Галогенорганічні сполуки

Галоге́норгані́чні сполу́ки — це органічні сполуки, яки містять атоми галогенів, зв'язаних із атомами Карбону. Поділяються на флуорорганічні, хлорорганічні, броморганічні та йодорганічні сполуки.

Галогенорганічні сполуки бувають галогенпохідними вуглеводнів, спиртів, карбонових кислот, та інших органічних сполук.

Класифікація

Галогенорганічні сполуки можна класифікувати за трьома критеріями: галоген, кількість атомів галогену та клас сполуки, в якої є атом галогену. Їх властивості сильно залежать від гібридізації атома карбону: у карбона в стані sp³-гібридізації електронегативність менша, тому зв'язок С-Hal є сильно полярним та не дуже міцним. Такі легко всполуки вступають у реакції нуклеофільного заміщення, бо атом галогену легко відривається. Це характерно для галогеналканів. Зв'язок C(sp²)-Hal, а також C(sp)-Hal є менш полярними та більш міцними.

Класи галогенорганічних сполук

Назва		Загальна формула	Гібридізація атома карбону	Характерні реакції
Галогенпохідні вуглеводнів	Галогеналкани	$\mathrm{R}-\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2-\mathrm{H}\mathrm{a}\mathrm{l}$, $\mathrm{R}-\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{H}\mathrm{a}\mathrm{l}-\mathrm{R}$	sp3	Реакції нуклеофільного заміщення, дегідрогалогенування, дегалогенування
	Галогеналкени	$\mathrm{R}-\mathrm{C}\mathrm{H}=\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{a}\mathrm{l}-\mathrm{R}$	sp2	Реакції нуклеофільного заміщення (неактивно), дегідрогалогенування, реакції приєднання (гідрування, галогенування)
	Галогеналкіни	$\mathrm{R}-\mathrm{C}\equiv \mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{a}\mathrm{l}$	sp	Реакції приєднання
	Галогенарени	$\mathrm{A}\mathrm{r}-\mathrm{H}\mathrm{a}\mathrm{l}$	sp2	Реакції нуклеофільного заміщення, реакції електрофільного ароматичного заміщення
Галогенорганічні сполуки з іншими функціональними групами	Галогенангідриди	$\mathrm{R}-\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{a}\mathrm{l}=\mathrm{O}$	sp2	Реакції нуклеофільного заміщення (дуже активно), дегідрогалогенування (утворення кетенів)
	Галогенпохідні етерів	$\mathrm{R}-\mathrm{O}-\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{H}\mathrm{a}\mathrm{l}-\mathrm{R}$	sp3	Реакції нуклеофільного заміщення, дегідрогалогенування
	Галогенкарбонові кислоти	$\mathrm{R}-\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{H}\mathrm{a}\mathrm{l}-\mathrm{R}-\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}$ $\mathrm{R}-\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{H}\mathrm{a}\mathrm{l}-\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}$	sp3	Реакції нуклеофільного заміщення (активно), дегідрогалогенування, декарбоксилювання, а також всі інші реакції карбонових кислот

Хімічні властивості

Реакціх нуклеофільного заміщення

У реакції нуклеофільного заміщення вступають переважно галогеналкани, галогенпохідні етерів, галогенангідриди карбонових кислот та галогенкарбонові кислоти. Останні дві групи вступають у цю реакцію особливо легко через карбонільну або карбоксильну групу відповідно. Також можуть вступати деякі галогенарени.

Вступають у реакцію з основами з утворенням спиртів (для галогенпохідних вуглеводнів) або карбонових кислот (для галогенангідридів карбонових кислот) та галогеноводнів:

$\mathrm{R}-\mathrm{H}\mathrm{a}\mathrm{l}+\mathrm{K}\mathrm{O}\mathrm{H}⟶\mathrm{R}-\mathrm{O}\mathrm{H}+\mathrm{K}\mathrm{H}\mathrm{a}\mathrm{l}$

Найактивніші представники галогенпохідних вуглеводнів, а також галогенангідриди та галогенпохідні карбонових кислот можуть вступати у таку реакцію з водою:

$\mathrm{R}-\mathrm{C}(\mathrm{O})\mathrm{H}\mathrm{a}\mathrm{l}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶\mathrm{R}-\mathrm{C}(\mathrm{O})\mathrm{O}\mathrm{H}+\mathrm{H}\mathrm{H}\mathrm{a}\mathrm{l}$

Зі спиртами утворюють ефіри (якщо це похідні вуглеводнів — етери, якщо карбонових кислот — естери):

$\mathrm{R}-\mathrm{H}\mathrm{a}\mathrm{l}+\mathrm{R}-\mathrm{O}\mathrm{H}⟶\mathrm{R}-\mathrm{O}-\mathrm{R}+\mathrm{H}\mathrm{H}\mathrm{a}\mathrm{l}$

Аналогічно з тіолами утворюють тіоетери або тіоестери:

$\mathrm{R}-\mathrm{H}\mathrm{a}\mathrm{l}+\mathrm{R}-\mathrm{S}\mathrm{H}⟶\mathrm{R}-\mathrm{S}-\mathrm{R}+\mathrm{H}\mathrm{H}\mathrm{a}\mathrm{l}$

З карбоновими кислотами утворюють естери або ангідриди:

$\mathrm{R}-\mathrm{H}\mathrm{a}\mathrm{l}+\mathrm{R}-\mathrm{C}\mathrm{O}-\mathrm{O}\mathrm{H}⟶\mathrm{R}-\mathrm{C}\mathrm{O}-\mathrm{O}-\mathrm{R}+\mathrm{H}\mathrm{H}\mathrm{a}\mathrm{l}$

$\mathrm{R}-\mathrm{C}\mathrm{O}-\mathrm{H}\mathrm{a}\mathrm{l}+\mathrm{R}-\mathrm{C}\mathrm{O}-\mathrm{O}\mathrm{H}⟶\mathrm{R}-\mathrm{C}\mathrm{O}-\mathrm{O}-\mathrm{C}\mathrm{O}-\mathrm{R}+\mathrm{H}\mathrm{H}\mathrm{a}\mathrm{l}$

Дегідрогалогенування

Під дією лугів від галогенорганічних сполук можуть відриватися атом гідрогену й атом галогену. Такі реакції характерні для галогеналканів, галогеналкенів, галогенпохідних етерів та галогенкарбонових кислот:

$\mathrm{R}-\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2-\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2-\mathrm{H}\mathrm{a}\mathrm{l}+\mathrm{K}\mathrm{O}\mathrm{H}\stackrel{\mathrm{C}{\phantom{A}}_2\mathrm{H}{\phantom{A}}_5\mathrm{O}\mathrm{H}}{\to }\mathrm{R}-\mathrm{C}\mathrm{H}=\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2+\mathrm{K}\mathrm{H}\mathrm{a}\mathrm{l}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

При дегідрогалогенуванні галогеналкану з декількома атомами галогену утворюється галогеналкен або галогеналкін:

$\mathrm{R}-\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{H}\mathrm{a}\mathrm{l}-\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{H}\mathrm{a}\mathrm{l}-\mathrm{R}+\mathrm{K}\mathrm{O}\mathrm{H}⟶\mathrm{R}-\mathrm{C}\mathrm{H}=\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{a}\mathrm{l}-\mathrm{R}+\mathrm{K}\mathrm{H}\mathrm{a}\mathrm{l}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

$\mathrm{H}\mathrm{a}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2\mathrm{C}\mathrm{H}-\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{H}\mathrm{a}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2+\mathrm{K}\mathrm{O}\mathrm{H}\stackrel{-\mathrm{K}\mathrm{H}\mathrm{a}\mathrm{l},-\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}}{\to }\mathrm{H}\mathrm{a}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2\mathrm{C}=\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{H}\mathrm{a}\mathrm{l}+\mathrm{K}\mathrm{O}\mathrm{H}\stackrel{-\mathrm{K}\mathrm{H}\mathrm{a}\mathrm{l},-\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}}{\to }\mathrm{H}\mathrm{a}\mathrm{l}\mathrm{C}\equiv \mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{a}\mathrm{l}$

Джерела

• Дмитрий Григорьевич Кузнецов  Органическая химия 13358K, 556 с. издание 2016 г.
• Ластухін Ю. О., Воронов С. А. Органічна хімія. — 3-є. — Львів : Центр Європи, 2006. — 864 с. — ISBN 966-7022-19-6.
• О. Я. Нейланд. Органическая химия. — М.: Высшая школа, 1990. — 751 с. — 35 000 экз. — ISBN 5-06-001471-1.