Halogenų turintys junginiai, alkoholiai ir eteriai

Nagrinėkite atomą, su kuriuo susijungęs halogenas

Alkilhalogenidų klasifikavimas prasideda nuo anglies atomo, tiesiogiai susijungusio su halogenu. Įprastame sočiosios anglies junginio pavyzdyje pirminis, antrinis ir tretinis reiškia, kad šis anglies atomas turi atitinkamai vieną, du ar tris kaimyninius anglies atomus. Chloretanas, 2-chlorpropanas ir 2-chlor-2-metilpropanas iliustruoja šiuos tris atvejus. Šis laipsnis apibūdina anglies atomo vietą, o ne halogenų skaičių molekulėje.

Vinilinis reiškia tiesioginį prisijungimą prie alkeno anglies atomo, kaip CH₂=CHCl. Arilinis reiškia tiesioginį prisijungimą prie aromatinio žiedo anglies atomo, kaip chlorbenzene. Aliliniu ir benziliniu atveju halogeną turintis sotusis anglies atomas yra greta alkeno arba aromatinio žiedo: pasirinkti pavyzdžiai yra CH₂=CHCH₂Cl ir C₆H₅CH₂Cl. Ši skirtinga elektroninė aplinka yra svarbi, tačiau vien klasifikacija nenustato reakcijos greičio ar konkretaus pakaitos mechanizmo.

OH fragmentui įvertinti būtina žinoti gretimo anglies atomo aplinką

Pasirinktuose paprastuose fragmentuose alkoholio OH grupė jungiasi prie sočiojo anglies atomo, fenolio OH grupė – prie aromatinio anglies atomo, o enolio OH grupė – prie alkeno anglies atomo. Benzilo alkoholis C₆H₅CH₂OH yra alkoholis, nes jo deguonis jungiasi prie CH₂, o fenolyje C₆H₅OH OH grupė tiesiogiai prisijungusi prie arilo. Eteriui būdinga C–O–C jungčių seka, kaip dimetilo eteryje CH₃OCH₃.

Pasirinktos įprastos neutralios formos alkoholio deguonis gali veikti kaip vandenilinio ryšio donoras ir akceptorius, o eterio deguonis yra akceptorius, tačiau eteris neturi O–H donoro. Šis struktūros požymis nenustato skaitinės tirpumo vertės. Taip pat svarbūs anglies skeletas, tirpiklis, temperatūra, koncentracija ir jonizacija. Prasmingai lyginant nurodomos šios sąlygos, užuot darius prielaidą, kad kiekvienas alkoholis maišosi su vandeniu bet kokiu santykiu arba kad visi eteriai pasižymi vienoda elgsena.

Išsaugokite protono vietą ir krūvį

Prijungus protoną prie etanolio deguonies, gaunamas CH₃CH₂OH₂⁺: prie O prisijungę du vandenilio atomai, O sudaro tris įprastus ryšius, o bendrasis krūvis yra +1. Pašalinus prie O esantį protoną, gaunamas CH₃CH₂O⁻, kuriame nėra O–H ryšio, o bendrasis krūvis yra −1. Atitinkamos formulės yra C₂H₇O⁺ ir C₂H₅O⁻; tai nėra alternatyvūs neįkrautos C₂H₆O molekulės atvaizdai.

Rūgšties stiprumą apibrėžia atitinkama pusiausvyra ir terpė. Dviejų išgalvotų rūgščių, esant tai pačiai temperatūrai, tam pačiam tirpikliui ir tai pačiai aktyvumo apibrėžimo konvencijai, pK_a vertės 11.0 ir 17.0 duoda rūgščių disociacijos konstantų santykį 10⁶. Šios skaitinės vertės nepriskiriamos įvardytiems alkoholio ir fenolio pavyzdžiams. Konjuguotosios poros sąryšiui pK_a+pK_b=pK_w taikoma ta pati vandeninio tirpalo konvencija; pK_w nėra visada lygus 14 esant bet kokiai temperatūrai ir bet kokioms sąlygoms.

Tas pats elementų balansas leidžia skirtingas jungčių struktūras

Du simboliniai suminiai chloretano ir hidroksido virsmai yra pakaita, CH₃CH₂Cl+OH⁻→CH₃CH₂OH+Cl⁻, ir eliminacija, CH₃CH₂Cl+OH⁻→CH₂=CH₂+H₂O+Cl⁻. Abiem atvejais išsaugomi C, H, O ir Cl atomų skaičiai bei bendrasis krūvis. Pirmuoju atveju C–Cl ryšys pakeičiamas C–O ryšiu; antruoju susidaro C=C ryšys, o vandenilis ir chloras pasišalina iš gretimų padėčių.

Šios subalansuotos alternatyvos nenusako tikrųjų produktų proporcijų ar praktinių reakcijos vykdymo sąlygų. Substrato geometrija, tirpiklis, nukleofilo ir bazės savybės, temperatūra bei kitos sąlygos veikia reakcijų konkurenciją ir kinetiką. Kitame skyriuje elementarieji elektronų judėjimo žingsniai bus atskirti nuo suminės lygties; šioje pamokoje pateikiamos tapatybės, kurias tie mechanizmai turi išlaikyti.

Išnagrinėti pavyzdžiai

Pabandykite patys

1. Ar C₆H₅CH₂Cl yra arilo chloridas?

   Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

   Cl yra benzilinėje padėtyje, o ne tiesiogiai susijungęs su arilo grupe.

   Cl susijungęs su šalia aromatinio žiedo esančiu sočiuoju CH₂ anglies atomu.

2. Koks yra CH₃CH₂OH₂⁺ bendrasis krūvis ir kiek vandenilio atomų prisijungę prie O?

   Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

   +1 ir du.

   Prijungus protoną prie nurodyto neutralaus etanolio deguonies atomo, pasikeičia ir sudėtis, ir krūvis.

3. Ar įprastame neutraliame CH₃OCH₃ yra O–H vandenilinio ryšio donoras?

   Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

   Ne.

   Jo deguonies atomas jungia dvi anglies grupes ir neturi prisijungusio vandenilio atomo.

4. Ar vien dvi subalansuotos suminės chloretano reakcijų lygtys leidžia nustatyti tikrąjį pakaitos ir eliminacijos reakcijų santykį?

   Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

   Ne.

   Nepateiktos sąlygos ir kinetiniai duomenys, lemiantys konkurenciją.

Ką verta įsidėmėti

• Prieš vartodami gretimų grupių žymenis, nustatykite tiesiogiai prisijungusio atomo tipą.
• Atskirkite alkoholį, fenolį ir enolį pagal atomų jungimosi tvarką.
• Protono pernaša keičia aiškiai žymimus vandenilio atomus ir krūvį.
• Lygindami rūgštingumą, suderinkite tirpiklį, temperatūrą ir atskaitos konvencijas.
• Suminis balansas neatskleidžia nei mechanizmo, nei produktų konkurencijos.