background image
background image

Fluorowcopochodne węglowodorów 

to fluorowcozwiązki organiczne będące pochodnymi 
węglowodorów,
 w których jeden lub więcej atomów wodoru zastąpionych 
jest atomem fluorowca. 

background image

FLUOROWCOPOCHODNE ALKILOWE ( HALOGENKI 

ALKILOWE)

Pochodne alkanów, w których jeden lub więcej 
atomów wodoru został zastąpiony przez atom 
fluorowca.

Nazewnictwo

Związki zawierające fluorowce można nazywać stosując dwa rodzaje 
nomenklatury:
a) nomenklaturę podstawnikową, która ma zastosowanie ogólne i jest 
zalecana,
b) nomenklaturę grupowo-funkcyjną, która jest dość powszechnie 
stosowana w przypadku pochodnych alifatycznych o niezbyt złożonej 
budowie.
a) Nazwy podstawnikowe związków zawierających fluorowce tworzy się 
przez dodanie do nazwy szkieletu węglowego przedrostka: fluoro-, 
chloro-, bromo- lub jodo i oznaczeniu odpowiednim lokantem jego 
położenia; zachowuje się przy tym
reguły stosowane dla alkanów  (kolejność alfabetyczną, najniższy zestaw 
lokantów, itd.).

background image

b) Nazwy grupowo-funkcyjne składają się z dwóch słów; pierwsze słowo to 
„fluorek”,
„chlorek”, „bromek” lub „jodek”, a następnie wymienia się nazwę grupy 
organicznej.

Izomeria

Izomeria łańcuchowa 

-

związki o tym samym wzorze sumarycznym 

występują w postaci łańcuchów prostych i rozgałęzionych. 
Izomeria położenia – związana z rzędowością fluorowcoalkanu ( I –
rzędowy, II- rzędowy, III – rzędowy).
Izomeria optyczna – enancjomery, diastereoizomery

background image

Otrzymywanie fluorowcoalkanów

 W wyniku bezpośredniego fluorowcowania alkanów

W wyniku przyłączania fluorowcowodorów HX i fluorowców X

do 

weglowodorów nienasyconych 

W wyniku wymiany grupy hydroksylowej OH w alkoholach

CH

3

CH

3

CH

2

CH

3

Cl

Cl

2

HCl

h

+

+

CH

2

CH

3

CH

3

CH CH

3

CH

3

Br

Br

2

CH

2

CH

2

CH

3

Br

h

+

99%

CH CH

2

CH

3

CH CH

3

CH

3

Cl

HCl

CH

3

CH=CH

2

 + Br

2

 --> CH

3

CHBr-CH

2

Br

C

2

H

5

OH + HBr ---> C

2

H

5

Br + H

2

O

W reakcji addycji jonowej H-X do podwójnego wiązania C=C w alkenach 
atom wodoru przyłącza się do tego atomu węgla, przy którym znajduje się 
więcej atomów wodoru (mniej podstawników alkilowych), zaś X do 
drugiego atomu C podwójnego wiązania (reguła Markownikowa).

background image

Podstawową metodą otrzymywania halogenoalkanów jest reakcja 
wymiany grupy hydroksylowej alkoholi na atom fluorowca pod wpływem 
odpowiedniego halogenowodoru. 
Reakcję katalizują jony wodorowe, stąd czasem do reakcji stosuje się 
kwas siarkowy i odpowiedni halogenek sodu.

Czasem w trakcie reakcji podstawienia dochodzi do przegrupowania i 
fluorowiec zostaje podstawiony przy sąsiednim węglu w stosunku do 
węgla podstawionego hydroksylem.
Chlorowcowanie (głównie bromowanie i jodowanie) lepiej przeprowadzać 
za pomocą bromku fosforu (lub działaniem jodu i fosforu), unika się 
wówczas przegrupowań. Reakcja jest bardziej "przewidywalna"

background image

Właściwości fizyczne

Halogenki alkilowe są zazwyczaj cieczami o dość wysokiej temperaturze 
wrzenia, zawsze wyższej niż temperatura wrzenia analogicznych 
alkanów. 
Podwyższenie temperatury wrzenia spowodowane jest większa masą 
cząsteczkową w stosunku do masy cząsteczkowej węglowodorów z 
których powstały. 
Z tej samej przyczyny temperatura wrzenia halogenoalkanów o takim 
samym łańcuchu rośnie wraz ze wzrostem masy chlorowca: F, Cl, Br, I. 
W wodzie i polarnych rozpuszczalnikach nie rozpuszczają się wcale lub 
bardzo słabo, bowiem nie tworzą wiązań wodorowych, a ich polarność 
skupia się jedynie w obrębie jednego wiązania C–X. Dobrze rozpuszczają 
się w rozpuszczalnikach niepolarnych.

Temperatura wrzenia fluorowcoalkanów wzrasta wraz ze zwiększaniem 
się:

masy atomowej fluorowca

masy cząsteczkowej związku

liczby atomów fluorowca 

Fluorowcoalkany trzeciorzędowe mają niższą temperaturę 
wrzenia niż fluorowcoalkany drugo- i pierwszorzędowe.

background image

Właściwości chemiczne fluorowcoalkanów

Polarność wiązania sprawia, że atom węgla stanowi centrum 
elektrofilowe a atom fluorowca nukleofilowe. Ponieważ nukleofilowe 
centra w halogenkach są słabe najbardziej prawdopodobnym 
zachowaniem jest ich działanie jako czynników elektrofilowych z 
wykorzystaniem centrów elektrofilowych na atomie węgla

Najważniejsze reakcje jakim ulegają halogenki alkilowe to:

A.  Substytucja elektrofilowa, podczas której atakujący nukleofil  
zastępuje fluorowiec 

background image

B. Eliminacja podczas której halogenek alkilowy traci cząsteczkę HX i 
przekształca się w alken 

background image

z wodą

z amoniakiem  

2) reakcje eliminacji 

cząsteczki fluorowcowodoru 

cząsteczki fluorowca 

(zachodzi dla difluorowcopochodnych alkilowych 

zawierających atomy fluorowca związane z sąsiadującymi atomami 
węgla) 

background image

Zmieniając rozpuszczalnik reakcji wymiany fluorowca na grupę 
hydroksylową  dochodzi do eliminacji fluorowca i powstaniu 
węglowodoru nienasyconego
Środowisko reakcji to: stężona zasada i  alkohol etylowy

O

H

KX

CH

CH

R

KOH

X

CH

CH

R

2

2

OH

H

C

C

80

2

2

5

2

o

Kierunek eliminacji określa reguła Zajcewa:

 W reakcjach eliminacji, w których powstaje wiązanie C=C, 
powstają zawsze w przewadze bardziej rozgałęzione 
izomery.”
 

W przypadku reakcji eliminacji 

halogenowodorów

 z halogenków 

alkilowych z reguły tej wynika, że jako produkt główny powstaje 
alken zawierający maksymalną liczbę grup alkilowych przy atomach 
węgla posiadających wiązanie podwójne.

2

2

uboczny

produkt 

3

owny

produkt_gl

3

2

CH

CH

CH

R

        

          

          

          

CH

CH

CH

R

CH

CHX

CH

R

background image

Reakcje eliminacji i substytucji zachodzą często jako procesy 
konkurencyjne, a powstanie produktów zależy do warunków 
prowadzenia reakcji.

Chalogenoalkany są też stosowane do wydłużania i rozgałęziania 
łańcuchów alkanów – 

synteza Wurtza

R

1

X +2 Na + XR

1

 --> R

1

-R

1

 + 2NaX

C

2

H

5

-Br + 2Na + Br-C

2

H

5

 --> C

2

H

5

-C

2

H

5

 + 2NaBr

background image

FLUOROWCOPOCHODNE  ALKENYLOWE

FLUOROWCOPOCHODNE  ALKENYLOWE

Otrzymywanie

addycja fluorowcowodorów do alkinów

 eliminacja cząsteczki fluorowcowodoru z odpowiednich 
difluorowcoalkanów 

Właściwości

Fluorowcopochodne alkenylowe są mało reaktywne.
Wynika to z oddziaływania wolnych par elektronowych atomu X z 
elektronami z obszaru orbitalnego π wiązania podwójnego C=C .

  

background image

Otrzymywanie 

chlorku winylu 

metodą dwustopniową

C

H

2

CH

2

+

Cl

2

H

2

CCl

CH

2

Cl

C

H

2

CHCl

+

HCl

w e g i e l   a k t y w n y

A l

2

O

3

S i O

2

p i r o l i z a

4 8 0   -   5 0 0   �C

Polimeryzacja otrzymanego monomeru – 

otrzymywanie PCV

Otrzymywanie 

teflonu 

CHCl

3

 ---

SbF3

---> CHClF

2

 

2CHClF

2

 ---

800°C--->

 CF

2

=CF

2

 perfluoroetylen 

nCF

2

=CF

2

 ---

p, T

---> [-CF

2

 - CF

2

-]

n

 teflon 

background image

FLUOROWCOPOCHODNE  ARYLOWE

Halogenki arylowe to fluorowcozwiązki, w których atom 
fluorowca jest związany z aromatycznym atomem węgla o 
hybrydyzacji sp

2

.

CH

3

Br

CH

3

Cl

CH

3

Cl

Cl

m-bromotoluen

2-chloro-1,3-dimetylobenzen

1,6-dichloronaftalen

Przykłady

Właściwości fizyczne

Halogenki arylowe są cieczami lub ciałami stałymi, nie rozpuszczającymi 
się w wodzie.
Posiadają charakterystyczne zapachy.

background image

Otrzymywanie

Katalizowane podstawienie atomu wodoru fluorowcem

Podobnie  jak 

bromowanie

  biegnie  reakcja 

chlorowania

  arenów. 

Jodowanie

  w  takich  samych  warunkach  jest  reakcją  odwracalną  i  do 

przesunięcia  równowagi  na  prawo  potrzebny  jest  utleniacz  utleniający 
wydzielający  się  jodowodór.  Do  tego  celu  stosuje  się  nadtlenek  wodoru, 
kwas azotowy (V) lub sole miedzi (II).

background image

Właściwości chemiczne

Reakcje podstawienia nukleofilowego w fluorowcopochodnych 
aromatycznych zachodzą bardzo trudno 

Hydroliza fluorowcopochodnych arylowych 

Reakcję prowadzi się ze stężonym wodorotlenkiem sodu w odpowiednich 
warunkach temperatury i ciśnienia, otrzymując fenolan. 

Fenolan przekształca się z użyciem dwutlenku węgla w fenol.

C

CH

CH

CH

C

H

C

H

ONa

+

CO

2

T ,   p

C

CH

CH

CH

C

H

C

H

OH

+

NaHCO

3

+

O

H

2

fenol

fenolan sodu

Jest to jedna z metod otrzymywania fenoli

background image
background image
background image

Związki Grignarda to związki magnezoorganiczne o ogólnym wzorze 
RMgX
, gdzie: R - rodnik węglowodorowy, X - atom fluorowca. 
Związki Grignarda powstają w reakcji halogenków alkilowych lub 
arylowych z magnezem w środowisku bezwodnego eteru dietylowego.

Dla 
zainteresowanych

Metody syntezy związków metaloorganicznych

  halogenek alkilu z metalem  (wymiana fluorowca na 
metal)

  związek metaloorganiczny z metalem (wymiana metalu na inny 
metal)

3R

2

Hg + Al  2R

3

Al + 3Hg

R

2

Hg + 2Me  2R-Me + Hg         Me = K, 

Na, Li

R-X 

+ Na

+ K

+ Li

+ Mg

+ Zn

+ Hg

 R-Na + NaX
 R-K + KX

  R-Li + LiX

  R-Mg-X

  R-Zn-X

  R-Hg-X        R= allil, benzyl, X=I,Br

background image

Zastosowanie związków metaloorganicznych:

   związki sodo- , potaso- i litoorganiczne wykorzystywane są najczęściej 
jako silne zasady w celu utworzenia C-nukleofila (metalacji), który 
następnie może reagować np. z halogenkiem alkilu

   związki 
magnezoorganiczne

synteza alkoholi: R-MgX + R’-CO-R”  R’-CRR”-OMgX

synteza kwasów: R-MgX + CO

2

  RCOOMgX

synteza innych związków metaloorganicznych 

background image

Źródło
Lencka, Dmitruk - Repetytorium z chemii
Chemia Organiczna - Patrick G
„ Chemia od A do Z” Klimaszewska

http://pl.wikipedia.org/wiki

http://www.mlyniec.gda.pl


Document Outline