.Halogeenalkaanide keemispunkt on kõrgem tugevamate molekulide vaheliste jõudude tõttu.Ka on nad veel vähem tuleohtlikud väiksema arvu vesinik-süsinik sidemete tõttu. Halogeenalkaanid on paremad lahustid suurenenud polaarsuse tõttu ja nad enamasti reageerivad paremini kui ekvivalentne alkaan.Paljud on alküliseerivad ühendid,välja arvatud fluoriga asendatud alkaanid.

Nimetamine

Ametlik halogeenalkaanide nimetamine järgib IUPAC nomenklatuuri.Halogeeni nimetus lisatakse eesliitena alkaanile.

Tootmine

Halogeenalkaane saab toota paljudest orgaanilistest ainetest.Tööstusele tähtsaimad on alkaanid ja alkeenid.

Alkaanidest

Alkaanidega reageerivad halogeenid vabade radikaalidena.Reaktsiooni käigus tekivad uued radikaalid ja reaktsioon toimub ahelreaktsioonina.Sellisel moel tekib erinevat produktide segu.Erinevate dipool momentide tõttu saab neid üksteisest eraldada destillatsiooni teel.

Alkeenidest ja alküülidest

Alkeenid saavad reageerida kas vesinikhalogeniidiga või otse halogeeni molekulidega.Vesinikhalogeniidiga reageerides lisanduvad alkeenile vesinik ja halogeen,kusjuures halogeeni liitumine järgib Markovnikovi reeglit,mis ütleb et halogeen liitub suurema tõenäosusega süsiniku külge millel on rohkem asendatud sidemeid.

Halogeeni molekuli liitude moodustub kahe naaber halogeeniga alkaan.

Alkoholidest

Tertiaarsed alkoholid reageerivad otse vesinikkloriidiga samas kui primaarsete ja sekundaarsete jaoks on vaja aktiviseerivat ainet. Alkohole saab muuta ka bromoalkaanideks kasutates vesinikbromiidi või fosfortribromiidi. Jodoalkaane saab punase fosfori ja joodiga reageerides.

Reaktsioonid

Halogeenalkaanid on reaktsioonivõimelised nukleofiilide suhtes.

Asendusreaktsioonid

Asendusreaktsioonides asendatakse halogeen muu molekuliga ja moodustub küllastunud süsivesinik ja halogeenitud produkt.Enamus asendusreaktsioone halogeenalkaanidega on nukleofiilsed asendusreaktsioonid.Hüdroksiid ioonidega annab Halogeenalkaan alkoholi,ammoniaagiga annab primaarse amiini.

Kloro- ja bromoalkaanidest saab valmistada jodoalkaane Finkelsteini reaktsiooniga.Jodoalkaanid annavad kergesti edasisi reaktsioone.

Halogeenalkaanid reageerivad ioonsete nukleofiilidega(tsüaniid,tiotsüanaat),mis asendavad halogeeni.Selle tõttu saab neid hästi kasutada sünteesis.Näiteks pärast asendust tsüaniidi iooniga saab tsüanoalkaani millest edasi saab karboksüülhappeid või amiine.

Aluse kohalolul saadakse halogeenalkaani reaktsioonil alkoholi,amiini ja tiooliga vastavalt eetri,N-asendatud amiini ja tioeetri.

====Nukleofiilsed asendusreaktsioonid

Need reaktsioonid toimuvad Sn1 või Sn2 mehhanismi järgi.Sn1 korral katkeb side alküürühma ja halogeeni vahel,mille korral tekib halogeeni anioon ja karbokatioon.Karbokatioon on elektrofiil mis reageerib edasi nukleofiiliga.Sn2 reaktsioonil reageerib nukleofiil vahetult halogeenalkaaniga.

Elimineerimisreaktsioon

Halogeeni aatomeid saab eemaldada halogeenalkaanidest teatud reagentide olemasolul.Saab eemaldada halogeeni ja vesiniku saades alkeeni ja vesinikhalogeniidi.Dihalogeenalkaanide korral saab alküünid.

Rakendusalad

Halogeenalkaane kasutatakse laialdaselt orgaanilises sünteesis ja muudes orgaaniliste ainete reaktsioonides.Lühikese süsivesinik ahelaga halogeenalkaane kasutatakse lahustitena nagu näiteks diklorometaan või triklorometaan.Nende kahjulike mõjude tõttu keskkonnal kasutatakse neid nüüd vähem.

Klorofluoroalkaane kasutati külmutusmasinates aga nende kahjuliku mõju tõttu atmosfäärile on nende kasutus piiratud ja nad on asendatud vesinikfluoroalkaanidega.