Halogen a dusíkaté deriváty uhlovodíků

Deriváty uhlovodíků

 

• V molekule uhlovodíku je nahrazen vodíkový atom nebo vodíkové atomy jiným prvkem nebo charakteristickou skupinou
• Rozdělení derivátů uhlovodíků:
  • Halogenové – halogenidy
  • Kyslíkaté – alkoholy, fenoly, karbonylové, karboxylové sloučeniny a jejich deriváty
  • Dusíkaté – nitrosloučeniny, aminoslučeniny, azo- a diazosloučeniny
  • Sirné – thioly, sulfidy, sulfonové kyseliny

 

Halogenderiváty

 

Charakteristika

 

• Halogenové deriváty vznikají náhradou jednoho nebo více vodíkových atomů v molekule uhlovodíku halogenem (F, Cl,…)

 

Názvosloví

 

• Připojujeme předponu s počtem a druhem halogenu
• Kromě systematických názvů se používají i názvy triviální (chloroform, jodoform)

 

CH₃ – CH₂ – Cl                    CH₂Br – CH₂Cl                           CHI₃

     chlorethan                         1-brom-2-chlorethan           trijodmethan, jodoform

 

Příprava

 

• Z alkanů radikálovou substitucí (chlorace methanu)
• Z alkenů a alkynů elektrofilní adicí
• Z aromatických uhlovodíků elektrofilní substitucí

 

Vlastnosti

 

• Halogenderiváty s malou relativní hmotností jsou plyny, ostatní jsou kapaliny nebo pevné látky.
• Většina má narkotické účinky
• Mnohé jsou slzotvorné
• Zdraví škodlivé, jedovaté
• Patří mezi kumulované jedy = jsou rozpustné v tucích ® ukládají se a hromadí v tělních tkáních

 

Základní reakce

 

Nukleofilní substituce

 

• Nukleofilní činidlo napadá částečně kladně nabitý atom uhlíku
• Vznikají tak alkoholy, ethery, estery, thioly, sulfidy…CH₃Br +  KOH   ->   CH₃OH   +   KBrC₆H₅Cl  +   NaOH ->   C₆H₅OH   +  NaCl

benzylchlorid
Eliminace

 

• Eliminací vznikají z halogenderivátů alkeny za odštěpení halogenvodíkuCH₃–CH₂–CHBr–CH₃ ->   CH₃–CH═CH–CH₃  +  HBr
         2-brombutan                            but-2-en 

 

Použití

 

• Rozpouštědla v průmyslu
• Chladící kapaliny (freony)
• Izolační materiály (snižují hořlavost)
• Základní složka různých postřiků (fungicidů, herbicidů, pesticidů)
• Součástí řady léčiv (analgetika, sedativa)
• Výroba makromolekulárních látek (PVC, teflon, bojové chemické látky)

 

 

 

 

 

 

Zástupci

 

Chlormethan CH₃Cl

 

• Plyn používající se k organickým syntézám
• Prostředek proti hmyzu
• Používá se k plnění chladících zařízení

 

Trichlormethan CHCl₃

 

• Chloroform
• Těkavá kapalina (var 61°C)
• Nasládlý zápach, nehořlavá
• Výborné rozpouštědlo
• Používá se k organickým syntézám
• Dříve jako totální anestetikum (pro své karcinogenní účinky se nepoužívá)
• Na světle se rozkládá na jedovatý fosgen (CCl₂O)

 

Tetrachlormethan CCl₄

 

• Těkavá, jedovatá, karcinogenní kapalina
• Používá se jako rozpouštědlo
• Dříve náplň do hasících přístrojů

 

Tribrommethan CHBr₃

 

• Bromoform
• Používá se k organickým syntézám
• Výroba prostředku proti kašli

 

Trijodmethan CHI₃

 

• Jodoform
• Pevná látka
• Tvoří světle žluté krystalky
• Má dezinfekční účinky

 

Chlorethan CH₃CH₂Cl

 

• Využívá se k povrchovému umrtvování v lékařství

 

Tetrafluorethylen CF₂ ═ CF₂

 

• Polymeruje na polytetrafluorethylen = teflon
• Teflon – velmi tepelně odolný

 

 

 

 

Vinylchlorid CH₂ ═ CHCl

 

• Polymeruje na polyvinylchlorid PVC
• Používá se ve 2 formách:
  a) neměkčený = novodur (používá se na trubky)
  b) měkčený = novoplast (PVC)
  náhražka gumy a kůže

 

Trichlorethylen CHCl ═ CCl₂

 

• Bezbarvá kapalina
• Velice dobrý čistící prostředek a rozpouštědlo
• Páry jsou jedovaté
• Čikuli – čistič vhodný k odstranění zbytků lepidla

 

Chloropren   H₂C ═ C – CH ═ CH₂
                                 ׀
Cl

• Surovina pro výrobu chloroprenového kaučuku

 

Hexachlorocyklohexan C₆H₆Cl₆

 

• Používá se jako insekticid v zemědělství, v lesnictví (proti kůrovci)

 

Chlorbenzen C₆H₅Cl

 

• Bezbarvá kapalina
• Slouží k výrobě aromatických sloučenin (fenolů)
• Výchozí látka pro výrobu DDT
• DDT – patří mezi kumulativní jedy
  léčí malárii
  u nás výroba zakázána roku 1974.

Paradichlorbenzen

 

• Je součástí přípravků proti molům

Freony

 

• plynné halogenalkany obsahující v molekule atomy Cl a F
• Slouží jako náplně do chladících zařízení a hnací plyny ve sprejích
• Jsou velmi stabilní -> rozkládají se za velmi dlouhou dobu
• Unikají do atmosféry, kde působením UV záření se z molekuly uvolňuje chlórový radikál, která napadá molekulu ozonuCl∙ + O₃  ->   ClO  +  O₂
• Jejich výroba se omezuje
• Každý freon je označen 3 číslicemi: číslice – počet atomů uhlíku freonu zmenšený o 1
  2. číslice  – počet atomů vodíku freonu zvětšený o 1
  3. číslice  – počet fluorových atomů nezvětšen

 

 

 

Dusíkaté deriváty

 

Charakteristika

 

• Obsahují ve svých molekulách vazbu C – N
• 4 základní skupiny:
  1) Aminy
  2) Nitrosloučeniny
  3) Azosloučeniny
  4) diazoniové soli

 

Aminy

 

Charakteristika

 

• Aminy jsou deriváty amoniaku, ve kterém jsou 1, 2 nebo 3 vodíky nahrazeny uhlovodíkovým zbytkem
• Dělení aminů:
  1, primární – vznikají náhradou 1 atomu vodíku  R – NH₂
  2, sekundární – vznikají náhradou 2 atomů vodíku  R – NH – R
  3, terciální – vznikají náhradou 3 atomů vodíku R – N – R
  ׀
  R

 

Příprava

 

Alifatické aminy

 

• Reakce alkylhalogenidů s roztokem amoniakuCH₃Cl + 2 NH₃  -> CH₃NH₂ + NH₄Cl
• Reakce alkoholu s roztokem amoniakuCH₃OH + NH₃  -> CH₃NH₂ + H₂O

 

 

Vlastnosti

 

• Plyny páchnoucí po rybách
• Vyšší aminy jsou kapaliny
• Aminy od naftalenu jsou pevné látky

• Jedovaté, karcinogenní

 

 

Základní reakce

 

Diazotace

 

• Reakce primárního aromatického aminu s dusitanem alkalického kovu v přebytku kyseliny za vzniku diazoniové soli
• Diazoniové soli jsou jedovaté látky důležité pro výrobu azobarviv

 

Zástupci

 

Anilin

 

• Jedovatá, olejovitá, vysokovroucí kapalina
• Slouží k výrobě barviv, léčiv a výbušnin

 

 

Nitrosaminy

 

Charakteristika

 

• Dostávají se do těla z různých zdrojů (potraviny, kosmetika, kouření)
• Karcinogenní látky
• V potravinách se jejich obsah ostře sleduje

 

Nitrosloučeniny

 

Charakteristika

 

• Obsahují funkční skupinu NO₂
• Vznikají nitrací uhlovodíků

 

Vlastnosti

 

• Alifatické nitrosloučeniny jsou slabě páchnoucí kapaliny
• Aromatické nitrosloučeniny voní po hořkých mandlích
• Nerozpustné ve vodě
• Některé jsou jedovaté (proti dravým živočichům)

 

Základní reakce

 

Nitrace aromatických uhlovodíků

 

• Elektrofilní substituce

 

• Nitrace benzenu za vzniku nitrobenzenu (viz výše)
• Nitrace nitrobenzenu za vzniku m-dinitrobenzenu

Nitrace nasycených uhlovodíků

 

• radikálová substituce
• NO₂∙ – nitroniový radikál

 

Zástupci

 

Nitrobenzen

 

• Jedovatá, nažloutlá, vysokovroucí kapalina mandlové vůně
• Používá se k výrobě anilinu

 

2,4,6-trinitrotoluen

 

• Jedovatá výbušnina
• Používá se pro přípravu výbušnin k odstřelování v dolech a lomech

 

 

 

Úkol 1:

            Napište vzorce sloučenin
F     Br
׀      ׀
CHCl₃                                    F – C – C – H

trichlormethan                                   ׀      ׀

F    Cl
2-brom-2-chlor-1,1,1-trifluorethan

CF₂ ═ CF₂                                  CH₂═CH
tetrafluorethen                                        ׀
Cl
vinylchlorid

           

H₂C ═ CCl – CH ═ CH₂            H₂C ═ CH – CClH₂
   2-chlorbuta-1,3-dien                  3-chlorprop-1-en