Йодорганическая химия — наука о синтезе и свойствах йодорганических соединений , или йодорганических соединений , органических соединений , содержащих одну или несколько связей углерод — йод . Они широко встречаются в органической химии, но относительно редки в природе. Гормоны тироксина представляют собой йодорганические соединения, которые необходимы для здоровья и являются причиной санкционированного правительством йодирования соли.
Почти все йодорганические соединения содержат йодид, связанный с одним углеродным центром. Их обычно классифицируют как производные от I − . Некоторые йодорганические соединения содержат йод в более высоких степенях окисления. [1]
Связь C–I является самой слабой из связей углерод– галоген . Эти силы связи коррелируют с электроотрицательностью галогена , уменьшаясь в порядке F > Cl > Br > I. Этот периодический порядок также соответствует атомному радиусу галогенов и длине связи углерод-галоген. Например, в молекулах, представленных CH 3 X, где X представляет собой галогенид, связи углерод-X имеют прочность или энергию диссоциации связи 115, 83,7, 72,1 и 57,6 ккал/моль для X = фторид, хлорид, бромид и йодид соответственно. [2] Из галогенидов йодид обычно является лучшей уходящей группой . Из-за слабости связи C–I образцы йодорганических соединений часто имеют желтый цвет из-за примеси I 2 .
Примечательной особенностью йодорганических соединений является их высокая плотность, обусловленная большим атомным весом йода. Например, один миллилитр йодистого метилена весит 3,325 г.
Лишь немногие йодорганические соединения имеют промышленное значение, по крайней мере, с точки зрения крупномасштабного производства. Йодидсодержащие промежуточные соединения широко распространены в органическом синтезе из-за легкости образования и разрыва связи C – I. Промышленно значимыми йодорганическими соединениями, часто используемыми в качестве дезинфицирующих средств или пестицидов, являются йодоформ (CHI 3 ), йодистый метилен (CH 2 I 2 ) и йодистый метил (CH 3 I). [3] Хотя йодистый метил не является промышленно важным продуктом, он является важным промежуточным продуктом, временно образующимся в промышленном производстве уксусной кислоты и уксусного ангидрида . Рассматривалась возможность того, что йодистый метил заменит повсеместную зависимость от бромистого метила как фумиганта для почвы, однако доступна ограниченная информация о поведении первого в окружающей среде. [4] Иоксинил (3,5-дииод-4-гидроксибензонитрил), который ингибирует фотосинтез в фотосистеме II, относится к очень немногим йодорганическим гербицидам. Иоксинил, представитель класса гидроксибензонитриловых гербицидов, представляет собой йодированный аналог бромированного гербицида бромоксинила (3,5-дибром-4-гидроксибензонитрил).
Йодированные и бромированные органические соединения вызывают обеспокоенность как загрязнители окружающей среды из-за очень ограниченной информации о их поведении в окружающей среде. Однако недавние отчеты показали многообещающие возможности биологической детоксикации этих классов загрязнителей. Например, йодтирозиндейодиназа представляет собой фермент млекопитающих с необычной функцией аэробного восстановительного дегалогенирования йод- или бромзамещенных органических субстратов. [5] Было показано, что бромоксиниловые и иоксиниловые гербициды подвергаются различным экологическим преобразованиям, включая восстановительное дегалогенирование анаэробными бактериями. [6]
Полииодоорганические соединения иногда используются в качестве рентгеноконтрастных веществ , в рентгеноскопии , одном из видов медицинской визуализации . В этом приложении используется способность ядра тяжелого йода поглощать рентгеновские лучи. В продаже имеется множество агентов, многие из которых являются производными 1,3,5-трийодбензола и содержат около 50% йода по массе. Для большинства применений агент должен хорошо растворяться в воде и, конечно же, быть нетоксичным и легко выводиться из организма. Типичным реагентом является иоверсол (рисунок справа) [7] , который имеет водорастворимые диольные заместители. Типичные области применения включают урографию и ангиографию .
Йодорганические смазочные материалы можно использовать с титаном , нержавеющей сталью и другими металлами, которые имеют тенденцию схватываться с обычными смазками: йодорганические смазочные материалы можно использовать в турбинах и космических кораблях , а также в качестве смазочно-охлаждающего масла при механической обработке . [8]
С точки зрения здоровья человека наиболее важными йодорганическими соединениями являются два гормона щитовидной железы тироксин («Т4 » ) и трийодтиронин («Т3 » ). [9] Морские природные продукты являются богатыми источниками йодорганических соединений, например, недавно обнаруженные плакогипафорины из губки Plakortis simplex .
Сумма йодметана , вырабатываемого морской средой, микробной активностью на рисовых полях и сжиганием биологического материала, оценивается в 214 килотонн в год. [10] Летучий йодметан расщепляется в результате реакций окисления в атмосфере, и устанавливается глобальный цикл йода. Идентифицировано более 3000 йодорганических соединений. [11]
Иодорганические соединения получают различными способами, в зависимости от степени и региохимии искомого йодирования, а также природы предшественников. Прямое йодирование I 2 применяют с ненасыщенными субстратами:
Эту реакцию используют для определения йодного числа , показателя ненасыщенности жиров и связанных с ним проб.
Йодид-анион является хорошим нуклеофилом и вытесняет хлоридные, тозилатные, бромидные и другие уходящие группы, как в реакции Финкельштейна .
Спирты можно перевести в соответствующие иодиды с помощью трииодида фосфора . Показательным является превращение метанола в иодметан : [12]
Для объемных спиртовых подложек использовали метиодид трифенилфосфита. [13]
Ароматические йодиды можно получить через соль диазония обработкой йодидом калия: [14]
Бензол можно йодировать смесью йодида и азотной кислоты . [15] Монохлорид йода — это реагент, который иногда используется для доставки эквивалента « I + ».
