Halogenderiváty

Obecný vzorec: R–X (X je nějaký halogen – F, Cl, Br, I)
Rozdělení: alkylhalogenidy (halogenalkany, R je alkyl), arylhalogenidy (halogenareny, R je aryl)

Názvosloví

• systematické (substituční):
  název končí uhlovodíkem, od kterého látku odvozujeme (-methan, -ethan, …)
  zbytek názvu je tvořen abecedně seřazeným seznamem substituentů a čísel uhlíků, na kterých jsou navázány; uhlíky číslujeme tak, abychom měli menší čísla u substituentů
  
  Cl–CH₂–CH₂–Cl: 1,2-dichlorethan
  CHCl₃: trichlormethan
  CH₃–CHBr–CH₂–Cl: 2-brom-1-chlorpropan (b je v abecedě před c)
  halogen₁ + halogen₂ + … + uhlovodík
  
• skupinové (radikálově funkční):
  na začátku je název uhlovodíkového zbytku, za něj přijde halogenid
  
  CH₃Cl – methylchlorid
  CH₂=CH–Cl – vinylchlorid
  benzenové jádro–Br – fenylbromid
  toto názvosloví používáme pouze pro jednoduché sloučeniny
  
• triviální názvosloví
  
  CHCl₃ – chloroform

Vlastnosti

plyny, kapaliny, pevné látky
ve vodě nerozpustné, rozpustné v organických rozpouštědlech
většinou zdraví škodlivé, často i toxické a karcinogenní (→ bojové látky – např. yperit, sarin)

• Vazba C–X: polární kovalentní vazba, elektrony jsou blíže k X ⇒ látky jsou značně reaktivní, funguje záporný indukční efekt
  opakování: indukční efekt: „dominový efekt“, X k sobě tahá elektrony z C, toto C má pak δ₊ a tahá k sobě elektrony od dalšího C atd.; elektrony jsou taženy z řetězce
  
• Srovnání reaktivity halogenderivátů: nejvíce reaktivní jsou jód-deriváty; důvodem je polarizovatelnost vazby C–X, C–I je nejpolarizovatelnější
  
• Typická reakce: substituce nukleofilní
  S_N
  Obecné schéma: R^δ₊–X^δ₋ + Nu⁻ → R–Nu + X⁻
  Nu označuje nukleofilní částicí; ta musí mít volný vazebný pár
  vazba R–X se rozštěpí, jelikož X (halogen) má větší elektronegativitu, ponechá si oba elektrony a získá tak záporný náboj
  Nu se pak naváže na uhlovodíkový zbytek, do vazby dodá oba elektrony
  
  CH₃–Cl + Na⁺OH⁻ → CH₃–OH + NaCl
• Arylhalogenidy:
  
  Příklad: nitrace chlorbenzenu
  
  
  halogeny jsou substituenty I. třídy, další substituce proběhne do polohy ortho a para

Nejdůležitější halogenderiváty

Chloroform

trichlormethan, CHCl₃
kapalina
narkotické účinky
dnes už se nepoužívá, dříve se používal jako narkotikum (má vedlejší účinky – karcinogení)

Tetrachlormethan

CCl₄, anorganickým názvem: chlorid uhličitý
dříve se užíval jako náplň hasicích přístrojů, má ale negativní vliv na ozonovou vrstvu ⇒ už se nepoužívá

Vinylchlorid

CH₂=CH–Cl
používá se k výrobě polyvinylchloridu (PVC)
nCH₂=CHCl → ⁅CH₂–CHCl⁆_n

Chloropren

2-chlorbut-1,3-dien
výroba chloroprenového kaučuku – neoprenu

Tetrafluorethylen

CF₂=CF₂
vyrábí se z něj polytetrafluorethylen (PTFE), neboli teflon
nCF₂=CF₂ → ⁅CF₂–CF₂⁆_n

Halotan

2-brom-2-chlor-1,1,1-trifluorethan
CF₃–CHBrCl
inhalační anestetikum, používání k narkózám

DDT

dichlordifenyltrichlorethan
insekticid
kumulatívní jed, hromadí se v mozku
nyní se ještě používá v Africe – hubení komárů přenášejících malárii

Jodoform

trijodmethan
CHI₃
žlutá práškovitá látka
povrchová desinfekce

Freony

Definice: chlor-fluor-uhlíky
Vlastnosti: netoxické, nehořlavé, velmi stálé
Užití: chladicí kapalina do chladicích zařízení, hnací plyny do sprejů
Problém: stoupají do atmosféry a ničí ozonovou vrstvu
Rozdělení:

• CFC – plně halogenované chlor-fluor-uhlíky
  nezůstane žádný vodík, všechny jsou nahrazeny
  nebezpečnější, už se nesmějí vyrábět
  
• HCFC – neúplně halogenované chlor-fluor-uhlíky
  méně nebezpečné

Destrukce ozonové vrstvy

když se např. CCl₂F₂ uvolní do atmosféry, jedno Cl se oddělí
to pak reaguje s ozonem:
Cl + O₃ → ClO + O₂
ClO + O₃ → Cl + 2O₂
zatímco chlor z reakcí vyšel nezměněn, zvládl ze dvou molekul ozonu udělat tři molekuly kyslíku ⇒ narušování ozonové vrstvy
životnost freonů se odhaduje na 50–100 let
naštěstí se ozonová vrstva umí obnovovat

Poznámky

Důkaz vázaného halogenu

Beilsteinova zkouška
pokud nad vyžíhaný měděný drát dáme halogenderivát a celé to dáme do plamene, získá plamen zelenou barvu
Cu + halogenderivát ⇢ CuX₂
CuX₂ je nějaký měďnatý halogenid, ten je vždy těkavý a zelený

Ethylen

slovem ethylen se označují dvě různé věci:

• ethen, neboli CH₂=CH₂
• dvojvazný zbytek od ethanu, neboli –CH₂–CH₂–

Reakce ethenu s bromem

CH=CH + Br₂ → CH₂Br–CH₂–Br
vzniká dibromethan
na tomto principu je založen důkaz násobné vazby: dibromethan je bezbarvá látka