GRUPPI FUNZIONALI ‘’Enrico Fermi’’ 2 – alogenoderivati N. Rainone ©left (2014) GRUPPI FUNZIONALI 2 – alogenoderivati Istituto di Istruzione Superiore ‘’Enrico Fermi’’ Montesarchio (Benevento)

ALOGENODERIVATI A seconda che l'alogeno sia legato a una catena alifatica o ad un anello aromatico (arene), si possono avere: Alogenuri alchilici Alogenuri arilici.

Alogenuri alchilici ALOGENODERIVATI I composti contenenti un atomo di alogeno legato a un carbonio di tipo sp3 si chiamano alogenuri alchilici. La formula generale è: R-X, dove X rappresenta un alogeno, nella fattispecie F, Cl, Br o I R - X : X = F, Cl, Br, I

F CH3 – CH – CH2 – CH3 Alogenuri alchilici ALOGENODERIVATI Il nome IUPAC degli alogenoalcani deriva dal nome del corrispondente alcano. Individua la catena base e numerala a partire dall'estremità che permette di assegnare al sostituente incontrato per primo il numero più basso. F CH3 – CH – CH2 – CH3 1 2 3 4

F CH3 – CH – CH2 – CH3 2-fluorobutano Alogenuri alchilici ALOGENODERIVATI Il nome IUPAC degli alogenoalcani deriva dal nome del corrispondente alcano. Indica gli atomi di alogeno, come sostituenti, mediante i prefissi fluoro- bromo- cloro- iodio- e elencali in ordine alfabetico insieme agli altri sostituenti. Usa un numero che precede il nome dell'alogeno per localizzare ciascun atomo di alogeno presente sulla catena base. F 2-fluorobutano CH3 – CH – CH2 – CH3 1 2 3 4

C H l C H l C H l Alogenuri alchilici Diclorometano Clorometano ALOGENODERIVATI C H l Diclorometano C H l Clorometano C H l Triclorometano Tetraclorometano

Br Br Cl Br CH2 – CH – CH3 CH2 – CH2 – CH – CH3 CH3 CH3 – C – Cl CH3 Alogenuri alchilici ALOGENODERIVATI Br Br Cl Br CH2 – CH – CH3 CH2 – CH2 – CH – CH3 1,2-dibromopropano 3-bromo-1-clorobutano Cl Cl CH3 CH CH CH3 – C – Cl Cl CH CH Cl CH3 CH CH Cl Cl 2-cloro-2-metilpropano esaclorocicloesano

Br Br Cl Br CH2 – CH – CH3 CH2 – CH2 – CH – CH3 CH3 CH3 – C – Cl CH3 Alogenuri alchilici ALOGENODERIVATI Br Br Cl Br CH2 – CH – CH3 CH2 – CH2 – CH – CH3 1,2-dibromopropano 3-bromo-1-clorobutano Cl Cl CH3 CH CH CH3 – C – Cl Cl CH CH Cl CH3 CH CH Cl Cl 2-cloro-2-metilpropano esaclorocicloesano

CH2Cl – CH=CH2 Br2CH – CHBr2 CFCl2 - CH2Cl CF3 - CH2Cl Alogenuri alchilici ALOGENODERIVATI CH2Cl – CH=CH2 Br2CH – CHBr2 3-cloro-1-propene 1,1,2,2-tetrabromoetano CFCl2 - CH2Cl CF3 - CH2Cl 1,1,2-tricloro-1-fluoroetano 2-cloro-1,1,1-trifluoroetano

ClCF2CCl2F CH3-CCH3CH3-CHF-CH2-CH3 CH2 = C = CF – CH2 CH2=CCF3- CH=CH2 Alogenuri alchilici ALOGENODERIVATI ClCF2CCl2F CH3-CCH3CH3-CHF-CH2-CH3 1,2,2-tricloro-1,1,2-trifluoroetano 2,2-dimetil-3-fluoropentano CH2 = C = CF – CH2 CH2=CCF3- CH=CH2 3-fluoro-1,2-butadiene 2-trifluorometil-1,3-butadiene

Alogenuri alchilici ALOGENODERIVATI

il clorometano (CH3Cl) è anche chiamato cloruro di metile; Alogenuri alchilici ALOGENODERIVATI Per gli alogenoderivati più semplici è usata anche la terminologia che li considera derivati dagli acidi alogenidrici. Per esempio: il clorometano (CH3Cl) è anche chiamato cloruro di metile; il bromoetano (CH3–CH2Br) è detto bromuro di etile.

Alogenuri alchilici Gli alogenuri alchilici si possono preparare per: ALOGENODERIVATI Gli alogenuri alchilici si possono preparare per: Alogenazione diretta degli alcani. Ricordiamo che è una reazione di tipo radicalico e può essere anche esplosiva se fatta su alcani a catena corta. L'orientamento dell'alogenazione non può essere controllato. Alogenazione degli alcheni (si ottengono dialogenuri vicinali). Addizione di acidi alogenidrici agli alcheni Sostituzione del gruppo -OH degli alcoli

δ+ δ- Alogenuri alchilici ALOGENODERIVATI Il legame C-X è polarizzato a causa della maggiore elettronegatività degli alogeni rispetto al carbonio. Quindi l’atomo di alogeno possiede una parziale carica negativa (δ-) e l’atomo di carbonio una parziale carica positiva (δ+). δ+ δ-

Principali derivati degli alogenuri alchilici R-X + OH- = R-OH + X- ALOGENODERIVATI Principali derivati degli alogenuri alchilici R-X + OH- = R-OH + X- alcol + CN- R-CN nitrili + H2O + HX + NH3 R-NH2 ammine

Clorofluorocarburi (CFC) Alogenuri alchilici ALOGENODERIVATI Clorofluorocarburi (CFC) Col nome commerciale di freon (marchio registrato dell'azienda chimica DuPont) è identificata una famiglia di composti derivanti dal metano e dall'etano per sostituzione degli atomi di idrogeno con atomi di cloro e fluoro. tetraclorometano (freon 10) C l triclorofluorometano (freon 11) C l F diclorodifluorometano (freon 12) C l F diclorofluorometano (freon 21) C F l H

Alogenuri alchilici ALOGENODERIVATI Gli Stati Uniti e l'Unione Europea dichiararono nel 1989 che avrebbero cessato la produzione dei cinque più comuni CFC entro il 2000, e la decisione venne poi condivisa a Londra nel 1990 da altri 90 paesi, grazie anche alla costituzione di un fondo per sostenere la conversione dai CFC ad altri prodotti. Ulteriori misurazioni di satelliti mostrarono però l'anno dopo che la distruzione dell'ozono procedeva più velocemente di quanto si fosse stimato ed altri paesi si impegnarono a cessare la produzione di CFC entro il 2010. Bisogna comunque tenere presente che il cloro contenuto nei CFC (che è quello che provoca la distruzione delle molecole di ozono) è altamente stabile: si stima infatti che una molecola di cloro possa trasformare in ossigeno 40 000 molecole di ozono.

Alogenuri alchilici ALOGENODERIVATI

Alogenuri arilici ALOGENODERIVATI Gli alogenuri arilici contengono uno o più atomi di alogeno legati all'anello benzenico su carbonio di tipo sp2, cioè a un radicale arilico Ar e hanno formula generale Ar-X. Esempi:

Alogenuri arilici ALOGENODERIVATI

Caratteristiche fisiche Alogenuri arilici ALOGENODERIVATI Caratteristiche fisiche I monoalogenibenzeni sono oli incolori con l’odore caratteristico dei composti aromatici. I loro punti di ebollizione aumentano con il peso molecolare. Gli alogenuri arilici sono sostanze leggermente polari, quasi insolubili in acqua e solubili nei solventi organici.

Alogenuri arilici ALOGENODERIVATI Il clorobenzene è un composto chimico derivante dal benzene, dove un atomo di idrogeno è sostituito da un atomo di cloro. A temperatura ambiente si presenta come un liquido incolore dall'odore caratteristico; è infiammabile.

L'1,2-diclorobenzene è un alogenuro arilico derivato dal benzene. Alogenuri arilici ALOGENODERIVATI L'1,2-diclorobenzene è un alogenuro arilico derivato dal benzene. A temperatura ambiente si presenta come un liquido incolore dall'odore caratteristico. È un composto nocivo, irritante, pericoloso per l'ambiente.

L'1,4-diclorobenzene è un alogenuro arilico derivato dal benzene. Alogenuri arilici ALOGENODERIVATI L'1,4-diclorobenzene è un alogenuro arilico derivato dal benzene. A temperatura ambiente è un solido dall'odore caratteristico che sublima lentamente a temperatura ambiente. È un composto nocivo, irritante, cancerogeno, pericoloso per l'ambiente.

Alogenuri arilici ALOGENODERIVATI L‘esaclorobenzene noto anche come perclorobenzene, si presenta sotto forma di solido bianco ed è insolubile in acqua, poco solubile in etanolo e solubile in solventi apolari quali cloroformio ed etere. era utilizzato come fungicida nel trattamento dei semi ed era anche impiegato come preservante del legno. È stato proibito su scala mondiale dalla Convenzione di Stoccolma sugli inquinanti organici persistenti

Alogenuri arilici ALOGENODERIVATI L'esabromobenzene è generalmente usato come ritardante di fiamma. Viene prodotto dalla sostituzione degli atomi di idrogeno del benzene con atomi di bromo (alogenazione) in presenza di ferro.

Alogenuri arilici ALOGENODERIVATI Il bromobenzene è un composto chimico derivato dal benzene, dove un atomo di idrogeno è stato sostituito con uno di bromo. La sostanza appare come un liquido incolore dall'odore pungente, infiammabile, poco solubile in acqua ma solubile nella maggior parte dei solventi organici come etanolo, etere, cloroformio e benzene. Viene impiegato come additivo per olio motore, come solvente organico o come reagente in diverse sintesi organiche

Alogenuri arilici Perfluorodecalino (C10F18) ALOGENODERIVATI Aumentano la capacità di trasporto dell'ossigeno nel sangue. Viene utilizzato nella sperimentazione della respirazione liquida. click Respirazione in liquido Dal film: The Abyss (1989 – James Cameron)

Reazione di sostituzione nucleofila ALOGENODERIVATI Reattività alogenuri Reazione di sostituzione nucleofila Un nucleofilo con un doppietto elettronico non condiviso prende il posto sul carbonio di un gruppo uscente (l’alogeno) Sn Nu:- + C X C Nu + :X-

Reazione di eliminazione ALOGENODERIVATI Reattività alogenuri Reazione di eliminazione Un nucleofilo con un doppietto elettronico non condiviso reagisce con un idrogeno portando alla formazione di due gruppi uscenti: il composto del nucleofilo con l’idrogeno (in forma protonica) e l’alogeno. E C C C = C + Nu-H + :X- Nu:- + X H

ALOGENODERIVATI Reattività alogenuri Le reazioni di sostituzione ed eliminazione possono avvenire in due modi: Monomolecolari (Sn1 e E1) in cui in un primo stadio lento si rompe il legame tra il carbonio e il gruppo uscente con formazione di un carbocatione. Nel secondo stadio il carbocatione si combina con il nucleofilo. Bimolecolari (Sn2 e E2) processo costituito da un unico stadio in cui il nucleofilo entrante attacca il carbonio recante il gruppo uscente con formazione di un intermedio in cui sia il nucleofilo entrante che il gruppo uscente sono parzialmente legati al carbonio su cui avviene la sostituzione. Successivamente il gruppo uscente con il suo doppietto elettronico si allontana e viene sostituito dal gruppo entrante. In pratica due molecole (substrato e nucleofilo) partecipano CONTEMPORANEAMENTE al passaggio chiave del meccanismo.

Reattività alogenuri Monomolecolari (Sn1 e E1) Bimolecolari (Sn2 e E2) ALOGENODERIVATI Reattività alogenuri Monomolecolari (Sn1 e E1) Bimolecolari (Sn2 e E2) Differenza in termini di cinetica chimica tra le reazioni monomolecolari e bimolecolari

FINE