Chimica Organica: Alogenoalcani e reazioni di sostituzione/eliminazione

Alogenoderivati: nomenclatura

Si numera la catena principale in modo che il sostituente (alogeno o gruppo alchilico) che si incontra per primo abbia il numero di posizione più basso possibile.

Alogeni sono indicati dai prefissi: fluoro‐ cloro‐ bromo‐ iodo‐

Stessa priorità di gruppo alchilico CH.

Es. 2‐cloro‐1,1‐dimetilciclopentano 3CH 3Cl

In alternativa (nome comune) si assegna nome considerandoli alogenuri di gruppi alchilici.

Es. fluoruro di etile, cloruro di propile, etc. CH CH F CH CH ClCH3 2 3 2 2

Fluoruro di etile, cloruro di propile oppure oppure fluoroetano, 1-cloropropano.

Alogenoderivati: nomenclatura

3 2 3 cloroetene

2‐fluorobutano (cloruro di vinile) (fluoruro di sec‐butile)

35 4 2 1 4‐bromocicloesene

3‐bromo‐2‐metilpentano

Alogenoalcani

I composti organici alogenati sono spesso prodotti di sintesi.

Eccezione

Spugne, molluschi e altri organismi marini che si sono adattati all’ambiente metabolizzando cloruri e bromuri inorganici, presenti ad alte concentrazioni nel mezzo in cui vivono, trasformandoli in composti contenenti bromo e cloro.

(300.000 tonnellate/anno di bromoetano prodotto da alghe, fuchi giganti, vulcani; 5.000.000 tonnellate/anno di clorometano prodotto da biomassa terrestre e marina)

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CH Cl diclorometano o cloruro di metilene p.e. 40 °C2 2

Cloroformio (triclorometano) p.e. 62 °CCHCl3

Tetracloruro di carbonio p.e. 77 °CCCl4

Diclorometano e cloroformio sono molto usati come solventi.

• Insolubili in acqua
• Ottimi solventi di sostanze organiche della reazione
• P.e. non troppo elevato, posso rimuoverli facilmente al termine

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Tricloroetileni e tetracloroetileni.

Impiegati nella lavatura a secco; sgrassanti nella lavorazione di fibre tessili.

CCl trielinaCH3 3

Alcuni cloroderivati sono sospetti cancerogeni.

Alogenoalcani

Tetrafluoroetilene

Prodotto di partenza nella preparazione del Teflon.

F Fperossidon CF CF C C2 2 (cat)trafluoroetilene F F nTeflon

Teflon.

• Materiale inerte
• Antiaderente di padelle, utensili in cucina
• Resiste al calore
• Isolamento cavi
• Rivestimenti protettivi di vetri e tessuti
• Protesi chirurgiche

Teflon è impiegato anche nei tessuti di Gore-Tex² (fino ad 1.500.000.000 pori/cm²) (consente traspirazione ma è impermeabile).

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Alogenoalcani

CFC clorofluorocarburi

Nome commerciale Freon (DuPont de Nemours, USA)

(introdotti nel 1931; banditi (protocollo di Montreal, operativo dal 1989) in usi in cui è disponibile alternativa.

Dal 2008 in USA non sono più accettate alcune eccezioni ammesse in protocollo di Montreal)

Non tossici, non infiammabili, inodori, non corrosivi ma responsabili del “buco d’ozono”.

Basso p.e.

Usati come fluidi refrigeranti, come propellenti per spray, detergenti per pulire superfici (a livello industriali) ⇒ (bassa tensione superficiale, bassa viscosità ottime proprietà bagnanti), come agenti schiumogeni per la realizzazione di schiume isolanti, agenti di espansione di schiume solide rigide (contenitori, scatole alimenti) e schiume solide soffici (riempimento cuscini), fluidi per la ricerca di fughe.

I più usati:

CCl F CFC-11 p.e. 24 °C (triclorofluorometano)3 F

CFC-12 p.e. -30 °CCCl2 2

Alogenoalcani

CFC clorofluorocarburi

Molto stabili.

Non si decompongono negli strati bassi dell’atmosfera (troposfera).

Si accumulano nella stratosfera (da 15 a 50 Km dalla sup. terrestre).

Danneggiano la fascia di ozono.

(ozono O si forma da O per azione della luce ultravioletta)3 2

Fascia di ozono: schermo protettivo per la Terra nei confronti di radiazioni UVλ.

(al contrario di O che assorbe solo radiazioni a < 200 nm2 λ O assorbe radiazioni con 250 nm < < 300 nm)3

CFC nella stratosfera tendono a degradarsi per effetto della luce UV.

Radiazioni UV rompono il legame C-Cl.

Si liberano atomi di cloro Cl•.

Specie molto reattiva.

Cl• reagisce con O consumandolo in un processo a catena3.

“Buco d’ozono” (degradazione dello strato di ozono negli alti strati della atmosfera, alle alte latitudini) aumenta incidenza tumori della pelle.

Alogenoalcani

CFC vietati in molti paesi.

Ricerca di prodotti alternativi: introduzione di 1 o più atomi di idrogeno nella molecola per favorire la decomposizione del prodotto negli strati bassi dell’atmosfera.

Più reattivi di Freon in strati bassi di atmosfera.

Distrutti prima di raggiungere la stratosfera.

HFC (Idrofluorocarburi) (o HFA idrofluoroalcani)

HFCC (Idrofluoroclorocarburi)

Es. CF CHCl3 2

Alogenoalcani

ALOGENOALCANI 3 .

Contengono uno o più atomi alogeno legati a carbonio ibridato sp³.

Danno reazioni di sostituzione o di eliminazione.

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Reazioni di sostituzione

Per reazione con un reagente nucleofilo gli alogenoderivati forniscono il prodotto di sostituzione.

Il legame C⎯alogeno è sostituito dal legame C⎯nucleofilo.

L’alogeno è il gruppo uscente.

Il nucleofilo è il gruppo entrante.

Es. Reazione tra ioduro di metile e isopropossido di sodio (l’isopropossido è il nucleofilo).

Si formano isopropil metil etere e ioduro di sodio CH3CH3 Na+Na+ ++ CH CHOCH3 ICH I CH CHO 33 3

Alogenoalcani: sostituzione nucleofila

Reazioni di sostituzione

Il legame C⎯alogeno è sostituito dal legame C⎯nucleofilo.

L’alogeno è il gruppo uscente.

Il nucleofilo è il gruppo entrante.

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CH3CH3 Na+Na+ ++ CH CHOCH3 ICH I CH CHO 33 3

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