الهالوجينات
في الكيمياء ، الهالوجينات هي تفاعل كيميائي يُدخل واحدًا أو أكثر من الهالوجينات في مركب كيميائي . المركبات المحتوية على هاليدات منتشرة على نطاق واسع ، مما يجعل هذا النوع من التحول مهمًا، على سبيل المثال في إنتاج البوليمرات والأدوية . [1] هذا النوع من التحويل شائع جدًا في الواقع لدرجة أن النظرة الشاملة عليه أمر صعب. تتناول هذه المقالة بشكل أساسي الهالوجينات باستخدام الهالوجينات الأولية ( F2 ، Cl2 ، Br2 ، I2 ) . كما يتم إدخال الهاليدات بشكل شائع باستخدام أملاح الهاليدات وأحماض الهالوجين. [ بحاجة لتوضيح ] توجد العديد من الكواشف المتخصصة لإدخال الهالوجينات في ركائز متنوعة ، على سبيل المثال كلوريد الثيونيل .
الكيمياء العضوية
توجد عدة مسارات لعملية الهالوجين للمركبات العضوية، بما في ذلك الهالوجينات الجذرية الحرة ، وهالجنة الكيتون ، والهالجنة المحبة للإلكترونات ، وتفاعل إضافة الهالوجين . تحدد طبيعة الركيزة المسار. تتأثر سهولة الهالوجين بالهالوجين. الفلور والكلور أكثر محبة للإلكترونات وهما عاملان هالوجينيان أكثر عدوانية. البروم هو عامل هالوجين أضعف من كل من الفلور والكلور، في حين أن اليود هو الأقل تفاعلاً بينهم جميعًا. تتبع سهولة إزالة الهيدروجين من الهالوجين الاتجاه العكسي: يتم إزالة اليود بسهولة من المركبات العضوية، والمركبات العضوية الفلورية مستقرة للغاية.
الهالوجينات الجذرية الحرة
إن عملية هالوجين الهيدروكربونات المشبعة هي عبارة عن تفاعل استبدال . وعادة ما يتضمن التفاعل مسارات الجذور الحرة . ويتم تحديد الكيمياء الإقليمية لعملية هالوجين الألكانات إلى حد كبير من خلال الضعف النسبي لروابط C–H . وينعكس هذا الاتجاه في التفاعل الأسرع في المواضع الثالثة والثانوية .
يتم استخدام الكلورة الجذرية الحرة في الإنتاج الصناعي لبعض المذيبات : [2]
- CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl
تنتج المركبات العضوية البرومية التي تحدث بشكل طبيعي عادةً عن طريق مسار الجذور الحرة المحفز بواسطة إنزيم برومو بيروكسيديز . يتطلب التفاعل البروميد مع الأكسجين كمؤكسد . يُقدر أن المحيطات تطلق 1-2 مليون طن من البروموفورم و 56000 طن من برومو الميثان سنويًا. [3] [ يحتاج إلى توضيح ]
تتم عملية تفاعل اليودوفورم ، والتي تتضمن تحلل كيتونات الميثيل ، عن طريق يودين الجذور الحرة.
الفلورة
بسبب تفاعله الشديد، يمثل الفلور ( F2 ) فئة خاصة فيما يتعلق بالهالوجين. تحترق معظم المركبات العضوية، المشبعة أو غير المشبعة، عند ملامستها للفلوريد F2 ، مما ينتج في النهاية رباعي فلوريد الكربون . وعلى النقيض من ذلك، تكون الهالوجينات الأثقل أقل تفاعلية تجاه الهيدروكربونات المشبعة.
تتطلب عمليات الفلورة باستخدام الفلور العنصري ظروفًا وأجهزة متخصصة للغاية . وعادةً ما يتم استخدام كواشف الفلورة بدلاً من F2 . وتشمل هذه الكواشف ثلاثي فلوريد الكوبالت وثلاثي فلوريد الكلور وخماسي فلوريد اليود . [4]
تُستخدم طريقة الفلورة الكهروكيميائية تجاريًا لإنتاج المركبات المفلورة . وهي تنتج كميات صغيرة من الفلور العنصري في الموقع من فلوريد الهيدروجين . تتجنب الطريقة مخاطر التعامل مع غاز الفلور. يتم فلورة العديد من المركبات العضوية المهمة تجاريًا باستخدام هذه التقنية.
إضافة الهالوجينات إلى الألكينات والألكاينات
المركبات غير المشبعة ، وخاصة الألكينات والألكاينات ، تضيف الهالوجينات:
- R−CH=CH−R' + X 2 → R−CHX−CHX−R'
في عملية الكلورة الأكسجينية ، يعمل اتحاد كلوريد الهيدروجين والأكسجين كمعادل للكلور ، كما هو موضح في هذا الطريق إلى 1،2- ثنائي كلورو الإيثان :
- 4 حمض الهيدروكلوريك + 2 CH 2 = CH 2 + O 2 → 2 Cl−CH 2 −CH 2 −Cl + 2 H 2 O
تتم إضافة الهالوجينات إلى الألكينات عن طريق أيونات الهالونيوم الوسيطة . وفي حالات خاصة، تم عزل مثل هذه الوسيطات. [5]
تعتبر عملية البرومة أكثر انتقائية من عملية الكلورة لأن التفاعل أقل طاردًا للحرارة . ومن الأمثلة التوضيحية لعملية البرومة للألكين الطريق إلى الهالوثان المخدر من ثلاثي كلورو الإيثيلين : [6]
يمكن إجراء اليود والبرومة بإضافة اليود والبروم إلى الألكينات. التفاعل الذي يتم بشكل ملائم مع تفريغ لون I2 وBr2 هو أساس الطريقة التحليلية . رقم اليود ورقم البروم هما مقياسان لدرجة عدم التشبع للدهون والمركبات العضوية الأخرى.
هالوجينات المركبات العطرية
المركبات العطرية تخضع للهالوجينات المحبة للإلكترون :
- R−C 6 H 5 + X 2 → HX + R−C 6 H 4 −X
يعمل هذا النوع من التفاعلات بشكل جيد عادةً مع الكلور والبروم . غالبًا ما يتم استخدام محفز حمضي لويس ، مثل كلوريد الحديديك . [7] تتوفر العديد من الإجراءات التفصيلية. [8] [9] نظرًا لأن الفلور شديد التفاعل ، تُستخدم طرق أخرى، مثل تفاعل بالز-شيمان ، لإعداد المركبات العطرية المفلورة.
طرق الهالوجين الأخرى
في تفاعل هونسديكر ، يتم تحويل الأحماض الكربوكسيلية إلى هاليد عضوي ، حيث يتم تقصير سلسلة الكربون الخاصة به بمقدار ذرة كربون واحدة بالنسبة لسلسلة الكربون الخاصة بالحمض الكربوكسيلي المعين. يتم تحويل الحمض الكربوكسيلي أولاً إلى ملح الفضة الخاص به ، والذي يتم أكسدته بعد ذلك بالهالوجين :
- R−COO − Ag + + Br 2 → R−Br + CO 2 + Ag + Br −
- CH 3 −COO − Ag + + Br 2 → CH 3 −Br + CO 2 + Ag + Br −
تتفاعل العديد من المركبات العضوية المعدنية مع الهالوجينات لتكوين الهاليد العضوي:
- RM + X 2 → RX + MX
- CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 Li + Cl 2 → CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 Cl + LiCl
الكيمياء غير العضوية
جميع العناصر باستثناء الأرجون والنيون والهيليوم تشكل الفلوريدات عن طريق التفاعل المباشر مع الفلور . الكلور أكثر انتقائية قليلاً، لكنه لا يزال يتفاعل مع معظم المعادن واللافلزات الثقيلة . باتباع الاتجاه المعتاد، يكون البروم أقل تفاعلية واليود أقل من كل شيء. من بين العديد من التفاعلات الممكنة، يعد تكوين كلوريد الذهب (III) عن طريق كلورة الذهب مثالاً توضيحيًا. لا تكون كلورة المعادن مهمة جدًا صناعيًا عادةً لأن الكلوريدات يمكن تصنيعها بسهولة أكبر من الأكاسيد وكلوريد الهيدروجين . حيث يتم ممارسة كلورة المركبات غير العضوية على نطاق واسع نسبيًا لإنتاج ثلاثي كلوريد الفوسفور وثنائي كلوريد ثنائي الكبريت . [10]
انظر أيضا
- إزالة الهالوجين
- هالو ألكان (هاليد الألكيل)
- هالوجينوارين (هاليد الأريل)
- الهالوجينات الجذرية الحرة
- هالوكيتون
- الاستبدال المحب للإلكترون
مراجع
- ^ Hudlicky, Milos; Hudlicky, Tomas (1983). "تكوين روابط الكربون والهالوجين". في S. Patai; Z. Rappoport (المحرران). Halides, Pseudo-Halides and Azides: Part 2 (1983) . كيمياء المجموعات الوظيفية في PATAI. ص. 1021–1172. doi :10.1002/9780470771723.ch3. ISBN 9780470771723.
- ^ موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . وينهايم: وايلي-في سي إتش. doi :10.1002/14356007.a06_233.pub2. ISBN 978-3527306732.
- ^ Gribble, Gordon W. (1999). "تنوع المركبات العضوية البرومية الطبيعية". مراجعات الجمعية الكيميائية . 28 (5): 335-346. doi :10.1039/a900201d.
- ^ إيجبرس، جان؛ مولارد، بول. ديفيلييه، ديدييه؛ شيملا، ماريوس. فارون، روبرت. رومانو، رينيه. كوير، جان بيير (2000). “مركبات الفلور غير العضوية”. موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . دوى :10.1002/14356007.a11_307. رقم ISBN 3-527-30673-0.
- ^ T. Mori; R. Rathore (1998). "البنية بالأشعة السينية لكاتيون الكلورونيوم 2,2'-bi(adamant-2-ylidene) المتصل ومقارنة تفاعله مع كاتيون الكلوروأرينيوم المتصل برابطة واحدة". Chem. Commun. (8): 927–928. doi :10.1039/a709063c.
- ^ تخليق الأدوية الأساسية ، روبين فاردانيان، فيكتور هروبي؛ إلسيفير 2005 ISBN 0-444-52166-6
- ^ Beck, Uwe; Löser, Eckhard (2011). "Chlorinated Benzenes and Other Nucleus-Chlorinated Aromatic Hydrocarbons". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . doi :10.1002/14356007.o06_o03. ISBN 978-3527306732.
- ^ الكيمياء العضوية بقلم جوناثان كلايدن، نيك جريفز، ستيوارت وارن، مطبعة جامعة أكسفورد
- ^ إدوارد ر. أتكينسون، دونالد م. مورفي، وجيمس إي. لوفكين (1951). " dl -4,4′,6,6′-Tetrachlorodiphenic Acid". التركيبات العضوية . 31 : 96. doi :10.15227/orgsyn.031.0096
{{cite journal}}:CS1 maint: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( الرابط ). - ^ جرينوود، نورمان ن .؛ إيرنشو، آلان (1997). كيمياء العناصر (الطبعة الثانية). باتروورث-هاينمان . رقم ISBN 978-0-08-037941-8.
