UGLJIKOVODICI I ALKIL HALIDI

Doc.dr.sc.Jasminka GiacomettiPredmet: KemijaRijeka, 2005.

Podjela ugljikovodikaUGLJIKOVODICI

ZASIĆENI

NEZASIĆENI

AROMATSKI

HETEROCIKLIČKI

Alkani Cikloalkani

Alkeni Alkini Cikloalkeni

Benzen i derivati benzena Kondenzirani aromatski ugljikovodici i derivati

Alkani

Opća formula: CnH2n+2sp3 hidridizacijaSupstitucija, oksidacija, lančane reakcijeNepolarnost

Alkani – fizička svojstva

plinovi

tekućine

krutine

Povećanjem broja C-atoma alkani iz plinovitog prelaze u tekuće i kruto agregatno stanje

Alkani – fizička svojstva

• Povećanjem broja C-atoma povećava se vrelište alkana, a povećanjem razgranatosti izomera alkana snižava se vrelište alkana.

• Svi su netopljivi u vodi, ali su topljivi u organskim otapalima,topljivost se smanjuje povećanjem broja C-atoma.

• Gustoća se povećava povećanjem broja C-atoma (ali svi su niže gustoće od vode).

Konstitucijski ili strukturni izomeriCH3

CH2CH2

CH2CH3

Tv=36,1oC Broj C-atoma Broj izomera

1 1

2 1

3 1

4 2

5 3

6 5

7 9

8 18

9 35

CH3

CH2 CH3

CH3 Tv=27,9 oC

H3C CH3

CH3

CH3

Tv=9,5oC

Alkani – homologni niz Broj C-atomaCnH2n+2

Ime alkana- an

Broj C-atomaCnH2n+1

Ime radikalaalkana, -il

CH4 Metan CH3● Metil

C2H6 Etan C2H5● Etil

C3H8 Propan C3H7● Propil

C4H10 Butan C4H9● Butil

C5H12 Pentan C5H11● Pentil

C6H14 Heksan C6H13● Heksil

C7H16 Heptan C7H15● Heptil

C8H18 Oktan C8H17● Oktil

C9H20 Nonan C9H19● Nonil

C10H22 Dekan C10H21● Decil

Alkani – izomeri radikala alkana

Prefiksi "sec" i "terc" odnose se na red C-atoma na kojemu je vezan supstituent. "R" se odnosi na bilo koju alkilnu skupinu. Red C-atoma obzirom na vezani R jeslijedeći:

H

HH

R

H

HR

R

R

RR

R

H

RR

R

Primarni C-atom (1o)vezan sa još jednim C-atomom

Sekundarni C-atom (2o)vezan sa još dva C-atoma

Kvarterni C-atom (4o)vezan sa još četiri C-atoma

Tercijarni C-atom (3o)vezan sa još tri C-atoma

Dobivanje alkana

1. Hidrogeniranje

C C + H2

C C

H H

C C

C C

H H

+ H2

H H

H H

Pt/r.t.

Pt/r.t.Ni/140oC

Ni/140oC

2. Dekarboksilacija. Uvijek se koristi smjesa NaOH + CaO umjesto NaOH.

R C O

O

Na (s) + NaOH(s) RH + Na2CO3

3. Redukcija alkil halida

4. Wurtz-ova reakcija

RX + Na + XR RR + NaX

• Kolbe-ova elektrolitička metoda (redukcija karboksilata)

Reakcije alkana1. Gorenje (oksidacija)

2. Supstitucija (halogeniranje) CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl

u.v.

u.v., Cl2

CH2Cl2

CHCl3

CCl4

u.v., Cl2

u.v., Cl2

+ HCl

+ HCl

+ HCl

Alkil halid

Cikloalkani – CnH2n

Prstenasti zasićeni ugljikovodicicis/trans stereoizomeri

Cis – supstituenti su sa iste strane na prstenuTrans - supstituenti su sa suprotne strane na prstenu

Fizička svojstva

Više vrelište, talište i gustoće nego ravnolančasti alkaniPovećano međudjelovanje simetričnih, cikličkih molekula

Ideani kut veze C-C je 109.5o (tetraedarski kut).Ciklički spojevi odstupaju od idealnog kuta veze (ciklopropan 60o, ciklobutan 90o)∆Ho

izgaranja veća je u odnosu na alkane istog broja C-atoma – stabilniji

Ciklopropan 60o 27.6 kcal/molCiklobutan 90o 26.3 kcal/molCiklopentan 108o 6.5 kcal/mol

Cikloalkani - stabilnost

CiklopentanCiklopropan

Ciklobutan Cikloheksan

interkonvezija

Prirodni karbociklički spojevi

Steroidi – prsten sastavljen od C30 (kolesterol, steroidni hormoni)

Steroidi

Svi steroidi sadrže tetraciklični sustav prstena. Mnogi hormoni su steroidi. Hormoni su kemijski glasnici.

Androgeni: muški spolni hormoni

AndrosteroneTestosteroneO

HOH

H

H3 C H

H

H3 C H3 C

H

HH3 C

H

O

HO

Estrogens: ženski spolni hormoni

Progesterone Estradiol

H3 C

H

HH3 C

H

C= OH

O

CH3

OH

HO

H

H

H

H3 C

AlkeniOpća formula: CnH2n (konstitucijski izomeri cikloalkana)sp2 hidridizacija, 1 σ i 1 π vezaAdicija na π vezu, polimerizacija

propalen

propen

1,3-butadien

buten

Alkeni – homologni niz

Broj C-atomaCnH2n

Ime alkena- en

Broj C-atomaCnH2n-1

Ime radikalaalkena, - il

C2H4 Eten C2H3● Vinil (Etenil)C3H6 Propen C3H5● PropenilC4H8 Buten C4H7● ButenilC5H10 Penten C5H9● PentenilC6H12 Heksen C6H11● HeksenilC7H14 Hepten C7H13● HeptenilC8H16 Okten C8H15● OktenilC9H18 Nonen C9H17● NonenilC10H20 Decen C10H19● Decenil

Alkeni – geometrijska izomerija

“Z”“zusammen”

“E”“entgegen”

∆HΘizgaranja= - 2685,5 kJ/mol ∆HΘ

izgaranja= - 2682,2 kJ/mol

Alkeni – reakcije1. Dehidratacija i dehidrohalogeniranje – dobivanje alkena

2. Adicija

3. Oksidacija

4. Polimerizacija

C C + X Y C C

X Y

Adicija

Eliminacija

Alkeni – reakcije dobivanja

1. Dehidrohalogeniranje alkilnih halida

H

H H

X

HH

C CH H

H H

baza

2. Dehidratacija alkohola

H

H OH

H

HH

C CH H

H H

H+, grijanje+ H2O

Alkeni – reakcije adicije1. Hidrohalogeniranje alkena (adicija HX; gdje je X=Cl, Br ili I)

C CHX / eter

H

H X

H

HH

Markovnikovo pravilo(Cis-)

C C

H

H H

HH Br H C C

H

H

H

HBr -

H C C

H

H

H

H

Br

karbokation

HH

HCl

HH

BrH

H

H

HH

HOSO3H

HH

HI

H2SO4

HIHBr

HCl

Markovnikovo pravilo- vodik se veže na C-atom s većim brojem vodika

Elektrofil – NukleofilH – ClH – BrH – I

H – OSO3HH – OH2

+

Cl – ClCl – OHRS – Cl

Hg – (OAc)2R2B - H

2. Halogeniranje alkena (adicija X2; gdje je X=Cl, Br ili I)

C CX2 / CH2Cl2

H

X H

X

HH

3. Nastajanje halogenhidrina

(trans-)

Bromonijum ionmeđuprodukt

+ HXC CX2 / H2O

H

X H

OH

HH

(trans-)

4. Adicija vode oksimerkuriranjemMarkovnikovo pravilo

C C1. Hg(OAc)2, H2O/THF

H

HO H

H

HH2. NaBH4

(cis-)

5. Adicija vode hidroboriranjem/oksidacijom

C C1. BH3, THF

H

H OH

H

HH2. H2O2, OH-

Antimarkovnikovo pravilo

(cis-)

Markovnikovo pravilo(cis-)

Antimarkovnikovo pravilo(cis-)

6. Adicija karbena na alkene i dobivanje ciklopropana (epoksidacija)

C C + CHCl3KOH

C C

C

ClCl

C C + CH2l2Zn(Cu)

C C

C

HH

eter

7. Adicija vodika (hidrogeniranje)

C CH2, katalizator

H

H H

H

HH

Alkeni – reakcije oksidacije

1. Hidroksilacija alkena (oksidacija)

C C1. OsO4

H

HO OH

H

HH2. NaHSO3, H2O

2. Reakcija oksidacije s KMnO4 u kiselom

C C1. KMnO4/H

+

C O CO+R

R

R

R

R R

R R

C C1. KMnO4/H

+

C O +OH

R

H H

R HCO2

3. Oksidacija ozonom, uz Zn i octenu kiselinu

C C1. O3

2. Zn/H+C O CO+

CH3

HH3C

H3CA

1) O

3/CH

Cl 3

2) Z

n

OH3C

H3C

O CCH3

H+

CH2

HH3C

H3CB

1) O

3/CH

Cl 3

2) Z

nCH3

HH2C

H3CC

1) O

3/CH

Cl 3

2) Z

nH3C

H3CO

H

O CH

H+

OH

H

O C

CH3

CH2

CH3

+

Red

ukci

ja

Red

ukci

ja

Red

ukci

ja

Alkeni – reakcije polimerizacije

Dieni i polieni - razvrstavanje1,2 dieni – kumulirane dvostruke veze

CH2 C CH2

propadien, alen

1,3 dieni – konjugirane dvostruke veze

CH2 C CH CH2

CH3

2-metil- 1,3-butadien ili izopren

Izolirane dvostruke veze

CH2 CH CH2 CH CH2

1,4-pentadien

Dieni - reakcijeElektrofilna adicija

CH2 CH CH CH2 H2C CH CH CH2δ+ δ−

Br2 H2C CH CH CH2

Br Br1,4-dibrom-2-buten

CH2=CH-CH=CH2 + HBr → CH3CHBr-CH=CH2 + CH3CH=CHCH2Br

Reakcijska temperatura

1,2 adicija 1,4 adicija

0 º C 70% 30%

40 º C 15% 85%

1,3-butadien stabilizacija

Terpeni sadrže više od 5 C-atoma, sastoje se od 5 C-atoma izoprenskih jedinica.Terpeni koji sadrže kisik zovu se terpenoidi.Terpeni (u biljkama): 10 (monoterpeni), 15, 20 (diterpeni), 30(triterpeni), 40 (tetraterpeni), politerpeni

CH3

CCHH2C

CH2

izopren

Terpeni

Izopren (2-metil-1,3-butadien) izgrađuje mnoge prirodne spojeve biljnog i životinjskog porijekla. Eterična ulja sadrže terpen koji je izgrađen od izoprenskih jedinica međusobno polimeriziranih po izoprenskom pravilu.

CH3

CCH2H2C

CH2CH2

CHCH2

CH3

CH2OH

terpen

OH

CH3

CH3CH3CH3 CH3

α-tokoferol

limonen

geraniol

Proces vidaKonjugirani dieni su receptori svjetla tijekom procesa vida.

Cis-Trans-

Trans-Cis-

AlkiniOpća formula: CnH2n-2 (konstitucijski izomeri alkadiena)sp hidridizacija, 1 σ i 2 π vezeAdicija na π vezu, polimerizacija, supstitucija

π- veza

π- veza

σ- veza

σ- veza

Alkini – homologni niz

Broj C-atomaCnH2n-2

Ime alkena- in

Broj C-atomaCnH2n-3

Ime radikalaalkina, - il

C2H2 Etin C2H● Etinil

C3H4 Propin C3H3● Propinil

C4H6 Butin C4H5● Butinil

C5H8 Pentin C5H7● Pentinil

C6H10 Heksin C6H9● Heksinil

C7H12 Heptin C7H11● Heptinil

C8H14 Oktin C8H13● Oktinil

C9H16 Nonin C9H15● Noninil

C10H18 Decin C10H17● Decinil

Alkini – reakcije1. Dehalogeniranje i dehidrohalogeniranje – eliminacija

2. Adicija

3. Oksidacija

4. Supstitucija

5. Polimerizacija

Alkini – reakcije dobivanja1. Dehidrohalogeniranje vicinalnih dihalida

2. Alkiliranje acetilid iona

3. Iz kalcijevog karbida

4. Reakcijom metalnih alkinida primarnim alkil halidima

C C

H H

Br Br

R'R2 KOH/alk.

ili 2 NaNH2, NH3C C R'R + 2 H2O + 2 KBr

C C

H Br

R'RKOH/alk.

ili NaNH2, NH3C C R'R + H2O + KBr

NaNH2C C HH C C- Na+HRCH2Br

C C CH2RH

acetilen terminalni alkin

NaNH2C C HR C C- Na+RR'CH2Br

C C CH2R'H

terminalni alkin interni alkin

Alkini – reakcije adicije1. Halogeniranje

Drugi korak je spori, ako se uzme 1 mol HX, nastaju haloalkani.

C CR

H

X

R+ H X

C CR R

H

H

X

C CR R

H

H

X

+

+

(I)

(II)

:

C CR R

H

H

X +

2. Hidrohalogeniranje

C CR R'X2

CH2Cl2C C

X

R'X

R

X2

CH2Cl2C C

X X

XX

R'R

C CR HHX

eter C C

H

HX

R

HX

eter C C

X H

HX

HR

3. Hidratacija

C CR RNi / 140 C

Pt / r.t.

oC CR R

H

H

H

H

+ H22

4. Hidrogenacija

Alkini – reakcije supstitucije

C CR Ag+ + H+ C CR H ++ Ag

1. Nastajanje derivata teških metala

Acetilidi su eksplozivni kad su suhi, u reakciji s konc. HCl ponovo se dobiva alkin.

Benzen i aromatičnost

CH

O

CH3

Kondenzirani aromatski ugljikovodici

Reakcije benzena1. Elektrofilna aromatska supstitucija benzena

H CR

O

R

SO3H

NO2

X

Reakcije benzena

Vrsta reakcije Jednadžba reakcije Elektrofil E(+)

Halogeniranje C6H6 + Cl2, ∆, FeCl3 (kat.)↔

C6H5Cl + HClKlorbenzen

Cl(+) ili Br(+)

Nitriranje: C6H6 + HNO3, ∆, H2SO4(kat.)↔

C6H5NO2 + H2ONitrobenzen

NO2(+)

Sulfoniranje: C6H6 + H2SO4 + SO3, ∆↔

C6H5SO3H + H2OBenzensulfonska kiselina

SO3H(+)

Alkiliranje:Friedel-Crafts

C6H6 + R-Cl, ∆, AlCl3 (kat.)↔

C6H5-R + HClAren

R(+)

Aciliranje:Friedel-Crafts

C6H6 + RCOCl, ∆, AlCl3 (kat.)↔

C6H5COR + HClAril keton

RCO(+)

Mehanizam reakcije elektrofilne supstitucije benzena

C C

H

H H

HH Cl

C C

H

H H

H

H

Cl

C C

Cl

H H

H

HH

Alken Karbokation meduprodukt Adicijski produkt

+ Br Brδ+ δ− FeBr3 Br3 Fe Br Br

δ− δ+

Brom

(slabi elektrofil)

Polarizirani brom

(jaki elektrofil)

Br Br+

HBr

HBr

HBr

Mehanizam elektrofilne aromatske supstitucije prati nastajanje međuprodukta karbokationa, kao što je SN1 i E1 mehanizam kod alkilnih halida i Brønsted-ove kiseline kod adicije na alkene. Već nastali karbokation može reagirati na slijedeće načine:

1. Kation se može vezati za nukleofil i dati supstitucijski ili adicijski produkt.2. Kation može prenijeti proton na bazu, dajući produkt koji ima dvostruku vezu.3. Kation se može premijestiti na stabilniji karbokation i reagirati kao pod 1 ili 2

SN1 i E1 su modeli reakcija pod 1 i 2. Ako je nastali karbokation (benzenium ion)nestabilan stabilizirat će se rezonancijom pa je pa će reakcija 2 biti energetski povoljnija (supstitucija)

Mehanizam halogeniranja

Br Br+

HBr

FeBr4-

Nearomatski karbokation

sporo brzoBr

+ HBr + FeBr3

Mehanizam nitriranja

O N+

O-

OH

+ H2SO4O+

H

H

N+O

O-H2O + N+

O

ODušicna kiselina Nitronijum ion

N+ OO

HN+ O-

O

OH2

N+O-

O

H3O++

Nitrobenzen

Mehanizam sulfoniranja

Mehanizam alkiliranja

+ H2SO4

Sumporov trioksid

HS+

O-O

O HS+

O-O

O H

Benzensulfonska kiselina

S+

O

-O

O

S+

O

O

O

H

+ HSO4-

S+O

O

O

H

Baza

HCH

CH3

CH3

AlCl4-sporo brzo

CHCH3

CH3

+ HCl + AlCl3

CH3 CH CH3

Cl

+ AlCl3 CH3 CH CH3 AlCl4-

CH3 CH CH3

Supstituenti – induktivni efekt

D = Skupina koja daje

elektron (orto/para-položaj)

W = Skupina koja prima

(akceptira) elektron (meta-

položaj)

2. Oksidacija alkilbenzena

CH3

CH3

O2

COOH

COOH

p-ksilen Tereftalna kiselina

3. Nukleofilna supstitucija alkilbenzena

4. Eliminacija nukleofila sa alkilbenzena

5. Adicija na benzen

OH

OH

OH

OH

O

OH

OH

OH

OH

OH

OH

OH

Cl

Cl

Cl

Cl

Cl

Cl

H2

Ni, kat.

katehol dienol

H2

Ni, kat.

rezorcinol dienol

cikloheksan-1,2-dionmono-enol

cikloheksan-1,3-dionmono-enol

3 Cl2

hν9 stereoizomera7 mezo- i 1 par enentiomera

PRSTENASTI SUSTAVI1. KARBICIKLIČKI ZASIĆENI

ciklopentan cikloheksan

2. NEZASIĆENI I AROMATSKI

ciklopentadienbenzen inden

naftalen

2. NEZASIĆENI I AROMATSKI

MonocikličkiBicikličkiTriciklički

Heterociklički prsten

O, N, S 3, 4, 5, 6, 7, 8

Element Prefiks

KisikDušikSumpor

OksaAzaTio

2. NEZASIĆENI I AROMATSKI

Tročlani heterociklički prstenKisik Dušik

EpoksidVisoka napetost u prstenu Visoka napetost u prstenu

C

O

C

Oksiran

C

NH

C

Aziridin

Četveročlani heterocikličiki prsten

β-laktam

Nalazi se u antibioticima penicilinu i cefalosporinu

Peteročlani heterociklički prsten

Kisik Dušik Sumpor

Furan = aromatskiTetrahidrofuran =nearomatski

Pirol = aromatskiPirolidin =nearomatski + baza

Tiofen = aromatskiTetrahidrotiofen =nearomatski

Pirol Pirolidin Tiofen TetrahidrotiofenFuran Tetrahidrofuran

pirol

NHNH

N, O, S – imaju sp2 hibridizaciju sa parom Π-elektronaSvaki C-atom pomaže sp2 hibridiziranim orbitalama pri stvaranju 3 σ-veze, dok nehibridizirani elektron iz p orbitale stvara Π-vezu. Kisik koristi samo dvije sp2 hibridizirane orbitale za stvaranje σ-veze, dok je treća izvan prstena.

NH

NH NH

Aromatska stabilizacija je manja nego kod benzena, pa su uslijed nastajanja naboja kod rezonantne strukture, vrlo reaktivni pri elektrofilnoj aromatskoj supstituciji.

O

- heterociklički spojevi sa kisikom

furan

Derivati furana - fruktoza

OH

OH HH OHH OH

O

OH

1,3,4,5,6-pentahidroksiheksan-2-on

fruktoza

O

OHH

OH

OH

HH

OH OH

α-D-Fruktofuranoza

OH

OH

OH

OH

OOH

- heterociklički spojevi sa sumporom

S S

O

S

O Otiofen

sulfoksidsulfon

SNH

NHOH O

H

H

O Biotin (vitamin H) - faktor rasta

Peteročlani heterociklički prsten sa dva ili više heteroatoma- kisik i dušik

Oksazol1,3-oksazol

Izooksazol1,2-oksazol 2-oksazolin Oksazolidin

- dušik i dušik

Imidazol Pirazol1,3-diazol 1,2-diazol

2-Imidazolin Imidazolidin

DERIVATI PIRAZOLA

NN

OCH3

(CH3)N CH3

C6H5

AMINOPIRIN

NN

OCH3

CH3

C6H5

ANTIPIRIN

DERIVATI IMIDAZOLA AminokiselinePurin kondenziran sa pirimidinom

N

NH

CH2CHHOOCNH2

HISTIDIN

CO2N

NH

CH2H2CNH2

HISTAMIN

Aminokiselina Biogeni amin

Dušik i sumpor 1,3-tiazol

Kompleks peteročlanih heterocikličkih prstena

1,3,4-tiadizolHidantoinS-triazol

Oksazolidin-2-on Oksazolidin-2,4-dion

S

NNH2

SO2 NHS

Ntiazol

sulfatiazol

DERIVATI TIAZOLA

N

N

NH2

CH3

N+

S

CH3

OH

Cl-

NH

CO

R

CH HC

C NH

S

CHCOOH

CCH3

CH3B A

O

- SULFONAMIDI- VITAMIN B1- PENICILIN Tiamin klorid

PenicilinA- tiazolski prstenB-laktamski prsten

Šesteročlani heterociklički prsten- dušik

N

H OH

N

Piridin Piperidin

N N

O

OH

PIRIDIN NIKOTINSKA KISELINA

Derivati piridina

- sastavni dio koenzima NAD, vitamina B6- lijekovi

N

O

NH2

AMID NIKOTINSKE KISELINE

vitamin B3, dio NAD, NADP

N

CHO

CH3

CH3

HOH2C

PIRIDOKSAL

vitamin B6

N

O

N(C2H5)2

KARDIAMIN

podražaj centra za disanje

Derivati pirana

O

OHH

HH

OHOH

H OH

H

OH

CHOHH

H

OHOH

H OH

OHOH

O O

α-PIRAN γ-PIRAN glukoza piranoza

Obenzpiran

O

OH

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3CH3

CH3α-tokoferol (vitamin E)-rast i reprodukcija

Šesteročlani heterociklički prsten sa dva heteroatoma

- dušik i dušik

Pirimidini-IPiridazin Pirimidin Pirazin1,2-diazin 1,3-diazin 1,4-diazin

NH

NH

O

ONH

NH

O

Ouracil timin

N

NH

NH2

Ocitozin

NH

NH

O

O

R

NH

NH

OH

OH

R

keto enol

12

3

Barbiturna kiselina Barbiturati

- pirimidini-II

Trioksi Dioksi Dihidroksi Trihidroksi

Zasićeni šesteročlani heterociklički prsten

Piperazin Morfolin

Biciklički heterocikli: petero- + šesteročlani prsten

- 1 dušik

Indol IzoindolBenzo[b]pirol Benzo[c]pirol

- dva heteroatoma

Benzoimidazol Benzoksazol Benzotiazol

- četiri heteroatoma

Adenin Gvanin Ksantin6-aminopurin 2-amino- 2,6-purindion

6-hidroksipurin

- biciklički heterocikli: šesteročlani + šesteročlani prsten

Kinolin Izokinolin

Jedan dušik

1 kisik 2 ili više dušika

Kumarin Kinazolin Pterin

PTERINSKE BAZE

- kondenzacija piridina i pirazinaN

N

N

N

Derivati pterinskih baza - folna kiselina - koenzimi

N

N

N

NN N

NNH

O

O

OHOHOH

OH

CH3

CH3

HHHHH

N

NH

N

N

NHO

O

O

NH2

NHO OH

OH

Riboflavinvitamin B2(dimetilizoaloksazin)

Flavin

Folna kiselinavitamin M

N

Co+

N

N

N

NN

O

PN

OO-

OO

NH

O

O

O

O

OH

O

O

O

CH3

CH3

CH3

CH3

NH2

NH2

NH2

CH3

NH2

NH2

NH2

CH3CH3

CH3

OH

CH3

CH3

CH3

HH

H

H

Vitamin B12

DNA i RNA bazePURINI PIRIMIDINI

N

NH

NH2

O

N

N NH

N

NH2 Adenin (A) Citozin (C)

NH

NH

O

O

HN

N NH

N

O

H2N

Gvanin (G) Timin (T)

NH

NH

O

O

Uracil (U)

Nukleozid - Baza + šećer

Vodikova veza

N

NN

N

NH2

O

HOH

HHHH

HO

NH

N

N

O

NH2N

O

HOH

HHHH

HO

Adenin (A) Guanin (G)

O

HOH

HHHH

HO

N

NH

O

O

O

HOH

HHHH

HO

N

N

NH2

O

Timin (T) Citozin (C)

Alkil-(aril-) halidi ili alkil-(aril-) halogenidi

R – X alkilhalogenidi

Ar – X arilhalogenidi

H CH

X

H

+ Nu H CH

Nu

H

+ X

C C

H

HH

HH

X

Nu

C CH H

H H+ Nu - H + X

Supstitucija

Eliminacija

Halometani Duljina veze(ppm)

Jakost veze(kcal/mol)

Dipolni moment

(D)

CH3F 139 108 1.85

CH3Cl 178 84 1.87

CH3Br 193 70 1.81

CH3I 214 56 1.62

Alkil halidi imaju više vrelište od odgovarajućih alkana (imaju veću molekulsku težinu), teško su topljivi u vodi jer ne stvaraju vodikove veze.Vrlo su reaktivni.

Dobivanje1. Hidrohalogeniranjem alkena

C C

H

H H

HH Br H C C

H

H

H

HBr -

H C C

H

H

H

H

Br

karbokation

2. Iz alkohola

a. Nukleofilna supstitucija alkohola s HX

CH3 CCH3

OH

CH3

HXCH3 C

CH3

Cl

CH3

b. Nukleofilna supstitucija 1o i 2o alkohola s SOCl2

CH3 CH

OH

H

SOCl2 CH3 CH

Cl

H

c. Nukleofilna supstitucija 1o i 2o alkohola s PBr3

CH3 CH

OH

H

PBr3 CH3 CH

Br

H

CH3 CCH3

Br

CH3

CH3 CCH3

H2C

CH3

Br

CH3 CH

Br

CH3

CH3 CH

Br

H

H CH

Br

H

Tercijarni Neopentil Sekundarni Primarni Metilni

SN2 reaktivnostNisko reaktivni Visoko reaktivni

CH3 CCH3

Br

CH3

CH3 CH

Br

CH3

CH3 CH

Br

H

H CH

Br

H

Tercijarni Sekundarni Primarni Metilni

SN1 reaktivnost Nisko reaktivniVisoko reaktivni

Reakcije alkilhalida s reducirajućim metalima

R3C-X + 2Li → R3C-Li + LiX Alkil litijev reagens

R3C-X + Mg → R3C-MgX Gringard-ov reagens

Alkilhalidi - polihalogen derivati

Cl HC

Cl

Cl

+ 1/2 O2 CH O

Cl

Cl

kloroform fozgen

CHBr3 (bromoform) – lijek protiv hripavcaCHI3 (jodoform) – antiseptikClF2CCF2Cl – freon 114F3C-CHBr2 – halotan, anestetik

Cl Cl p-diklorbenzen (insekticid)

Cl CH

CCl3

Cl p,p –diklor-difenil-trikloretan (insekticid) ili DDT

Alikilhalidi - bojni otrovi

C O

OH

OH

O C

Cl

Cl

Ugljična kiselina Diklorid ugljične kiseline (fozgen)

OCH2

CH2 CH2 Cl

CH2 Cl

klorno vapnoS

CH2

CH2 CH2 Cl

CH2 ClS

CH2

CH2 CH2 Cl

CH2 ClO

O

2,2-dikloretil eter ili β,β-dikloretil eter

Iperitotrovan

sulfanijeva solneotrovan

Dekontaminacija

N

CH2

CH2 CH2 Cl

CH2 Cl

CH2 CH2 Cl N

CH2 CH2 Cl

CH2 CH2 Cl

CH3

CH3 P

O

F

O C

CH3

CH3

CH3N P

O

NC

OC2H5

CH3

CH3

Me P

O

F

O CC(CH3)3

CH3

N-iperit (plikavac) Citostatik

Sarin Tabun Soman

P

OC2H5

OC2H5

OC6H4NO2

S P

OCH3

OCH3

CH(OH)CCl3

O

Paration Klorovos

Reakcije supstitucije u živom organizmu

OH

OH HC

CH2

OH

H2N

+O

CH2

OHOH

N N

NN

NH2

H2N HC

COOH

CH2 CH2

S

H3C

NorepinefrinS-adenozil metionin

SN2OH

OH HC

CH2

OH

NH

CH3Adrenalin +

OCH2

OHOH

N N

NN

NH2

H2N HC

COOH

CH2 CH2

S

Transmetiliranje