Реакції нуклеофільного заміщення
Атоми галогенів досить рухливі і можуть заміщатися під дією різноманітних нуклеофілів, що використовується для синтезу різноманітних похідних:
Механізм реакцій нуклеофільного заміщення
У разі вторинних і первинних алкилгалогенидов, як правило, реакція йде як молекулярних нуклеофільне заміщення SN 2:
SN 2 реакції є синхронними процесами - нуклеофил (в даному випадку OH -) атакує атом вуглецю, поступово утворюючи з ним зв'язок; одночасно з цим поступово розривається зв'язок С-Br. Рік, що минає з молекули субстрату бромід-іон в називається групою, що йде або нуклеофугом.
У разі SN 2 реакцій швидкість реакції залежить від концентрації і нуклеофіла, і субстрату:
v - швидкість реакції,
k- константа швидкості реакції
[S] - концентрація субстрату (тобто в даному випадку алкілгалогеніду)
[Nu] - концентрація нуклеофіла
У разі третинних алкилгалогенидов нуклеофільне заміщення йде за механізмом мономолекулярного нуклеофільного заміщення SN 1:
Механізм цієї реакції дуже нагадує механізм реакцій обміну в неорганічної хімії, є діссоціатівним і йде в дві стадії:
карбокатіон нуклеофил продукт
У разі SN 1 реакцій швидкість реакції залежить від концентрації субстрату і не залежить від концентрації нуклеофіла: v = k [S]
2. Реакції елімінування (відщеплення) - дегидрогалогенирования
В результаті реакцій елімінування в разі алкилгалогенидов утворюється алкени і галогеноводороди. Наприклад, при нагріванні Етілхлорід з лугом в спирті відбувається елімінування HCl і йде освіту етилену:
У разі несиметричних алкилгалогенидов реакції дегидрогалогенирования йдуть відповідно до правила Зайцева:
Відщеплення атома водню в реакціях відщеплення HX походить від найменш гидрогенизированного атома вуглецю.
Наприклад, відщеплення бромоводорода від 2-бромбутана може відбуватися двома шляхами:
Дійсно, реалізуються обидва шляхи, але переважно утворюється бутен-2 (80%), в той час як бутен-1 утворюється в малій кількості (20%).
Механізми реакцій елімінування
Елімінування галогеноводородов може здійснюватися по 3 основних механізмів: E1, E2 і E1cb
Алкілгалогеніду дисоціює з утворенням карбокатіон і галогенид-іона. Підстава (B :) відриває від утворюється карбокатіон протон з утворенням продукту - алкена:
субстрат карбокатіон продукт
Такий механізм характерний для теоретичних алкилгалогенидов.
У цьому випадку послідовність інша: підстава відриває від алкілгалогеніду протон з утворенням карбоаніона, від якого потім відщеплюється галогенид-іон з утворенням алкена:
Цей механізм зустрічається нечасто, наприклад він показаний для реакції елімінування HF від 1,1,1-трифторо-2,2-дихлоретану.
В цьому випадку відрив протона і галогенид-іона відбувається синхронно, т. Е. Одночасно:
Механізм E2 характерний в основному для первинних і вторинних алкилгалогенидов.
Аналогічні механізми спостерігаються в разі елімінування води від спиртів і в інших випадках.
Взаємодія з металами
3.1. При взаємодії алкилгалогенидов з лужними металами відбувається реакція Вюрца з утворенням алканів:
Реакція протікає через освіту натрійорганіческіх з'єднань і не йде з третинними алкилгалогенидами.
3.2. При взаємодії з активними двовалентними металами утворюються дуже корисні в синтетичному плані металоорганічні сполуки:
Б # 972; льше значення мають Mg-органічні сполуки - реактиви Гриньяра Вони утворюються при дотриманні металевого магнію в ефірному розчині, що містить алкілгалогеніду:
Реактиви Гриньяра на відміну від Цинкорганічеськие з'єднань не запалюються на повітрі і є дуже зручними для органічного синтезу. Використовуючи реактиви Гриньяра, можна отримати найрізноманітніші похідні: алкани, спирти, карбонові кислоти, меркаптани, металоорганічні сполуки:
Галогенопроїзводниє горять, утворюючи вуглекислий газ, воду і галогеноводороди, наприклад:
При нагріванні галогенопроїзводниє з міддю, атоми галогену отщепляются з утворенням летких хлоридів міді, що забарвлюють полум'я в красивий зелений або синьо-зелений колір, - ця якісна реакція на галогенопроїзводниє називається пробою Бейльштейна.