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 3

CH 3

Cl

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 Cl

CH

3 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)

3

5 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)

„ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „

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

2 2 cloroformio (triclorometano) p.e. 62 °C

CHCl

3 tetracloruro di carbonio p.e. 77 °C

CCl

4

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

„ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „

Tricloroetileni e tetracloroetileni

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

CCl trielina

CH

3 3

Alcuni cloroderivati sono sospetti cancerogeni

ALOGENOALCANI

Tetrafluoroetilene

Prodotto di partenza nella preparazione del Teflon

F F

perossido

n CF CF C C

2 2 (cat)

trafluoroetilene F F n

Teflon

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-Tex

2

(fino ad 1.500.000.000 pori/cm )

(consente traspirazione ma è impermeabile)

„ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „

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 °C

CCl

2 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 UV

λ

(al contrario di O che assorbe solo radiazioni a < 200 nm

2 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 catena

3

“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 CHCl

3 2 ALOGENOALCANI

ALOGENOALCANI 3 .

Contengono uno o più atomi alogeno legati a carbonio ibridato sp

Danno reazioni di sostituzione o di eliminazione.

„ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „

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 CH3

CH3 Na+

Na+ +

+ CH CHOCH3 I

CH I CH CHO 3

3 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

„ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „

CH3

CH3 Na+

Na+ +

+ CH CHOCH3 I

CH I CH CHO 3

3 3

ALOGENOALCANI: sostituzione nucleofila :

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ALOGENOALCANI: sostituzione nucle