Halogenace

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání

Halogenace je chemická reakce, kterou se zavádí halogen do molekuly organických sloučenin za vzniku halogenderivátů. Obecně to jsou všechny reakce, při kterých se vytváří vazba uhlík-halogen. Podle halogenu (fluor F2, chlor Cl2, brom Br2, jod I2) vstupujícího do reakce se halogenace detailněji nazývá fluorace, chlorace, bromace a jodace. Opačnou reakcí je dehalogenace, kdy je atom halogenu z molekuly odstraněn.

Halogenace probíhá především reakcí elementárních halogenů, solí halogenidů nebo halogenových kyselin s organickými sloučeninami. Nejvhodnějšími sloučeninami pro halogenaci jsou alkoholy, neboť jsou ze všech substrátů nejdostupnější.

Halogenderiváty[editovat | editovat zdroj]

Výsledkem halogenace jsou halogenderiváty. Ty hrají významnou úlohu jako alkylační a arylační činidla při zavádění uhlíkatých řetězců do organických molekul, neboť halogenidové ionty se snadno oddělují. Z těchto důvodů obvykle halogenderiváty nepředstavují koncové produkty, ale meziprodukty pro další reakce. Například při reakci halogenu s alkenem dochází k rozštěpení π-vazby a vzniku halogenalkanu, který je reaktivnější než původní uhlovodík. Halogeny jsou pak dobrou odstupující skupinou v dalších reakcích, například nukleofilních alifatických substitucích a eliminačních reakcích.

Z technického hlediska je pro výrobu halogenderivátů důležitá dostupnost substrátu, jeho struktura nebo přítomnost dalších funkčních skupin, které by mohly reakci pozitivně ovlivnit. Řada halogenderivátů je v dnešní době vyráběna průmyslově, například nejrůznější polymery nebo léčiva.

Metody halogenace[editovat | editovat zdroj]

Metody halogenace nebo také syntézy halogenderivátů jsou velmi rozmanité, nejdůležitější jsou dva typy reakcí:

Adiční reakce[editovat | editovat zdroj]

Adice halogenů na alkyny a alkeny[editovat | editovat zdroj]

Adice halogenů na alkyny a alkeny je reakce, při níž vznikají halogenalkeny nebo halogenalkany. Například reakce alkynů s bromem probíhá ve dvou krocích:

V prvním kroku z bromu a ethynu vzniká dibromethen:

Addition Ethin Brom.svg






Ve druhém kroku z dibromethenu vzniká tetrabromethan:

Addition dibromethen brom.svg





Adice halogenovodíků na alkeny nebo alkyny[editovat | editovat zdroj]

Adice halogenovodíků na alkeny nebo alkyny je reakcí, při které vznikají halogenalkeny nebo halogenalkany. Příkladem je adiční reakce kyseliny chlorovodíkové s butenem za vzniku chlorbutanu:

Addition 2-buten chlorwasserstoff.svg

Adice halogenovodíků HX (X= F, Cl, Br, I) na alkyny a alkeny je jednou z nejstarších metod pro snadnost adice halogenovodíků na jednoduché alkeny. Její význam je však limitován nežádoucími vedlejšími reakcemi. Pro adiční reakci halogenovodíků s alkeny platí Markovnikovovo pravidlo:

MarkovnikovRulePropeneHBr.svg

Substituční reakce[editovat | editovat zdroj]

Substituční halogenace alkanů[editovat | editovat zdroj]

Halogenace alkanů probíhá jako radikálová substituce nebo přesněji radikálová halogenace. K tvorbě radikálů se nejčastěji využívá ultrafialové záření. Reakce obvykle probíhá u alkanů a alkylovaných arenů. Radikálovou halogenací se vyrábí například chloroform, dichlormethan a hexachlorbutadien. Příkladem radikálové halogenace je reakce chloru s methanem:

MethaneRadicalChlorination.svg

Substituční halogenace ketonů a aldehydů[editovat | editovat zdroj]

Halogenace ketonů a aldehydů probíhá jako elektrofilní substituční reakce. Příkladem může být reakce obecného ketonu s bromem:

Halogenierung Übersicht.svg

Substituční halogenace aromatických látek[editovat | editovat zdroj]

Halogenace aromatických sloučenin probíhá jako elektrofilní aromatická substituce. Příkladem je chlorace benzenu. Chlor reaguje s benzenem za přítomnosti Lewisovy kyseliny a vzniká chlorbenzen a chlorovodík. Jako Lewisova kyselina se používá chlorid železitý nebo chlorid hlinitý. Tyto sloučeniny aktivují chlor, který by jinak s benzenem nereagoval. Reakce s bromem je analogická.

Chlorination benzene.svg

Další substituční halogenace[editovat | editovat zdroj]

Pro zavedení halogenu do řetězce derivátů uhlovodíků se využívají například tyto reakce:

Příklady halogenací[editovat | editovat zdroj]

Jednoduchou halogenací je například příprava chloridu zlatitého chlorací zlata. Mezi specifičtější halogenační metody patří Hunsdieckerových reakce (z karboxylových kyselin) a Sandmeyerova reakce (arylhalogenidy).

Syntéza halothanu[editovat | editovat zdroj]

Příkladem halogenace je organická syntéza anestetika halotanu z trichlorethylenu, která jako druhý krok zahrnuje bromaci při vysoké teplotě:[1]

Syntéza halothanu




Chlorace methanu[editovat | editovat zdroj]

Chlorace methanu nebo také obecněji radikálová halogenace probíhá ve třech krocích:

1. Iniciace (zahájení, vznik radikálů)

Cl2 → 2 Cl*

2. Propagace (šíření reakce)

Cl* + CH4 → HCl + H3C*
H3C* + Cl2 → CH3Cl + Cl*

3. Terminace (ukončení)

2 Cl* → Cl2
Cl* + H3C* → CH3Cl
H3C* + H3C* → CH3CH3

Reference[editovat | editovat zdroj]

V tomto článku byly použity překlady textů z článků Halogenation na anglické Wikipedii a Halogenierung na německé Wikipedii.

  1. Synthesis of essential drugs, Ruben Vardanyan, Victor Hruby; Elsevier 2005 ISBN 0-444-52166-6

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]