Cuando un átomo de hidrógeno en un hidrocarburo aromático o alifático se reemplaza con un átomo de halógeno, se producen haloalcanos y haloarenos. Los haloalcanos se generan cuando se reemplaza un átomo de H en un hidrocarburo alifático, mientras que los haloarenos se forman cuando se reemplaza el mismo átomo de H en un hidrocarburo aromático.
Cuando uno o más hidrocarburos alifáticos de hidrógeno se reemplazan por un número correspondiente de átomos de halógeno como cloro, bromo o yodo, los compuestos resultantes se denominan derivados halógenos de alcanos (es decir, haloalcanos), por ejemplo (CH 3 Cl – cloruro de metilo).
Los hidrocarburos alifáticos saturados se denominan alcanos , representados por la fórmula general C n H 2n+2. Ejemplo – CH 4 – Metano.
Reacciones químicas de los haloalcanos
reacción de sustitución
Muchos grupos funcionales adicionales pueden sustituir fácilmente al haluro en haluros de alquilo. Las reacciones de sustitución ocurren cuando un átomo o un grupo de átomos es sustituido por otro átomo o grupo de átomos, respectivamente.
R – X + Y – ⇢ R – Y + X –
- Formación de alcoholes
Cuando los haluros de alquilo se calientan con álcalis acuosos como hidrrust de sodio o hidrrust de potasio, se hidrolizan y producen los alcoholes correspondientes. En esta reacción, el grupo haluro (-X) se reemplaza por el grupo hidroxilo (-OH).
Por ejemplo: cuando se calienta con hidrrust de potasio acuoso, el yoduro de metilo se hidroliza y genera alcohol metílico.
CH3 −I + KOH ⇢ CH3 −OH + KI
Esta reacción también se conoce como reacción de hidrólisis.
En general, también podemos escribir,
R −X + KOH ⇢ R−OH + KI
- Reacción con rust de plata húmedo
Cuando los haluros de alquilo se cocinan con rust de plata húmedo (Ag 2 O), se hidrolizan y producen los alcoholes apropiados. A pesar de que el hidrrust de plata no existe, el rust de plata que flota en el agua se comporta de manera similar al hidrrust de plata.
Ejemplo: Cuando el bromuro de etilo se calienta con rust de plata húmedo (Ag 2 O), sufre hidrólisis y produce cloruro de etilo.
En general, podemos escribir,
- Formación de cianuros de alquilo o alcanonitrilos
Halogenuros de alquilo cuando se hierven con una solución alcohólica de cianuro de potasio de los correspondientes cianuros de alquilo o alcanonitrilos. En esta reacción, el haluro (-X) del haluro de alquilo se sustituye por un grupo cianuro (-C= N).
Por ejemplo, el yoduro de metilo cuando se hierve con una solución alcohólica de cianuro de potasio forma cianuro de metilo o etano.
CH 3 −I + KCN ⇢ CH 3 −C≡N + KI
En general, podemos escribir,
R−X + KCN ⇢ R−N + KX
- Formación de isocianuros de alquilo
Haluros de alquilo cuando se calientan con cianuro de plata a partir de isocianuros de alquilo. En esta reacción, el haluro (-X) del haluro de alquilo se sustituye por un grupo isocianuro (-NC).
Por ejemplo, el cloruro de metilo cuando se calienta con cianuro de plata forma isocianuro de metilo.
En general, podemos escribir,
- Formación de aminas primarias: amonólisis
Los halogenuros de alquilo al hervir con un exceso de solución alcohólica de amoníaco, bajo presión, forman las correspondientes aminas primarias. Esta reacción también se conoce como amonólisis del haluro de alquilo. En esta reacción, el haluro (-X) de los haluros de alquilo se sustituye por un grupo amino (-NH₂).
Por ejemplo, el cloruro de metilo al hervir con una cantidad excesiva de solución alcohólica de amoníaco, bajo presión, forma metilamina.
En general, podemos escribir,
- Formación de éteres
Los haluros de alquilo cuando se hierven con alcrust de sodio experimentan una reacción de sustitución para formar los éteres correspondientes. En esta reacción, el haluro (-X) de los haluros de alquilo se sustituye por un grupo alcoxi (-O – R). Esta reacción se conoce como síntesis de éteres de Williamson . El grupo RO- es un grupo alquilo unido al oxígeno, por lo que se denomina alcrust, por ejemplo, CH, O- es metrust y C, H, O- es etrust.
El alcrust de sodio se prepara por la acción del sodio sobre el alcohol,
2R – OH + 2Na ⇢ 2RONa + H2
Por ejemplo: el bromuro de metilo cuando se hierve con etrust de sodio sufre una reacción de sustitución y forma etil metil éter
CH 3 −Br + Na−O−C 2 H 5 ⇢ CH 3 −O−C 2 H 5 + NaBr
- Formación de ésteres
Los haluros de alquilo al calentar con sal de plata de ácido carboxílico forman ésteres correspondientes. En esta reacción, el haluro (-X) de los haluros de alquilo se sustituye por un grupo carboxilato (R-COO-).
Por ejemplo, el yoduro de metilo al calentarse con acetato de plata forma acetato de metilo.
En general, podemos escribir,
Reacción de eliminación
La reacción en la que se eliminan dos átomos o grupos de un átomo de carbono adyacente en una molécula para formar un compuesto insaturado se denomina reacción de eliminación.
- Reacción de deshidrohalogenación
Los haluros de alquilo cuando se calientan con una solución alcohólica de hidrrust de potasio o sodio sufren deshidrohalogenación y se forman alquenos. La deshidrohalogenación implica la eliminación del átomo de halógeno del carbono a y un átomo de hidrógeno del átomo de carbono ß adyacente [consulte la imagen a continuación].
Por ejemplo, el bromuro de etilo cuando se calienta con una solución alcohólica de hidrrust de potasio forma eteno.
CH 3 −CH 2 −Br + KOH (alc.) ⇢ H 2 C=CH 2 + KBr + H 2 O
- regla de Saytzef
En una reacción de deshidrohalogenación, el producto preferido es el alqueno, que tiene el mayor número de grupos alquilo unidos a los átomos de carbono con doble enlace. (se forma más doble enlace sustituido)
Por ejemplo:
- Monosustituido – (CH 2 = CH – R)
- Disustituido – (R – CH = CH – R)
En general,
Reacción con metales
- Reacción con sodio: (Formación de alcanos superiores)
Los haluros de alquilo cuando se tratan con sodio en presencia de éter seco forman alcanos superiores.
Ejemplo: el bromuro de metilo cuando reacciona con sodio en presencia de éter seco forma etano.
Si una mezcla de dos haluros de alquilo diferentes se trata con sodio en presencia de éter seco, se obtiene una mezcla de alcanos. Los productos de autoacoplamiento se forman en preferencia a los productos de acoplamiento cruzado.
- Reacción con magnesio: Formación del reactivo de Grignard
El reactivo de Grignard es un compuesto organometálico en el que el magnesio divalente está directamente unido a un grupo alquilo y un átomo de halógeno. Está representado por la fórmula general R-Mg – X. El enlace carbono-magnesio es altamente polar y el enlace magnesio-halógeno es de naturaleza iónica. El reactivo de Grignard es altamente reactivo. Reacciona con numerosos compuestos orgánicos e inorgánicos. Por lo tanto, es un reactivo importante que tiene amplias aplicaciones. Se utiliza en la preparación de un gran número de compuestos orgánicos.
Preparación del reactivo de Grignard
Un haluro de alquilo cuando se trata con magnesio puro y seco en presencia de éter puro y seco forma un haluro de alquil magnesio conocido como reactivo de Grignard.
Por ejemplo, el bromuro de metilo cuando se trata con magnesio en presencia de éter seco forma metil magnesio Arnab Mandal
Reacción química de haloarenos
- Halogenación
Introducción de halógeno en el anillo de benceno. El clorobenceno reacciona con cloro en presencia de cloruro férrico anhidro para dar una mezcla de orto y paradiclorobenceno.
- Nitración
Introducción del grupo -NO, en el anillo del benceno. El clorobenceno cuando se calienta con la mezcla de nitración (ácido nítrico concentrado + ácido sulfúrico concentrado) produce 1-cloro-4-nitro-benceno y 1-cloro-2-nitrobenceno. El derivado de Para es un producto importante.
- sulfonación
Introducción del grupo -SO, H en el anillo bencénico. El clorobenceno cuando se calienta con ácido sulfúrico concentrado produce ácido 4-clorobenceno sulfónico (producto principal) y ácido 2-clorobenceno sulfónico.
- Reacción de Friedel craft
Introducción del grupo alquilo o grupo acilo en el anillo bencénico. El clorobenceno, cuando se trata con cloruro de metilo en presencia de cloruro de aluminio anhidro, forma una mezcla de 1-cloro-2-metilbenceno e I-cloro-4-metilbenceno.
El clorobenceno también reacciona con el cloruro de acetilo en presencia de cloruro de aluminio anhidro para formar o- y p-cloro-acetofenonas.
- Reacción con sodio metálico
Los haluros de arilo reaccionan con los haluros de alquilo y experimentan una reacción de acoplamiento cuando se tratan con sodio metálico en presencia de éter seco para formar alquilbenceno. La reacción se conoce como la reacción de Wurtz Fittig.
Por acoplamiento de dos grupos arilo, se obtiene diarilo y por acoplamiento de dos grupos alquilo (metilo), también se obtiene etano junto con tolueno.
Ejemplos de preguntas
Pregunta 1: ¿Cuál es la acción de Moist Ag 2 O sobre el bromuro de etilo?
Responder:
En Ag 2 O húmedo: Cuando se hierve bromuro de etilo con Ag 2 O húmedo, se forma alcohol etílico.
( Ag2O + H2O ⇢ 2AgOH )
Pregunta 2: ¿Escribe una nota sobre la reacción de Wurtz con un ejemplo?
Responder:
Cuando los haluros de alquilo vuelven a reaccionar con sodio en presencia de éter seco, se forman alcanos superiores. Esta reacción se llama reacción de Wurtz. Los alcanos obtenidos por este método contienen el doble de átomos de carbono que los haluros de alquilo.
Ejemplo:
Cuando se hace reaccionar bromuro de etilo con sodio en presencia de éter seco, se forma n -butano.
C 2 H 5 −Br + 2Na + Br−C 2 H 5 ⇢ C 2 H 5 −C 2 H 5 + 2NaBr
Pregunta 3: ¿Qué es el reactivo de Grignard? ¿Como se prepara?
Responder:
El reactivo de Grignard es un compuesto organometálico en el que el magnesio divalente está directamente unido a un grupo alquilo y un átomo de halógeno. Está representado por la fórmula general R-Mg – X. El enlace carbono-magnesio es altamente polar y el enlace magnesio-halógeno es de naturaleza iónica. El reactivo de Grignard es altamente reactivo. Reacciona con numerosos compuestos orgánicos e inorgánicos. Por lo tanto, es un reactivo importante que tiene amplias aplicaciones. Se utiliza en la preparación de un gran número de compuestos orgánicos.
Preparación del reactivo de Grignard
Un haluro de alquilo cuando se trata con magnesio puro y seco en presencia de éter puro y seco forma un haluro de alquil magnesio conocido como reactivo de Grignard.
Por ejemplo: el bromuro de metilo cuando se trata con magnesio en presencia de éter seco forma metil magnesio
Pregunta 4: ¿Cómo convertirá el bromuro de n-propilo en bromuro de isopropilo?
Responder:
El bromuro de n -propilo cuando se hierve con KOH alcohólico da propeno, que al tratarse con HBr da bromuro de isopropilo.
Pregunta 5: ¿Enunciar y explicar la regla de Saytzeff?
Responder:
En la reacción de eliminación ß, el átomo de hidrógeno de ese átomo de carbono adyacente se elimina preferentemente con menos átomos de hidrógeno. O, en otras palabras, en la reacción de eliminación de B, el producto preferido es el alqueno que tiene un mayor número de grupos alquilo unidos al átomo de carbono con doble enlace (alqueno más sustituido).
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Artículo escrito por lunaticgemini2510 y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA