4.Bréfi - 4.vika bls. 354-365

Þessi vika hefst á 12. kafla er fjallar um halogenalkana, alkohol, eter og fleira - eða um skautuð tengi í lífrænum efnasamböndum.

12.1. Halocarbons

Halocarbon eða halogenalkanar eru flokkur lífrænna efna sem innihalda halogen tengda kolefniskeðju með samgildum tengjum. Halogenarnir eru klór (chlorine-Cl), flúor (fluorine-F), bróm (bromine-Br) og joð (iodine-I)

Efnaflokkur þessi er fremur sjaldgæfur í náttúrunni en þessi efni má auðveldlega búa til og hafa þau sannarlega sína kosti og galla. Þau eru notuð sem lífræn leysiefni, skordýraeitur, svefnlyf og kælimiðlar. Þið getið fræðst um þetta á blaðsíðu 360-361.

Ef halogen er tengdur við alifatíska keðju nefnist það stundum alkyl halið og ef halogen er tengdur bensenhring kallast það aryl halið.

Nafnareglur:

Halogenarnir koma inn sem forskeyti eins og alkylhóparnir og er raðað í stafrófsröð.

Dæmi:

CH₂Br-CH₂-CH₃ 1-brómoprópan

CH₂I-CHBr-CH₂-CH₂I 2-brómo-1,4-díjoðobutan

Að ofan er: 1,2-díbrómo-4-flúró-3-joðó-2-klórobútan

Eins og þið sjáið þarf að taka fram séu halogenarnir á fyrsta kolefni en að öðru leyti gilda sömu reglur um sem flesta hópa með sem lægst númer. Neðst á blaðsíðu 356 og 357e er að finna nokkur dæmi um nafngiftir. Takið eftir nöfnum í sviga undir heitunum. Þetta eru gömlu nöfnin eða common name. Yfirlit yfir nokkra hliðarhópa er að finna í töflu 12.2 og vil ég að þið vitið hvar þið getið slegið þessu upp. Mér þætti samt vænt um ef þið þekktuð isopropyl og vinyl.

Í Example 12.1 á að finna IUPAC nafn fyrir CH₃CH₂CH₂Cl. Lengsta keðja er própan og númeruð þaðan sem styst er í hliðarhóp gefur 1-klóroprópan, stundum kallað própylklóríð.

Í Example 12.2 er lengsta keðjan 3 kolefnisatóm og út úr kolefni no. 2 standa bæði metylhópur og fluoratóm. Efnið mun því heita 2-fluoro-2-metylprópan. Ekki eru til neinar algildar reglur aðrar en stafrófsröð en stundum eru halogenarnir taldir upp fyrst áður en alkylhóparnir eru taldir upp í nafni. Við notum stafrófsröð.

Leysið Practice excercise 12.1 bls. 359

Í Example 12.3 er byggingaformúla teiknuð út frá nafni, sjá bók.

Leysið Practice excercise 12.2

12.2 Halocarbons from alken

Þessi kafli fjallar um efnahvörf eða um það hvernig hægt er að búa til halogenalkana úr alkenum. Við höfum rætt um að tvítengi og þrítengi væru hvarfgjarnari en venjuleg sigmatengi, eða eintengi, séu óvenju sterk. Þetta gerir það að verkum að alkenar eru mikið notaðir sem byrjunarefni í efnahvörfum.

Þegar alkenar hvarfast opnast venjulega pí tengið og inn á kolefnisatómin tvö bætast tvö ný atóm eða hópar, eitt á sitthvort.

Þetta kallast viðbótarhvörf eða álagningarhvörf (addition reaction).

Við nefnum til sögunnar þrjár megin gerðir álagningarhvarfa:

a)Halogenation, b) hydrohalogenation og c) hydrogenation.

Við a) halogenation er halogensameind eins og Br-Br látin hvarfast við alken og halogenatómin bætast við sitthvort kolefnisatómið þar sem tvítengið var áður.

Við b) hydrohalogenation er sameindin ósamhverf eins og H-Cl og leggst þá klóratómið á annað kolefnistómið og vetnisatómið á hitt kolefnistómið er áður hýsti tvítengið.

Við c) hydrogenation er vetnisatómum (H-H) bætt við þar sem tvítengið var og útkoman er alkan. Þessu er lýst allvel á bls.362-365 og mun ég vísa til þeirra hvarfa.

a) Halogenation er sýnd neðst á bls. 362. Þar hvarfast Brómsameind við tvítengið í eten og myndar 1,2-díbrómoetan.

Þetta efnahvarf er reyndar einkennishvarf fyrir tvítengi og notað til þess að greina tvítengi í efnasamböndum. Þessu er lýst á mynd 12.1. Bróm í lífrænum leysi er brúnt og er hellt út í óþekkt lífrænt efni. Hverfi brúni liturinn þá þýðir það það að brómið hefur hvarfast við tvítengi og efnasambandið óþekkta innihaldi þá tvítengi.

Leysið Practice excercise 12.3

b) Hydrohalogenation er sýnd fyrir miðri síðu 363. Þar hvarfast ósamhverf sameind við tvítengið. Eins og sýnt er hvarfast HCl við eten og myndar klóroetan.

Síðan skulum við skoða hvað gerist ef kolefniskeðjan er svolítið lengri. Ef própen hvarfast við HCl eru möguleikar á 2 myndefnum, 2-klóroprópan og 1-klóroprópan (sjá neðarlega á bls.363.).

CH₃-CH=CH₂ + HCl ® CH₃-CHCl-CH₃ Aðalmyndefni (major)

CH₃-CH=CH₂ + HCl ® CH₃-CH₂-CH₂Cl Aukamyndefni (minor)

Ástæðan fyrir því að það myndast meira af því efra er lýst með reglu Markovnikovs er segir:

Við hydrohalogenation fara vetnisatómin (H-in) á það kolefnisatóm tvítengisins er hefur fleiri vetnisatóm fyrir. (H-in fara þangað sem þau eru flest fyrir á tvítenginu).

Ef við skoðum hvörfin hér að ofan þá sést að H-in fara aðallega á endakolefnið enda eru þar 2 H en aðeins 1H atóm inní keðjunni.

Betri mynd hér að neðan:

major

minor

Bensenhringurinn tekur helst ekki þátt í álagningarhvörfum en tekur frekar þátt í skiptihvörfum (aromatic substitution) þar sem H-atómi á bensenhring er skipt út fyrir t.d. brómatóm (sjá bls. 364 efst.).

Example 12.4 lýsir álagningarhvarfi samkvæmt Markovnikov. Skoðið það.

Leysið Practice excercise 12.4

c) Hydrogenation eða mettun er þegar tvö vetnisatóm leggjast á tvítengið og þau koma sitthvoru megin á kolefnisatómin. Þetta er sýnt á miðri mynd bls. 365. Þetta hvarf tengist smjörlíkisgerð en gengur ekki snuðrulaust fyrir sig heldur þarf hvata (catalyst) eins og platínu eða palladíum til þess að hvarfið gangi.

CH₂=CH₂ + H₂ ® CH₃-CH₃

Takið eftir að í öllum þessum hvörfum rofnar eingöngu pí tengið, sigmatengið er alltaf óhreyft.

Dæmi 12.13 og dæmi 12.15 eru afbragðsæfingadæmi. Gerið þau núna. Í 13 á að rita nöfn eða teikna formúlur en í 15 á að teikna byggingaformúlu myndefna og gefa þeim nafn.

---------------------------------------------------------------------

Skiladæmin eru hér að neðan. Engin vefæfing að þessu sinni.

1. Hvað heita þessi efni.

2. Ljúkið álagningarhvörfunum. Ritið aðal- og aukamyndefnin í þessum efnahvörfum. Sendið mér nöfnin og tilgreinið hvort er hvað