• vznikají nahrazením jednoho nebo více atomů vodíku za halogen ($-X$)
    • obecný vzorec: $R-X$
  • alkylhalogenid
    • halogen je vázán na uhlíkový řetězec
  • arylhalogenid

Nomenklatura halogenderivátů

Substituční název

  • název se skládá z prefixu podle halogenu (fluor-, chlor-,brom-, jod-) a názvu uhlovodíku
  • prefixy se řadí podle abecedy
  • případně se přidává násobící předpona
  • např.:
    • $CH_2Cl-CH_2Cl$ - 1,2-dichlorethan
    • $CH_3-CHBr-CH_2Cl$ - 2-brom-1-chlorpropan

Funkční název

  • název se skládá z názvu alkylu a halogenidu
  • např.:
    • $CH_2=CHCl$ - vinylchlord (ethenylchlorid,chlorethen)
    • $CH_2Br-CH_2Br$ - ethyldibromid (1,2-dibromethan)

Triviální název

  • název je triviální
  • např.: $CHI_3$ - jodoform (trijodmethan, methyltrijodid)

Příprava halogenderivátů

Radikálová substituce

  • slouží pro přípravu primárně chlorderivátů
    • jsou hospodářsky velmi významné
    • bromderiváty jsou méně významné, ale mechanismus reakce je stejný
    • jodace působením elementárního jodu prkaticky neprobíhá
    • fluorace je reakce velmi agresivní
      • uhlíkový řetězec je při ní zničen
      • uvolňuje se fluorovodík a saze a určité množství fluorderivátů
      • musí probíhat v dusíku a přítomnosti katalyzátoru
  • významná je chlorace aromatických uhlovodíků s postraním řetězcem
    • reakce se provádí působením elementárního chloru a ultrafialového záření
    • substituce probíhá zpravidla na uhlíku, který je vázaný k benzenovému kruhu
    • počet atomů chloru vázaných ve vzniklé molekule závisí na dávkování

Elektrofilní substituce

  • u aromatických bez postraního řetězce
  • přítomen je katalyzátor ve formě halogenidů železitých nebo hlinitých
  • probíhá ve třech krocích:
    • Tvorba kationtu $X^+$
      • halogenid interaguje a elementárním halogenem
      • na molekule $X_2$ se vytvoří parciální náboj
        • vazba $X^{\delta^+}-X$ se heterolyticky štěpí
      • vzniká komplex $[MX_4]^-$ a kationt $X^+$
      • $X_2+MX_3\leftrightharpoons{X}^{\delta^+}–X–MX_3^{\delta^-}\leftrightharpoons{X^+}+[MX_4]^-$
    • Tvorba $\sigma$-komplexu
      • vytváří se $\pi$-komplex, který se pomalu přeměňuje na $\sigma$-komplex
      • rychlost reakce je determinována přeměnou na $\sigma$-komplex
      • aromaticita je narušena
    • Odtržení protonu
      • po odtržení protonu $\sigma$-komplex zaniká a vzniká arenhalogenid
      • proton zreaguje s komplexem $[MX_4]^-$ za vzniku halogenovodíku a původního katalyzátoru

Nukleofilní substituce

  • u alkoholů
  • alkoholová skupina odtrhne z molekuly halogenovodíku proton a naváže ho na kyslík
    • kyslík má kladný náboj
  • aniont halogenu potom pomalu nahradí hydrogenalkoholovou skupinu a vzniká halogenderivát a voda

Adice

  • elektrofilní adice
  • radikálová adice

Fyzikální vlastnosti halogenderivátů

  • hustoty a body varu jsou ve srovnání s původními uhlovodíky vyšší
    • rostou s rostoucím protonovým číslem halogenu
  • lehké halogenderiváty jsou plyny, težší kapaliny
  • halogenderiváty s vysokou molekulovou hmotností jsou pevné látky

Chemické vlastnosti halogenderivátů

  • jsou velmi reaktivní
    • vazba $C-X$ je polární
      • polarita vazby roste od jodu k fluoru
      • polarizovatelnost a reaktivita rosto of fluoru k jodu
        • nejreaktivnější jsou jodderiváty
    • nastává -I efekt
    • pokud jsou s halogenem konjugovány $\pi$-elektrony, uplatňuje se +M efekt
  • atom halogenu lze snadno nahradit jiným atomem nebo skupinou
    • snadno probíhá nukleofilní substituce
  • jsou špatně rozpustné ve vodě, ale jsou sami dobrými organickými rozpouštědli
  • alkylhalogenidy jsou mnohem reaktivnější než arylhalogenidy
  • alkylhalogenidy se využívají jako činidla v dalších organický reakcích
  • jsou toxické
    • používají se jako pesticidy nebo zbraně
    • některé vyvolávají narkózu
    • některé jsou karcinogenní

Zástupci

Chloroform

  • trichlormethan
  • je organické rozpuštědlo
  • má silné narkotizační účinky
  • používal se jako anestetikum
    • dnes se už nepoužívá
  • snadno reaguje na vzduchu za vzniku kyseliny chlorovodíkové a karbonylchloridu

Tetrachlormethan

  • je organické rozpouštědlo
  • je karcinogenní
  • používá se v hasicích přístorjích

Ethylchlorid

  • chlorethan
  • je silně těkavý
  • používal se jako lokální anestetikum
    • známí pod názvem kelén
  • po nastříkání na pokožku se rychle vypaří a pokožku znecitliví

Jodoform

  • trijodmethan
  • je to žlutý prášek
  • používá se k desifenkci povrchových ran

Freony

  • jsou to fluorderiváty uhlovodíků, které obsahují ještě jiný halogen
    • nejčastěji chlorfluorderiváty methanu a ethanu
    • např.: $CCl_2F_2$ - difluordichlormethan
  • jsou to nejedovaté nehořlavé a stálé kapaliny
  • používali se jako chldící kapaliny
    • jejich výroba se omezuje a použití zakazuje
  • narušují ozonovou vrstvu atmosféry
    • UV zářením se rozkládají na radikální atomy chloru, které rozkládají ozon
    • to má za následek vyšší pronikání UV záření na povrch
    • to má za následek vyšší výskyt rakoviny kůže

Halothan

  • 2-brom-2-chlor-1,1,1-trifluorethan
  • dnes nejužívanější anestetikum

Tetrafluorethen

  • jeho polymerizací se vyrábí poly(tetrafluorethen) - PPFE (teflon)

Vinylchlorid

  • chlorethan
  • jeho polymerizací se vyrábí poly(vinylchlorid) - PVC

Trichlorethen

  • je výborné rozpouštědlo
  • používá se k chemickému čištění
  • jeho páry jsou toxické

Chloropren

  • 2-chlorbuta-1,3-dien
  • jeho polymerizací vzniká syntetický kaučuk (neopren)

DDT

  • 1,1,1-trichlor-2,2-bis(4-chlorfenyl)ethan
  • je to výborný insekticid
  • používalo se v obrovských množstvích při potírání proti nemocem přenášených hmyzem
  • jeho objevitel, P. Müler získal Nobelovu cenu
  • později se zjistilo, že se v přírodě neodbourává a hromadí se v živých organismech
    • může způsobit nežádoucí genetické účinky
  • ve většině zemí je zakázání
    • v ČSR od roku 1974