Halogenová vazba

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání

Halogenová vazba je jednou ze slabých molekulových vazebných interakcí, podobně jako známější vodíková vazba. Váže mezi sebou halogenový atom jedné molekuly (přesněji jeho elektrofilní oblast) s elektronegativním atomem druhé molekuly. Ačkoli první indicie existence této vazby jsou již z 19. století, vysvětlení bylo podáno teprve na začátku 21. století.

Fyzikálně chemický princip[editovat | editovat zdroj]

Přestože halogenový atom má vzhledem k vysoké elektronegativitě schopnost přitáhnout elektrony ze sousedních atomů molekuly a získává tak relativní záporný náboj, ukazují kvantově mechanické výpočty, že rozložení tohoto náboje není rovnoměrné, ale zaujímá kolem atomu jakýsi prstenec, uvnitř kterého je oblast s relativním kladným nábojem, tzv. σ-díra. Ta je pak v případě halogenové vazby přitahována k oblasti se záporným nábojem na druhé molekule.

Definice[editovat | editovat zdroj]

Pracovní skupina IUPAC doporučuje následující definici (doposud neprošla schválením IUPAC): „Halogenová vazba R−X•••Y−Z se vyskytuje v případech, kdy lze prokázat přitažlivé působení mezi elektrofilní oblastí na halogenovém atomu X, příslušejícím k molekule nebo molekulárnímu fragmentu R-X (kde R může být jiný atom, včetně X, nebo skupina atomů), a nukleofilní oblastí molekuly nebo molekulárního fragmentu Y-Z.[1]

R-X je v halogenové vazbě donorem. X je halogenový atom s elektrofilní (chudou na elektrony) oblastí. Y-Z je v halogenové vazbě akceptorem a v typickém případě se jedná o jednoatomový či víceatomový anion nebo nukleofilní (bohatou na elektrony) oblast neutrální molekuly.

Značení[editovat | editovat zdroj]

Stejně jako jiné slabé molekulové vazebné interakce se značí třemi tečkami.

Vlastnosti[editovat | editovat zdroj]

  • Halogenová vazba je velmi směrová. Směrovost je dána polohou σ-díry. Úhel mezi R-X•••Y je zpravidla přímý (180°).[1]
  • V komplexu R-X•••Y-Z je vzdálenost mezi X a Y zpravidla menší než součet van der Waalsových poloměrů X a Y. Délka kovalentní vazby R-X zpravidla halogenovou vazbou naroste.[1]
  • Čím větší je atomové číslo halogenového atomu a tedy hlavní kvantové číslo valenční slupky, tím větší je možnost nepravidelného rozložení náboje. Síla halogenové vazba je tedy větší u bromu než u chloru a u jódu větší než u bromu.[2]
  • Všech 5 známých halogenů – fluor, chlor, brom, jód i astat - může vytvářet halogenové vazby.[1] U fluoru vázaného na organické molekuly se však σ-díra vůbec nevyskytuje a halogenové vazby tak v takovém případě není schopen.[2]
  • Síla halogenové vazby se může měnit úpravou chemického okolí halogenu. Navázáním silně elektronegativních atomů do blízkosti vazbového halogenového atomu (díky konjugovaným vazbám např. v aromatických sloučeninách, dobře přenášejícím náboj, to však může být i do relativně vzdálené oblasti molekuly) se u něj zvětší σ-díra a tedy i síla vazby.[2]

Výskyt a možné využití[editovat | editovat zdroj]

Nekovalentní vazba mezi halogenem a elektronegativním atomem byla poprvé popsána v r. 1863 Frederickem Guthriem, který studoval komplexy amoniaku s jódem.

Halogenová vazba se uplatňuje ve struktuře krystalů halogenovaných sloučenin. V organické chemii byla objevena v několika desítkách protein-ligandových komplexů, například u receptoru jódovaného hormonu thyroxinu.[2]

Halogenová vazba je středem pozornosti lékařské chemie. Je tomu proto, že velká část současně studovaných léků obsahuje některý z halogenů a výše uvedená schopnost upravovat sílu vazby navázáním elektronegativních atomů se může významně uplatnit při zlepšování účinnosti podobných preparátů.

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. a b c d DESIRAJU, Gautam R.; SHING HO, P.; KLOO, Lars; LEGON, Anthony C.; MARQUARDT, Roberto; METRANGOLO, Pierangelo; POLITZER, Peter A.; RESNATI, Giuseppe; RISSANEN, Kari: Definition of the Halogen Bond. Dostupné online. IUPAC Provisional Recommendation, 2009 (anglicky)
  2. a b c d KOLÁŘ, Michal. Halogenová vazba aneb Popletené náboje novou nadějí pro medicínu. Vesmír [online]. , říjen 2012, roč. 91 (142), čís. 10, s. 552-553. Dostupné online. ISSN 1214-4029.