6.1: Alkil Halojenürler

Yapısal Özellikler

Alkil halojenürler, bir alkandaki bir veya daha fazla hidrojen atomunun, flor, klor, brom veya iyot gibi bir halojen atomuyla değiştirildiği halojenle ortanık alkanlardır. Bir alkil halojenürdeki karbon atomu, sp³ hibritlenmiş ve tetrahedral bir şekil sergileyen halojen atomuna bağlanır.

Alkil halojenürlerin aksine, bir halojen atomunun, bir karbon-karbon çift bağının (C=C) sp²-hibridize karbon atomuna bağlandığı bileşiklere vinil halojenürler adı verilir. Aril halojenürler ise bir halojen atomunun aromatik bir halkanın sp²-hibritlenmiş bir karbon atomuna bağlandığı bileşiklerdir.

Ayrıca halojeni içeren karbon atomundaki ortanık derecesine bağlı olarak alkil halojenürler birincil, ikincil ve üçüncül alkil halojenürler olarak sınıflandırılır. Halojen atomuna bağlı karbona α-karbon denir. α-karbona bağlı karbon atomuna β-karbon denir. Bitişik karbonlar daha sonra Yunan alfabeleriyle (γ, δ vb.) gösterilir.

İsimlendirme

Alkil halojenürlerin isimlendirilmesinde genel IUPAC organik kimya kurallarına uyulur:

1. En uzun karbon zincirini belirleyin ve adlandırın.
2. Ortanıkları bulun ve adlandırın.
3. En uzun karbon zincirini numaralandırın ve her bir ortanık için bir sayı veya konum belirleyin.
4. Ortanıkları alfabetik sıraya göre birleştirin.

Reaktivite ve Uygulamalar

Alkil halojenürler, boyaların, ilaçların ve sentetik polimerlerin hazırlanmasında çözücü, pestisit ve ara madde olarak görev yapan çok yönlü bileşiklerdir. Alkil halojenürlerin kimyasal reaktivitesi yapısal sınıflandırmaya bağlı olarak farklılık gösterir. Alkil halojenürler, karbon taşıyan bir halojen üzerindeki ortanık derecesine bağlı olarak birincil, ikincil ve üçüncül alkil halojenürler olarak sınıflandırılır.

Ayrıca halojen atomunun elektronegatifliği, alkil halojenürün reaktivitesinde önemli bir rol oynar. İyot dışındaki diğer halojenlerin elektronegatifliği karbondan çok daha yüksektir. Karbon ve halojen atomları arasındaki elektronegatiflik farklılıklarından dolayı atomlar arasındaki kovalent bağ polarize olur; dolayısıyla karbon kısmi pozitif yük, halojen atomu ise kısmi negatif yük taşır. Sonuç olarak halojene bağlı karbon bir elektrofildir.

Periyodik tabloda halojen ailesinde aşağı doğru inildikçe elektronegatiflik azalır; tersine halojen atomunun boyutu artar. Böylece karbon-halojen bağ uzunluğu artarken bağ kuvveti ve polarite flordan iyodine doğru azalarak bağın kırılmasını kolaylaştırır.

Bu faktörlerin dışında, karşılık gelen konjuge bazların veya halojenür anyonlarının göreceli stabilitesi de alkil halojenürün kimyasal yapısını etkiler. Halojenür anyonlarının stabilitesi, hidrohalik asitlerin göreceli asitliklerine göre ölçülebilir. En güçlü hidrohalik asit olan hidrojen iyodürün pK_a'sı -11'dir. Bu, en kararlı konjuge baz olan iyodür iyonu ve bir protona tamamen ayrıştığı anlamına gelir. Bu nedenle iyot mükemmel bir ayrılan gruptur. pK_a'sı 3,2 olan hidroflorik asit dışında, diğer hidrohalik asitlerin pK_a değerleri 0'dan küçüktür, bu da onları mükemmel ayrılan gruplar olan zayıf ve stabilize konjuge bazlara sahip güçlü asitler yapar.

Alkil halojenürler veya haloalkanlar, bir alkil grubu ve bir sp3 hibritleştirilmiş karbona bağlı bir halojen atomundan oluşan organik bileşiklerdir.

Her karbon atomu, halojen atomuna yakınlığı ile tanımlanır. Doğrudan halojene bağlanan karbon "alfa-karbon" olarak adlandırılır; Yanındaki karbona "beta-karbon" denir ve bu böyle devam eder.

Alfa karbon üzerindeki alkil gruplarının sayısına bağlı olarak, alkil halojenürler ayrıca birincil, ikincil ve üçüncül olarak sınıflandırılır.

Alkil halojenürlerin isimlendirilmesi, alkanlarla benzer IUPAC kurallarına uyar. Halojenler ikame ediciler olarak kabul edilir ve floro-, kloro-, bromo- ve iyodo- olarak adlandırılır.

İlk olarak, en uzun zincirdeki karbonları sayın. Burada beş, pentana karşılık gelir. İkinci olarak, ikame edicileri bulun ve adlandırın. Burada bromo-, kloro- ve metildir.

Ardından, ana zinciri numaralandırın ve ikame edicilere mümkün olan en düşük sayıyı veren bir konumlandırıcı atayın. Son olarak, ikame edicileri alfabetik olarak birleştirin. Bu bileşiğe 4-bromo-1-kloro-4-metil pentan denir.

Zincir bir çift bağ içeriyorsa, çift bağın önceliği vardır ve 3-floro-1-büten bileşiğini veren en düşük sayıyı elde eder.

Bir molekül döngüsel, kiral ve birden fazla ikame ediciye sahipse, ikame edicilere de aynı şekilde mümkün olan en düşük lokant atanır ve gruplar alfabetik olarak sıralanır. Stereomerkezler, ismin başında (1R, 2R) -3-butil-1,2-dikloro-5-etilsiklohekzan vererek belirtilmiştir.

Alkil halojenürler, reaktiviteleri nedeniyle sentezlerde yapı taşları olarak kullanılır. 17. gruba inersek, halojenin atom boyutu ve bağ uzunluğu artarken, elektronegatiflik ve bazlık azalır.

Halojenlerin daha yüksek elektronegatifliği, elektron yoğunluğunun bitişik karbondan çekilmesine yol açarak alfa karbonu elektrofilik ve dolayısıyla daha reaktif hale getirir.

Alkil halojenürün reaktivitesi, halojenin eşlenik bazının stabilitesinden daha fazla etkilenir. İyodür, bromür ve klorür, güçlü hidrohalik asitlerinin kararlı ancak zayıf eşlenik bazlarıdır. İstikrarları nedeniyle, daha güçlü bir temel ile daha kolay ikame edilebilirler ve bu da onları iyi bir ayrılma grubu yapar.