В химии галогенирование — химическая реакция , которая влечет за собой введение в соединение одного или нескольких галогенов . Галоидсодержащие соединения широко распространены, что делает этот тип трансформации важным, например, при производстве полимеров , лекарств . [1] Этот вид преобразования на самом деле настолько распространен, что дать полный обзор сложно. В данной статье в основном рассматривается галогенирование с использованием элементарных галогенов ( F 2 , Cl 2 , Br 2 , I 2 ). Галогениды также обычно вводятся с использованием солей галогенидов и галогеновых кислот. [ необходимы разъяснения ] Существует множество специализированных реагентов для введения галогенов в различные субстраты , например, тионилхлорид .
Существует несколько путей галогенирования органических соединений, включая свободнорадикальное галогенирование , галогенирование кетонов , электрофильное галогенирование и реакцию присоединения галогена . Природа субстрата определяет путь. На возможность галогенирования влияет галоген. Фтор и хлор более электрофильны и являются более агрессивными галогенирующими агентами. Бром является более слабым галогенирующим агентом, чем фтор и хлор, а йод является наименее реакционноспособным из них. В установке дегидрогалогенирования наблюдается обратная тенденция: йод легче всего удаляется из органических соединений, а фторорганические соединения обладают высокой стабильностью.
Галогенирование предельных углеводородов является реакцией замещения . Реакция обычно требует свободных радикальных путей. Региохимия галогенирования алканов во многом определяется относительной слабостью связей С–Н . Эта тенденция отражается в более быстрой реакции на третичных и второстепенных позициях.
Фторирование элементарным фтором ( F 2 ) особенно экзотермично, настолько, что требуются узкоспециализированные условия и аппаратура. Метод электрохимического фторирования позволяет получать небольшие количества элементарного фтора in situ из фтористого водорода . Этот метод позволяет избежать опасностей, связанных с обращением с газообразным фтором. С помощью этой технологии фторируют многие коммерчески важные органические соединения . Помимо F 2 и его электрохимически полученного эквивалента , в качестве источников радикалов фтора используется фторид кобальта(III) .
Свободнорадикальное хлорирование используется для промышленного производства некоторых растворителей : [2]
Природные броморганические соединения обычно производятся свободнорадикальным путем , катализируемым ферментом бромпероксидазой . Для реакции требуется бромид в сочетании с кислородом в качестве окислителя . По оценкам, ежегодно в океаны выбрасывается 1–2 миллиона тонн бромоформа и 56 000 тонн бромметана . [3] [ нужны разъяснения ]
Йодоформная реакция , включающая разложение метилкетонов , протекает путем свободнорадикального йодирования.
Ненасыщенные соединения , особенно алкены и алкины , присоединяют галогены:
При оксихлорировании комбинация хлористого водорода и кислорода служит эквивалентом хлора , как показано на этом пути к 1,2-дихлорэтану :
Присоединение галогенов к алкенам происходит через промежуточные ионы галония . В особых случаях такие промежуточные соединения выделяют. [4]
Бромирование более селективно, чем хлорирование, поскольку реакция менее экзотермична . Показательным примером бромирования алкена является путь получения анестетика галотана из трихлорэтилена : [5]
Йодирование и бромирование можно осуществлять путем присоединения йода и брома к алкенам. В основе аналитического метода лежит реакция, которая удобно протекает с выделением цветных I 2 и Br 2 . Йодное и бромное число являются мерой степени ненасыщенности жиров и других органических соединений.
Электрофильному галогенированию подвергаются ароматические соединения :
Этот тип реакции обычно хорошо работает с хлором и бромом . Часто используют кислотный катализатор Льюиса , например хлорид железа . [6] Доступно множество подробных процедур. [7] [8] Поскольку фтор очень реактивен , для получения фторированных ароматических соединений используются другие методы, такие как реакция Бальца-Шимана .
В реакции Хунсдикера карбоновые кислоты превращаются в органические галогениды , углеродная цепь которых укорачивается на один атом углерода по отношению к углеродной цепи конкретной карбоновой кислоты. Карбоновая кислота сначала превращается в ее серебряную соль, которая затем окисляется галогеном :
Многие металлоорганические соединения реагируют с галогенами с образованием органического галогенида:
Все элементы, кроме аргона , неона и гелия, образуют фториды в результате прямой реакции с фтором . Хлор немного более избирательен, но все же реагирует с большинством металлов и более тяжелыми неметаллами . Следуя обычной тенденции, менее реакционноспособен бром и меньше всего йод . Из множества возможных реакций показательным является образование хлорида золота(III) при хлорировании золота . Хлорирование металлов обычно не имеет большого промышленного значения, так как хлориды легче получить из оксидов и хлористого водорода . Хлорирование неорганических соединений практикуется в относительно больших масштабах для производства трихлорида фосфора и дихлорида серы . [9]
{{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ).