Halogenering - Halogenation

"Fluorering" omdirigerer her. For tilsætning af fluor til drikkevand, se Vandfluoridering .
For tilsætning af chlor, hypochlorit osv. Til drikkevand, se Vandchlorering .

I kemi er halogenering en kemisk reaktion, der indebærer introduktion af en eller flere halogener i en forbindelse . Halogenholdige forbindelser er gennemgående, hvilket gør denne form for transformation vigtig, f.eks. Ved fremstilling af polymerer, lægemidler. Denne form for konvertering er faktisk så almindelig, at en omfattende oversigt er udfordrende. Denne artikel omhandler hovedsageligt halogenering ved hjælp af elementære halogener (F 2 , Cl 2 , Br 2 , I 2 ). Halogenider introduceres også almindeligt ved anvendelse af salte af halogeniderne og halogensyrerne. Der findes mange specialiserede reagenser til og indførelse af halogener i forskellige substrater, f.eks. Thionylchlorid .

Organisk kemi

Der findes flere veje til halogenering af organiske forbindelser, herunder halogenering af frie radikaler , ketonhalogenering , elektrofil halogenering og halogenadditionsreaktion . Substratets beskaffenhed bestemmer vejen. Halogeneringsanlægget påvirkes af halogenet. Fluor og chlor er mere elektrofile og er mere aggressive halogeneringsmidler. Brom er et svagere halogeneringsmiddel end både fluor og chlor, mens jod er det mindst reaktive af dem alle. Anlægget til dehydrohalogenering følger den omvendte tendens: jod fjernes lettest fra organiske forbindelser, og organofluorforbindelser er yderst stabile.

Halogenering af frie radikaler

Halogenering af mættede carbonhydrider er en substitutionsreaktion. Reaktionen kræver typisk frie radikaler. Regiokemien for halogenering af alkaner bestemmes stort set af den relative svaghed af C -H -bindingerne. Denne tendens afspejles i den hurtigere reaktion på tertiære og sekundære positioner.

Fluoreringer med elementært fluor (F 2 ) er særligt eksoterme, så meget, at der kræves højt specialiserede forhold og apparater. Metoden elektrokemisk fluorering genererer små mængder elementært fluor in situ fra hydrogenfluorid . Metoden undgår farer ved håndtering af fluorgas. Mange kommercielt vigtige organiske forbindelser fluoreres ved hjælp af denne teknologi. Bortset fra F 2 og dets elektrokemisk genererede ækvivalent anvendes kobolt (III) fluor som kilder til fluoradikaler.

Friradikalchlorering bruges til industriel produktion af nogle opløsningsmidler:

CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCI

Naturligt forekommende organobrominforbindelser produceres normalt ved hjælp af frie radikaler, der katalyseres af enzymet bromoperoxidase . Reaktionen kræver bromid i kombination med oxygen som oxidant. Havene anslås at frigive 1-2 millioner tons bromoform og 56.000 tons bromomethan årligt.

Den iodoform reaktion , der involverer nedbrydning af methylketoner, forløber ved fri radikal-iodering.

Tilsætning af halogener til alkener og alkyner

Umættede forbindelser, især alkener og alkyner , tilføjer halogener:

RCH = CHR ′ + X 2 → RCHX – CHXR ′

Ved oxychlorering fungerer kombinationen af ​​hydrogenchlorid og oxygen som ækvivalent med chlor, som illustreret ved denne vej til dichlorethan:

2 HCI + CH 2 = CH 2 + 1 / 2  O 2 → CLCH 2 CH 2 Cl + H 2 O

Tilsætningen af ​​halogener til alkener foregår via mellemliggende haloniumioner . I særlige tilfælde er sådanne mellemprodukter blevet isoleret.

Struktur af en bromoniumion

Bromering er mere selektiv end chlorering, fordi reaktionen er mindre eksoterm . Illustrerende for bromering af en alken er vejen til den bedøvende halothan fra trichlorethylen :

Halothansyntese

Jodering kan udføres ved tilsætning af jod til alkener. Reaktionen, der bekvemt forløber med udledning af farven på I 2 , er grundlaget for den analytiske metode kaldet jodtal , som bruges til at måle graden af ​​umættethed for fedtstoffer .

Halogenering af aromatiske forbindelser

Aromatiske forbindelser udsættes for elektrofil halogenering:

RC 6 H 5 + X 2 → HX + RC 6 H 4 X

Denne form for reaktion fungerer typisk godt for chlor og brom. Ofte anvendes en Lewis sur katalysator, såsom jernbromid . Fordi fluor er så reaktiv, skal andre metoder, såsom Balz -Schiemann -reaktionen , bruges til at fremstille fluorerede aromatiske forbindelser. Joderinger kan udføres med hydrogeniodid i nærvær af et oxidationsmiddel, der genererer I 2 in situ.

Andre halogeneringsmetoder

I Hunsdiecker-reaktionen omdannes fra carboxylsyrer til det kædeforkortede halogenid. Carboxylsyren omdannes først til sit sølvsalt, som derefter oxideres med halogen:

RCO 2 Ag + Br 2 → RBr + CO 2 + AgBr

Uorganisk kemi

Alle elementer bortset fra argon, neon og helium danner fluorider ved direkte reaktion med fluor . Klor er lidt mere selektiv, men reagerer stadig med de fleste metaller og tungere ikke -metaller. Efter den sædvanlige tendens er brom mindre reaktivt og jod mindst af alt. Af de mange mulige reaktioner er illustrerende dannelsen af guld (III) chlorid ved chlorering af guld . Chlorering af metaller er normalt ikke særlig vigtig industrielt, da chloriderne lettere fremstilles af oxiderne og hydrogenhalogenidet. Hvor chlorering af uorganiske forbindelser praktiseres i relativt stor skala, er til produktion af phosphortrichlorid og svovlmonochlorid .

Se også

Referencer