Применение галогенопроизводных углеводородов кратко

Спасибо! Ваша заявка отправлена, преподаватель свяжется с вами в ближайшее время.

Вы можете также связаться с преподавателем напрямую:

Скопируйте эту ссылку, чтобы разместить результат запроса " " на другом сайте.

Изображение вещества/реакции можно сохранить или скопировать, кликнув по нему правой кнопкой мыши.

Этим вы поможете сделать сайт лучше.

К сожалению, регистрация на сайте пока недоступна.

На сайте есть сноски двух типов:

Подсказки - помогают вспомнить определения терминов или поясняют информацию, которая может быть сложна для начинающего.

Дополнительная информация - такие сноски содержат примечания или уточнения, выходящие за рамки базовой школьной химии, нужны для углубленного изучения.

Галогенпроизводных углеводородов представляют собой химические вещества - продукты замещения в углеводородах одного или более атомов водорода атомами галогенов. В зависимости от генеза углеводородного радикала различают алифатические (ненасыщенные и насыщенные), алициклические (галогеноциклоалканы), ароматические галогенопроизводные углеводороды, которые делятся на галогенарены (субстанции, в которых атом галогена непосредственно связан с ароматическим ядром), и арилалкилгалогениды (субстанции, содержащие атом галогена в боковой цепи).

Таблица. Свойства, применение и физиологическое действие некоторых галогенопроизводных углеводородов

В зависимости от характера радикала, у которого размещен атом галогена, в алифатических рядах различают первичные R-CH2Hal, вторичные RR'CH (Hal) и третичные RR'R''C (Hal) галогенпроизводных углеводородов. Согласно природы атома галогена их разделяют на хлор-, фтор-, бром- и йодпроизводные. По числу атомов галогена в молекуле различают моно-, ди-, три- и полигалогенпроизводные. Галогенпроизводные углеводороды, в которых все атомы водорода в молекуле замещены на галоген, называются пергалогенированные (перхлорированные, перфторированные): СCl3-CCl3 - перхлорэтан, СF2 = CF2 - перфторэтилен.

Физические свойства галогенпроизводных углеводородов зависят от природы атома галогена, строения и состава углеводородного радикала. При обычных условиях это газы (этил, фтористые метил, бутил и пропил, этил хлористый и метил, бромистый этил), другие - жидкости, высшие представители - твердые вещества.

Галогенпроизводные углеводороды - бесцветные вещества. Йодистые соединения приобретают коричневый или красный цвет в результате незначительного разложения под действием света, полийодсоединения - желтые. Ниже галогенпроизводные углеводороды имеют сладковатый запах. Практически не растворяются в воде, в большинстве случаев тяжелее нее, со многими органическими растворителями (диэтиловым эфиром, этанолом и др.) Смешиваются в любых соотношениях, сами используются как растворители (CCl4, CHCl3, CH2Cl2, C2H4Cl2). Температура кипения и плотность галогенпроизводных углеводородов с одинаковым углеводородным скелетом повышаются от фтористых к йодистым; при одинаковом количестве атомов углерода температура кипения ниже у третичных галогеноалканов. С увеличением количества атомов галогена в молекуле температура кипения и плотность повышаются.

Галогенпроизводные углеводороды, содержащие два или три атома галогена у одного атома углерода, имеют более низкие температуры плавления и температуры кипения, плотность, чем аналогичные соединения с тем же количеством атомов галогена при различных атомах углерода.

Химические свойства галогенпроизводных углеводородов определяются поляризуемость связи C-Hal, которая уменьшается в ряду I, Br, Cl, F, и строением органического радикала. Галогенпроизводные углеводороды - один из самых реакционноспособных классов. При взаимодействии галогенпроизводных углеводородов с водой и водными растворами щелочей образуются спирты, с алкоголятами - эфиры, с солями карбоновых кислот - сложные эфиры, с цианидами - нитрилы, с солями азотистой (азотистой кислоты) - нитросоединения, с аммиаком - первичные амины, с аминами - вторичные и третичные амины; при действии Mg или Li в эфире или ТГФ образуются магнийорганические соединения (реактивы Гриньяра) или литийорганические соединения (C2H5MgBr, CH3Li), которые широко используют в органическом синтезе. При гидролизе дигалогенидов R-CHHal2 или R-CHal2R' образуются соответственно альдегиды или кетоны, тригалогенидов RCHal3 - карбоновые кислоты восстановление приводит к образованию алканов. При действии концентрированных или спиртовых растворов щелочей образуются ненасыщенные углеводороды (алкены, алкины) или циклоалканы. Аналогичный процесс происходит при действии металлического Zn в спиртовой среде.

Галогенпроизводные углеводородов добывают прямым галогенирования углеводородов, присоединением галогенов или галогеноводородов к алкенам и алкинов (вицинальных), замещением гидроксильной группы спиртов на галоген. Моногалогенопроизводные вступают в реакцию Вюрца - Фиттига, образуя алканы или арены. Геминальные дигалогенопроизводные добывают из альдегидов или кетонов путем воздействия на них галогенидами фосфора.

Галогенпроизводные углеводороды имеют широкое и разнообразное практическое применение в промышленности и фармации как растворители; исходные вещества для получения лекарственных препаратов. Наличие галогена в алифатических углеводородов значительно влияет на физиологическую активность (таблица). Например, введения хлора в ароматическое ядро приводит к повышению токсичности, а его введение в боковую цепь приводит к возникновению слезоточивых свойств (лакриматор). Фреоны (хладоны) - фторхлоралканы, бесцветные газы или низкокипящие жидкости. За счет специфических свойств используются как хладагент. Фреон-12 (Дифтордихлорметан) - CF2Cl2 - используют как пропеллент в производстве аэрозольных лекарственных препаратов. Перфторуглероды способны растворять и переносить кислород по кровяному руслу, что позволяет использовать их как химическую основу для создания кровезаменителей при больших кровопотерях (перфторан, так называемая голубая кровь). Полигалогенопроизводные применяют как инсектициды (ДДТ, гексахлоран - антиметаболит миоинозиту, который входит в состав липидов). Большинство полигалогенопроизводных - устойчивые, медленно разлагаются в природных условиях, способны накапливаться в живых организмах.

Полезно знать

© VetConsult+, 2015. Все права защищены. Использование любых материалов, размещённых на сайте, разрешается при условии ссылки на ресурс. При копировании либо частичном использовании материалов со страниц сайта обязательно размещать прямую открытую для поисковых систем гиперссылку, расположенную в подзаголовке или в первом абзаце статьи.

Углеводороды - очень большой класс соединений, относящихся к органическим. Они включают в себя несколько основных групп веществ, среди которых практически каждое находит широкое применение в промышленности, быту, природе. Особенное значение имеют галогенопроизводные углеводороды, о которых и пойдет речь в статье. Они имеют не только высокое промышленное значение, но и являются важным сырьем при множестве химических синтезов, получении лекарственных средств и прочих важных соединений. Уделим особое внимание строению их молекул, свойствам и другим особенностям.

Галогенопроизводные углеводороды: общая характеристика

С точки зрения химической науки, к данному классу соединений относятся все те углеводороды, в которых один или несколько атомов водорода замещены на тот или иной галоген. Это очень обширная категория веществ, так как они имеют важное промышленное значение. В течение довольно короткого времени люди научились синтезировать практически все галогенопроизводные углеводородов, применение которых необходимо в медицине, химической отрасли, пищевой промышленности и быту.

Основной метод получения данных соединений - это синтетический путь в лаборатории и промышленности, так как в природе практически ни один из них не встречается. Вследствие наличия атома галогена они обладают высокой реакционной способностью. Это во многом определяет области их применения в химических синтезах как промежуточных продуктов.

Так как представителей галогенопроизводные углеводороды имеют много, принято классифицировать их по разным признакам. В основу ложится как строение цепи и кратность связи, так и различие в атомах галогенов и месте их положения.

Галогенопроизводные углеводородов: классификация

Первый вариант разделения основан на общепринятых принципах, которые применяются для всех органических соединений. Классификация основана на различии в типе углеродной цепи, ее цикличности. По данному признаку выделяют:

• предельные галогенопроизводные углеводороды;
• непредельные;
• ароматические;
• алифатические;
• ациклические.

Следующее разделение основано на виде атома галогена и его количественном содержании в составе молекулы. Так, выделяют:

• монопроизводные;
• дипроизводные;
• три-;
• тетра-;
• пентапроизводные и так далее.

Если говорить о виде галогена, то тогда название подгруппы состоит из двух слов. Например, монохлорпроизводное, трийодпроизводное, тетрабромгалогеналкен и так далее.

Также существует еще один вариант классификации, по которому разделяются преимущественно галогенопроизводные предельных углеводородов. Это номер атома углерода, к которому присоединен галоген. Так, выделяют:

• первичные производные;
• вторичные;
• третичные и так далее.

Каждого конкретного представителя можно ранжировать по всем признакам и определить полное место в системе органических соединений. Так, например, соединение с составом СН₃ - СН₂-СН=СН-CCL₃ можно классифицировать так. Это непредельное алифатическое трихлорпроизводное пентена.

Строение молекулы

Наличие атомов галогена не может не сказаться как на физических и химических свойствах, так и на общих чертах строения молекулы. Общая формула для данного класса соединений имеет вид R-Hal, где R - свободный углеводородный радикал любого строения, а Hal - атом галогена, один или несколько. Связь между углеродом и галогеном сильно поляризована, вследствие чего молекула в целом склонна к двум эффектам:

• отрицательный индуктивный;
• мезомерный положительный.

При этом первый из них выражен значительно сильнее, поэтому атом Hal всегда проявляет свойства электроноакцепторного заместителя.

В остальном все особенности строения молекулы ничем не отличаются от таковых у обычных углеводородов. Свойства объясняются строением цепи и ее разветвленностью, количеством атомов углерода, силой ароматических признаков.

Особого внимания заслуживает номенклатура галогенопроизводных углеводородов. Как правильно следует называть данные соединения? Для этого нужно соблюдать несколько правил.

1. Нумерация цепи начинается с того края, к которому ближе расположен атом галогена. Если же имеется какая-либо кратная связь, то отсчет начинается именно с нее, а не с электроноакцепторного заместителя.
2. Название Hal указывается в префиксе, также следует указывать номер атома углерода, от которого он отходит.
3. Последним шагом дается название основной цепи атомов (либо кольцу).

Пример подобного названия: СН₂=СН-CHCL₂ - 3-дихлорпропен-1.

Также название можно давать и по рациональной номенклатуре. В этом случае произносится наименование радикала, а затем - галогена с суффиксом -ид. Пример: СН₃-СН₂-СН₂Br - пропилбромид.

Как и другие классы органических соединений, галогенопроизводные углеводороды строение имеют особенное. Это позволяет многих представителей обозначать исторически сложившимися названиями. Например, фторотан CF₃CBrClH. Наличие сразу трех галогенов в составе молекулы обеспечивает данному веществу особые свойства. Его применяют в медицине, поэтому чаще пользуются именно исторически сложившимся названием.

Способы синтеза

Способы получения галогенопроизводных углеводородов достаточно разнообразны. Можно выделить пять основных методов синтеза данных соединений в лаборатории и промышленности.

1. Галогенирование обычных углеводородов нормального строения. Общая схема реакции: R-H + Hal₂ → R-Hal + HHal. Особенности протекания процесса заключаются в следующем: с хлором и бромом обязательно нужно ультрафиолетовое облучение, с йодом реакция практически невозможна либо очень медленна. С фтором взаимодействие слишком активное, поэтому использовать данный галоген в чистом виде нельзя. Кроме того, при галогенировании ароматических производных нужно использовать особые катализаторы процесса - кислоты Льюиса. Например, хлорид железа или алюминия.
2. Получение галогенопроизводных углеводородов осуществляется также путем гидрогалогенирования. Однако для этого исходным соединением обязательно должен быть непредельный углеводород. Пример: R=R-R + HHal → R-R-RHal. Чаще всего подобное электрофильное присоединение используется для получения хлорэтилена или винилхлорида, так как это соединение является важным сырьем для промышленных синтезов.
3. Воздействие гидрогалогенов на спирты. Общий вид реакции: R-OH + HHal→R-Hal + H₂O. Особенностью является обязательное наличие катализатора. Примеры ускорителей процесса, которые можно использовать: хлориды фосфора, серы, цинка или железа, серная кислота, раствор хлорида цинка в соляной кислоте - реактив Лукаса.
4. Декарбоксилирование солей кислот при окисляющем агенте. Другое название способа - реакция Бородина-Хунсдиккера. Суть заключается в отщеплении молекулы углекислого газа от серебряных производных карбоновых кислот при воздействии окисляющего агента - галогена. В результате образуются галогенопроизводные углеводородов. Реакции в общем виде выглядят так: R-COOAg + Hal → R-Hal + CO₂ + AgHal.
5. Синтез галоформов. Другими словами, это получение тригалогенпроизводных метана. Самый простой способ их производства - воздействие на ацетон щелочным раствором галогенов. В результате и происходит формирование галоформных молекул. Таким же способом синтезируются в промышленности галогенопроизводные ароматических углеводородов.

Особое внимание следует уделить синтезу непредельных представителей рассматриваемого класса. Основной метод - это воздействие на алкины солями ртути и меди в присутствие галогенов, которое приводит к образованию продукта с двойной связью в цепи.

Галогенопроизводные ароматических углеводородов получаются по реакциям галогенирования аренов или алкиларенов в боковую цепь. Это важные промышленные продукты, так как именно они используются в качестве инсектицидов в сельском хозяйстве.

Физические свойства

Физические свойства галогенопроизводных углеводородов напрямую зависят от строения молекулы. На температуры кипения и плавления, агрегатное состояние влияют количество атомов углерода в цепи и возможные ответвления в боковую часть. Чем их больше, тем показатели становятся выше. В целом можно охарактеризовать физические параметры в нескольких пунктах.

1. Агрегатное состояние: первые низшие представители - газы, последующие до С₁₂ - жидкости, выше - твердые тела.
2. Имеют резкий неприятный специфический запах практически все представители.
3. Очень плохо растворимы в воде, однако сами - отличные растворители. В органических соединениях растворяются очень хорошо.
4. Температуры кипения и плавления увеличиваются с ростом числа атомов углерода в главной цепи.
5. Все соединения, кроме фторпроизводных, тяжелее воды.
6. Чем больше разветвлений в главной цепи, тем ниже температура кипения вещества.

Сложно обозначить множество сходных общих черт, ведь представители сильно различаются по составу и строению. Поэтому лучше приводить значения для каждого конкретного соединения из данного ряда углеводородов.

Химические свойства

Одним из самых важных параметров, который обязательно учитывается в химической промышленности и реакциях синтеза, являются химические свойства галогенопроизводных углеводородов. Они неодинаковы для всех представителей, так как есть ряд причин, обусловливающих различие.

1. Строение углеродной цепи. Проще всего реакции замещения (нуклеофильного типа) происходят у вторичных и третичных галогеналкилов.
2. Вид атома галогена также имеет важное значение. Связь между углеродом и Hal сильно поляризована, что и обеспечивает легкий ее разрыв с высвобождением свободных радикалов. Однако проще всего рвется связь именно между йодом и углеродом, что объясняется закономерным изменением (уменьшением) энергии связи в ряду: F-Cl-Br-I.
3. Наличие ароматического радикала или кратных связей.
4. Строение и разветвленность самого радикала.

В целом лучше всего галогеналкилы вступают в реакции именно нуклеофильного замещения. Ведь на атоме углерода после разрыва связи с галогеном концентрируется частично положительный заряд. Это позволяет радикалу в целом становиться акцептором элетроноотрицательных частиц. Например:

Этим объясняется тот факт, что от галогенпроизводных углеводородов можно перейти практически к любому классу органических соединений, нужно лишь подобрать соответствующий реагент, который предоставит нужную функциональную группу.

В общем можно сказать, что химические свойства галогенопроизводных углеводородов заключаются в способности вступать в следующие взаимодействия.

1. С нуклеофильными частицами разного рода - реакции замещения. В результате могут получиться: спирты, простые и сложные эфиры, нитросоединения, амины, нитрилы, карбоновые кислоты.
2. Реакции элиминирования или дегидрогалогенирования. В результате воздействия спиртового раствора щелочи происходит отщепление молекулы галогеноводорода. Так формируется алкен, низкомолекулярные побочные продукты - соль и вода. Пример реакции: CH₃-CH₂-CH₂-CH₂Br + NaOH _(спирт) →CH₃-CH₂-CH=CH₂ + NaBr + H₂O_. Данные процессы - один из основных способов синтеза важных алкенов. Процесс всегда сопровождается действием высоких температур. нормального строения по методу синтеза Вюрца. Суть реакции заключается в воздействии на галогенозамещенный углеводород (две молекулы) металлическим натрием. Как сильно электроположительный ион, натрий акцептирует атомы галогена из соединения. В результате освободившиеся углеводородные радикалы замыкаются между собой связью, формируя алкан нового строения. Пример: CH₃-CH₂Cl + CH₃-CH₂Cl + 2Na →CH₃-CH₂-CH₂-CH₃ + 2NaCl.
   
3. Синтез гомологов ароматических углеводородов по методу Фриделя-Крафтса. Суть процесса - в воздействии на бензол галогеналкилом в присутствии хлорида алюминия. В результате реакции замещения происходит образование толуола и хлороводорода. В данном случае присутствие катализатора является необходимым. Помимо самого бензола таким способом можно окислять и его гомологи.
4. Получение жидкости Греньяра. Этот реактив представляет собой галогенозамещенный углеводород с ионом магния в составе. Изначально осуществляется воздействие металлическим магнием в эфире на производный галогеналкил. В результате формируется комплексное соединение с общей формулой RMgHal, именуемое реактивом Греньяра.
5. Реакции восстановления до алкана (алкена, арена). Осуществляются при воздействии водородом. В результате формируется углеводород и побочный продукт - галогеноводород. Пример в общем виде: R-Hal + H₂ →R-H + HHal.

Это основные взаимодействия, в которые способны легко вступать галогенпроизводные углеводородов разного строения. Конечно, есть и специфические реакции, которые следует рассматривать для каждого конкретного представителя.

Изомерия молекул

Изомерия галогенопроизводных углеводородов - вполне естественное явление. Ведь известно, что чем больше атомов углерода в цепи, тем выше количество изомерных форм. Кроме того, непредельные представители имеют кратные связи, что также становится причиной появления изомеров.

Можно выделить две основные разновидности данного явления для этого класса соединений.

1. Изомерия углеродного скелета радикала и основной цепи. Сюда же можно отнести и положение кратной связи, если она имеется в молекуле. Как и у простых углеводородов, начиная с третьего представителя можно записывать формулы соединений, имеющих идентичные молекулярные, но различные структурные формульные выражения. Причем, для галогенозамещенных углеводородов количество изомерных форм на порядок выше, чем для соответствующих им алканов (алкенов, алкинов, аренов и так далее).
2. Положение галогена в составе молекулы. Его место в названии указывается цифрой, и даже если меняется всего на единицу, то свойства таких изомеров будут уже совсем различны.

О пространственной изомерии здесь речь не идет, поскольку атомы галогена делают это невозможным. Как и у всех остальных органических соединений, у галогеналкилов изомеры отличаются не только по строению, но и по физическим и химическим характеристикам.

Производные непредельных углеводородов

Подобных соединений, конечно, много. Однако нас интересуют именно галогенопроизводные непредельных углеводородов. Их же можно разделить на три основные группы.

1. Винильные - когда атом Hal располагается непосредственно у атома углерода кратной связи. Пример молекулы: СН₂=CCL_2.
2. С изолированным положением. Атом галогена и кратная связь располагаются в противоположных частях молекулы. Пример: СН₂=СН-СН₂-СН₂-Cl.
3. Аллильные производные - атом галогена расположен к двойной связи через один атом углерода, то есть находится в альфа-положении. Пример: СН₂=СН-СН₂-CL.

Особое значение имеет такое соединение, как хлористый винил СН₂=CHCL. Оно способно к реакциям полимеризации с образованием важных продуктов, таких, как изоляционные материалы, непромокаемые ткани и прочее.

Еще один представитель непредельных галогенпроизводных - хлоропрен. Формула его - СН₂=CCL-СН=СН₂. Это соединение является исходным сырьем для синтеза ценных видов каучука, которые отличаются огнеустойчивостью, долгим сроком службы, плохой проницаемостью для газов.

Тетрафторэтилен (или тефлон) - полимер, который обладает качественными техническими параметрами. Используется для изготовления ценного покрытия технических деталей, посуды, различных приборов. Формула - CF₂=CF₂.

Ароматические углеводороды и их производные

Ароматическими называют те соединения, в состав которых входит бензольное кольцо. Среди них также есть целая группа галогенопроизводных. Можно выделить два основных типа их по строению.

1. Если атом Hal связан непосредственно с ядром, то есть кольцом ароматическим, то тогда соединения принято называть галогенаренами.
2. Атом галогена связан не с кольцом, а с боковой цепью атомов, то есть радикалом, отходящим в боковую ветвь. Такие соединения называются арилалкил галогенидами.

Среди рассматриваемых веществ можно назвать несколько представителей, имеющих наибольшее практическое значение.

1. Гексахлорбензол - С₆Cl₆. С начала XX века использовался как сильный фунгицид, а также инсектицид. Обладает хорошим дезинфицирующим действием, поэтому его применяли для протравки семян перед высевкой. Имеет неприятный запах, жидкость достаточно едкая, прозрачная, может вызывать слезотечение.
2. Бромистый бензил С₆Н₅СН₂Br. Используется в качестве важного реагента при синтезе металлорганических соединений.
3. Хлорбензол С₆Н₅CL. Жидкое бесцветное вещество, обладающее специфическим запахом. Используется при производстве красителей, пестицидов. Является одним из лучших органических растворителей.

Использование в промышленности

Галогенопроизводные углеводородов применение себе в промышленности и химических синтезах находят очень широкое. О непредельных и ароматических представителях мы уже сказали. Теперь обозначим в целом области использования всех соединений подобного ряда.

ГАЛОГЕНОПРОИЗВОДНЫЕ УГЛЕВОДОРОДОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ОБЛАСТИ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Использование средств защиты растений – это необходимая мера, которая применяется в сельском хозяйстве для сохранения урожая. На данный момент значительная часть растений (около 30%) погибает от вредителей и болезней. К сожалению, использование химических средств защиты растений наносит огромный ущерб окружающей среде, именно поэтому их и детальное изучение так важно в наше время.

К одной из групп таких токсикологических веществ, которые подлежат обязательному исследованию, относят галогенопроизводные углеводородов.

Галогенопроизводные углеводородов – это производные углеводородов, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены атомами галогенов. Если замещены все атомы водорода, то их производные называют полигалогенопроизводными углеводородов. Также стоит отметить, что в полизамещенных галогенопроизводных атомы галогена могут быть как разными, так и одинаковыми. Такие соединения называют смешанными галогенпроизводными.

Исходя из природы углеводородной структуры, галогенопроизводные углеводородов можно классифицировать по:

• строению углеводородного заместителя (насыщенные или ненасыщенные, циклические, линейные, ароматические и так далее);

• типу атомов галогенов (фторо-, бромо-, йодо- и хлоропроизводные);

• их количеству (моно-, ди-, три-, и так далее) и взаимному расположению.

Большинство представителей класса этих соединений являются ядовитыми веществами и имеют сильный характерный запах, нерастворимы в воде, но хорошо растворимы в органических растворителях (эфир, спирт). Многие галогенопроизводные углеводородов сами являются хорошими растворителями для органических соединений. Они токсичны и могут вызывать наркотическое действие на организм.

В сельском хозяйстве галогенопроизводные углеводородов применяются достаточно широко. Но область из применения зависит от класса соединений.

Галогенопроизводные алифатического ряда – применяются для борьбы с нематодами, насекомыми, сорными растениями и микроорганизмами. Все они относятся к классу летучих ядов. Летучие яды – это токсичные вещества высокой летучести и липофильности. Они крайне опасны для человека и животных, так как легко абсорбируются через лёгкие, кожу и желудочно-кишечный тракт. Но, именно благодаря высокой токсичности, галогенопроизводные алифатических углеводородов применяются для защиты растений от вредителей.

Галогенопроизводные алициклических углеводородов. Среди данных соединений найдено большое число высокоактивных веществ, некоторые из которых получили применение в сельском хозяйстве.

Из-за высокой токсичности их, как и галогенопроизводные алифатических углеводородов, применяют в качестве инсектоакарицидов. Инсектоакарициды – это препараты химического или биологического происхождения, которые предназначены для борьбы с вредными насекомыми. На инсектицидную активность алициклических галогенпроизводных сильное влияние оказывает структура молекулы, и при изменении строения и конфигурации вещества резко изменяются и их свойства.

Из моноциклических производных широкое применение получил ГХЦГ. Из восьми известных изомеров этого пестицида гамма-изомер выпускается под названием линдан. Синтезированы так же метил-, метокси-, метиолтиопентахлорциклогексан, 1,4-диметилтетрахлорциклогексан и некоторые другие соединения, часть из которых показали высокую инсектицидную активность в присутствии синергиста по отношению к насекомым, не уступающую линдану. При отсутствии синергиста метил-, метокси- и метил аналоги, ГХЦГ оказались малоактивными, что обусловлено их быстрым окислением в организме насекомых.

Различные изомеры ГXЦГ используются как антисептик, гербицид, инсектицид при борьбе с различными вредными насекомыми и паразитами домашних животных. В России обработка линданом крупного рогатого скота запрещена.

К этой группе пестицидов относятся также полихлортерпены и полихлорциклодиены. Из полихлортерпенов наиболее известным является полихлоркамфен (камфехлор, токсафен), а на практике используются токсафен, стробан и полихлорпинен, которые, по сути, представляют собой сложную смесь полихлорсодержащих соединений.

В сельском хозяйстве и промышленности широкое применение получили полициклические инсектициды, являющиеся производными ди-, три- и тетрациклических углеводородов. К таким препаратам относятся алодан, бромдан, хурдан, гептахлор, дилор, альдрин, и зодрин, а также эпоксиды последних двух соединений – дильдрин и эндрин.

Галогенопроизводные ароматических углеводородов.

Среди галогенопроизводных ароматических углеводородов пестицидные свойства изучены у следующих соединений: хлор-, фтор-, йодо- и бромпроизводные бензола, цимола, кенлолов, толуола, изопропилбензола, фтор-, хлор- и бромпроизводные нафталина, дифенилметана, аценафтена, дифенила, дифенилметана, трифенилметана, их гомологов и аналогов: фенантрена, флуорена, пирена, антрацена и ряда других соединений.

Инсектицидные свойства галогенопроизводных бензола зависят от природы атомов галогенов, их числа и структуры. Относительно слабыми инсектицидными свойствами обладают фторбензолы и фтортолуолы, хотя отличаются повышенной активностью по сравнению с соответствующими углеводородами. Инсектицидная активность хлорпроизводных несколько выше, а наибольшую активность проявляют трихлорбензолы. Инсектицидное действие гексахлорбензола значительно слабее. Различия в активности трех изомеров дихлорбензола минимальны, а самым активным из них является п-дихлорбензол. Большинство полихлорбензолов и полихлорнитробензолов обладает незначительной токсичностью для млекопитающих. Аналоги ДДТ проявляют не только инсектицидное, но и фунгицидное действие.

Исходя из всего вышеизложенного, можно сделать вывод, что многие галогенопроизводные углеводородов действительно очень эффективны в борьбе с вредителями сельскохозяйственных культур, но так как их использование может серьезно навредить здоровью человека и животных и нанести урон окружающей среде, использование препаратов, которые имеют в своем составе эти вещества, должно быть ограничено.

1. Ким И. Н., Кушнирук А. А., Ким Г. Н. // Пищевая безопасность водных биологических ресурсов и продуктов их переработки, 2020. С. 405.

2. Кузнецов Д.Г.// Органическая химия, 2016. С. 153.

3. Березин Д.Б., Шухто О.В., Сырбу С.А., Койфман О.И.// Органическая химия. Базовый курс, 2014. С.112.

4. Лебедева О. В., Гребенев И. В. // Организация исследовательской деятельности учащихся при изучении предметов естественнонаучного цикла: Учебно-методическое пособие, 2014. С. 146.

5. Слободяник В. И., Степанов В. А, Мельникова Н. В. // Препараты различных фармакологических групп. Механизм действия, 2014. С. 339.

6. Артеменко А.И. // Органическая химия для нехимических направлений подготовки, 2013. С. 123-124.

7. Грандберг И.И., Нам Н.Л. // Органическая химия: учебник, 2019. С. 261-262, 266.

Производные углеводородов, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены галогеном.
В молекуле таких соединений может присутствовать любой из четырех галогенов: фтор, хлор, бром, йод. Иногда они присутствуют одновременно, но каждый из них оказывает свое особое влияние на химические, физические и фармакологические свойства соединения.
Физиологическое действие галогенопроизводных углеводородов обусловлено тем, что, растворяясь в жирах, они вызывают физические и коллоидные изменения в липоидах нервной ткани и тем самым вызывают анестетический эффект.

Файлы: 1 файл

Галогенопроизводные углеводородов.doc

Производные углеводородов, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены галогеном.

В молекуле таких соединений может присутствовать любой из четырех галогенов: фтор, хлор, бром, йод. Иногда они присутствуют одновременно, но каждый из них оказывает свое особое влияние на химические, физические и фармакологические свойства соединения.

Физиологическое действие галогенопроизводных углеводородов обусловлено тем, что, растворяясь в жирах, они вызывают физические и коллоидные изменения в липоидах нервной ткани и тем самым вызывают анестетический эффект.

В медицине находят применение следующие препараты изз этой группы соединений - хлороформ (I), йодоформ (II), хлор-этил (III), фторотан (IV):

Как показывают формулы, два первых препарата - хлороформ и йодоформ являются производными метана; два других - хлорэтил и фторотан - производными этана. Все эти препараты являются фармакопейными.

В химическом отношении все они реакционоспособны. Галогены в их молекуле могут замещаться на различные радикалы.

Хлорэтил, хлороформ и фторотан - летучие вещества, они применяются для ингаляционного наркоза.

Хлорэтил имеет еще и ту особенность, что температура его кипения очень низкая - 12-13 °С, вследствие чего он быстро испаряется, вызывая сильное охлаждение поверхности ткани. Это дает возможность использовать его для местной анестезию при легких и кратковременных операциях (панариций и др.).

Йодоформ применяется наружно в качестве антисептического средства. Это его действие обусловлено тем, что йод в молекуле непрочно связан с углеродом, легко отщепляется и производит антисептическое действие.

Хлороформ издавна применялся как средство для наркоза.

С этой целью его впервые применил при хирургических операциях английский врач Симпсон (1848).

В России хлороформ как средство для общего наркоза впервые применил Н. И. Пирогов.

В ГФ X приводится два препарата хлороформа: хлороформ « хлороформ для наркоза (Chloroformium pro narcosi), который специально очищен и предназначен для ингаляционного наркоза. Основное их различие в степени чистоты. Методы получения, химические свойства и реакции подлинности в равной мере относятся и к тому и к другому.

Получение. В течение долгого времени самым распространенным промышленным методом получения хлороформа служило окисление спирта хлорной известью до ацетальдегида (I), который при дальнейшем действии хлорной извести превращался в трихлорацетальдегид, или хлораль (II). Последний при действии щелочи выделяет хлороформ.

Для получения более чистого хлороформа спирт заменяют ацетоном (I), либо хлоралгидратом (2).

Наиболее современным способом получения хлороформа является электролитический способ, основанный на том же принципе, что и предыдущие методы. Исходными продуктами также служат спирт или ацетон. Спирт или ацетон смешивают с раствором хлорида калия или натрия, смесь помещают в аппарат, нагревают до 60 °С и подвергают электролизу (сила тока 3-4 А). Под действием электрического тока хлорид натрия переходит в гипохлорит и гидроксид натрия NaOCl и NaOH, которые реагируют со спиртом (или ацетоном). Схематична процесс электролиза можно изобразить следующим образом:

Полученный тем или иным способом хлороформ является техническим, который для медицинских целей не пригоден и должен подвергаться очистке.

Очистка. Первой стадией очистки хлороформа является промывание его водой путем перемешивания в течение полутора часов. После отстаивания хлороформа его сливают и добавляют к нему небольшое количество 40% формалина и концентрированной серной кислоты. После перемешивания смеси дают отстояться. Хлороформный верхний слой отделяют от нижнего (органические примеси, извлеченные серной кислотой) промывают водой, нейтрализуют остаток серной кислоты щелочью, затем перегоняют.

Отогнанный хлороформ пропускают через фильтр с прокаленным поташом и затем чистый хлороформ собирают в бутыли, куда предварительно заливают спирт в количестве 1% от массы хлороформа.

Бутыли (обычно вместимостью 15 кг) наполняют доверху. Из каждой бутыли отбирают; пробу для анализа хлороформа и установления его сортности. Очищенный таким образом хлороформ является достаточно чистым, но еще не пригодным для наркоза.

Хлороформ, предназначенный для наркоза, должен подвергаться дополнительной очистке. Для этого получают комплексное соединение хлороформа в закристаллизованном виде, 'которое при нагревании на водяной бане выделяет хлороформ, но уже более чистый. Обычно для этой цели используют тетрасалицид, т. е. ангидрид салициловой кислоты, который кристаллизуется с двумя молекулами хлороформа в виде двойной соли. Освобождающийся при нагревании тетрасалицид может быть снова использован в производстве. Полученный хлороформ должен отвечать всем требованиям ГФ X для наркозного эфира.

Обнаружение примесей. Однако, как бы хлороформ не был хорошо очищен, в нем возможны различные примеси: альдегиды, органические примеси, хлориды, свободный хлор, хлороводородная кислота, спирт, вода.

Самой опасной примесью в хлороформе, особенно в хлороформе для наркоза, является фосген, который может образовываться в препарате в результате окисления его кислородом воздуха при неправильных условиях хранения хлороформа

Этот процесс усиливается на свету и в присутствии влаги.

При наличии примеси фосгена в хлороформе среда бывает кислой вследствие образующейся одновременно с фосгеном хлороводородной кислоты. Последняя обнаруживается по соответствующему индикатору, например с бромфеноловым синим.

Примесь фосгена в хлороформе может быть открыта: а) реакцией с анилином (получается нерастворимое соединение ди-фенилмочевина).

который окисляется фосгеном (продукты окисления нерастворимы и вызывают помутнение раствора).

Свободный хлор может быть в качестве примеси в хлороформе как продукт разложения фосгена или при электролитическом способе получения хлороформа. Обнаруживается эта примесь добавлением раствора йодида калия, в результате чего выделяется молекулярный йод, окрашивающий крахмал в синий цвет.

В качестве консерванта к хлороформу добавляют этиловый спирт в количестве от 0,6 до 1% от массы хлороформа.

В присутствии спирта фосген обезвреживается, так как получается диэтиловый эфир угольной кислоты (соединение безвредное) .

Поэтому ГФ X требует не только качественного обнаружения спирта, но и его количественного содержания, которое не должно превышать 1% от массы хлороформа.

Для этой цели к определенному количеству хлороформа добавляют в избытке титрованный раствор бихромата калия и азотную кислоту.

Бихромат калия окисляет спирт до ацетальдегида (запах свежих яблок). Избыток дихромата калия определяется йодометрически.

Таким образом, эта реакция служит одновременно качественной пробой на спирт и используется для его количественного определения.

Испытания на примеси альдегида, фосгена и органические примеси в хлороформе для наркоза должны проводиться в определенных условиях и с большей выдержкой во времени, как этого требует ГФ X.

Хлороформ представляет собой бесцветную, прозрачную тяжелую подвижную жидкость с характерным запахом и жгучим вкусом. Он легко летуч. В воде растворяется плохо, смешивается во всех отношениях со спиртом, бензином и эфирными маслами. Температура кипения 59,5-62 °С. Плотность 1,474-1,483. Пары хлороформа не воспламеняются и не взрываются.

ГФ X не требует подтверждения подлинности препарата химическими реакциями, так как критерием его подлинности могут служить температура кипения и показатель плотности.

Но тем не менее на хлороформ можно провести ряд химических реакций, подтверждающих его подлинность.

С химической точки зрения хлороформ представляет собой трихлорзамещенное метана. Хлор в молекуле хлороформа связан с органической молекулой и не является ионогенным, поэтому открыть его раствором нитрата серебра можно только после разрушения молекулы. Это достигается действием на хлороформ раствора щелочи.

Хлороформ дает целый ряд реакций типа конденсации: цветная реакция с резорцином, реакция с анилином (образование бензоизонитрила, имеющего резкий запах) и др.

Хлороформ применяется как средство для ингаляционного наркоза. Положительным свойством его является быстрое действие и невоспламеняемость. Вместе с тем он обладает сравнительно высокой токсичностью, что значительно ограничивает его применение.

Хлороформ для наружного употребления применяется обычно в смеси со скипидаром для растирания.

Легкая способность хлороформа к окислению определяет и условия его хранения. Хранить следует с большой осторожностью в заполненных доверху и закупоренных бутылях из оранжевого стекла в прохладном месте. Хлороформ для наркоза выпускается в склянках из темного стекла вместимостью 50 мл, рассчитанных на однократное употребление. Вскрытые склянки непригодны для употребления. Через каждые 6 мес хлороформ для наркоза следует подвергать химическому анализу.

C2HCIBrF3 Фторотан представляет собой галогенопроизводное углеводорода этана. Это прозрачная, бесцветная тяжелая, подвижная, легко летучая жидкость с запахом, напоминающим хлороформ, сладким и жгучим вкусом. Не горит и не взрывается, поэтому совершенно безопасна при операциях с применением рентгено- и электроаппаратуры.

В воде фторотан растворим мало, смешивается с безводным спиртом, эфиром, хлороформом, трихлорэтиленом и летучими и нелетучими маслами.

Как и у других препаратов ингаляционного наркоза, критерием подлинности фторотана является его температура кипения (49-51°С), величины плотности и показателя преломления.

Кроме того, в качестве реакции подлинности ГФ X рекомендует подтвердить фтор в молекуле фторотана.

Для этой цели препарат подвергается минерализации (сплавление с металлическим натрием).

Образовавшийся при этом фторид натрия NaF обнаруживают по фтор-иону с ализаринатом циркония (комплекс нитрата циркония с ализариновым красным).

При добавлении к ализаринату циркония раствора фторида натрия (в кислой среде) красно-фиолетовая окраска переходит в желтую вследствие разрушения комплекса ализарината циркония с выделением свободного ализаринового красного, окрашивающего раствор в желтый цвет.

В препарате могут быть примеси хлоридов, бромидов, свободного хлора и брома, которые определяются соответствующими аналитическими реакциями.

При действии света фторотан разлагается, поэтому хранить его следует во флаконах из темного стекла. Для стабилизации препарата к нему добавляют тимол (0,01% от массы препарата).

По силе действия фторотан превосходит хлороформ и эфир в 2 и 4 раза соответственно. Он сравнительно мало токсичен. Применяют его при различных хирургических операциях, особенно при операциях на органах грудной полости, так как он не вызывает раздражения слизистых оболочек дыхательных путей.

Применяют фторотан в смеси с кислородом или в смеси с закисью азота и кислородом, а также в виде смеси из двух частей фторотана и одной части эфира. Выпускается во флаконах из темного стекла вместимостью 50 и 250 мл.

Хранить следует, как и хлороформ, в сухом, прохладном, защищенном от света месте.

Трийодметан СН1а Йодоформ находит применение в медицине как антисептическое средство. В отличие от хлороформа галоген здесь связан не прочно и легко обнаруживается с раствором нитрата серебра. Эта непрочность связи галогена с молекулой и обусловливает антисептическое действие препарата.

Методы получения и исходные продукты для синтеза йодоформа те же, что и для хлороформа. Разница лишь в том, что в качестве окислителя используют обычно не хлорную известь, а гипойодид калия или натрия (KOI или NaOI).

Эти соли непрочны при обычной температуре, поэтому их получают в процессе производства в реакционном аппарате при действии свободного йода на едкую щелочь.

Далее процесс идет по той же схеме, что и в случае хлороформа.

При взаимодействии йода и щелочи выделяется одновременно с гипойодидом йодид натрия, который подвергают действию окислителя (NaOCL), чтобы перевести иод-ион I- в йод Ь. Таким образом, весь йод используется для получения йодоформа.

Йодоформ может быть также получен электролитическим методом, протекающим совершенно аналогично электролитическому методу получения хлороформа.

По физическим свойствам йодоформ представляет собой блестящие пластинчатые кристаллы лимонно-желтого цвета. Температура плавления 116-120°С (с разложением). Имеет резкий неприятный и очень навязчивый запах. Практически не растворим в воде, трудно растворим в спирте, легче - в кипящем спирте. Растворим в эфире и хлороформе. Летуч даже при обычной температуре.

Растворы йодоформа очень чувствительны к свету и воздуху и легко разлагаются. При нагревании в присутствии концентрированной серной кислоты выделяются фиолетовые пары йода. Эта реакция служит для подтверждения подлинности препарата. В качестве примесей ГФ X допускает содержание хлоридов, сульфатов в пределах эталона. Не допускается содержание в препарате примесей минеральных солей, красящих веществ.

Количественно определяется аргентометрическим методом. Точную навеску препарата растворяют в спирте, прибавляют избыток титрованного раствора нитрата серебра, азотной кислоты и нагревают на водяной бане в течение 30 мин, защищая реакционную колбу от света. Выделяется осадок йодида серебра. Избыток раствора нитрата серебра оттитровывают роданидом аммония (индикатор - железоаммониевые квасцы).

Читайте также:

  
• Скатывание тел с наклонной плоскости теория кратко
  
• Инженер технолог обязанности на производстве кратко
  
• Сталинградская битва цифры и факты кратко
  
• Внебюджетные источники финансирования это кратко и понятно
  
• Последствия английского завоевания индии кратко