Halogenoalkaan

Alkane reageer met halogene deur vrye radikale halogenering. In hierdie reaksie word 'n waterstofatoom uit die alkaan verwyder en dan vervang deur 'n halogeenatoom deur reaksie met 'n diatomiese halogeenmolekule (bv. Cl₂, Br₂). Die reaktiewe middel in hierdie reaksie is 'n vrye radikaal en die reaksie word 'n radikale kettingreaksie genoem.

Direkte halogenering van 'n alkaan is die eenvoudigste manier om 'n haloalkaan te vorm is, bv. deur metaan CH₄ met chloorgas te meng en dit aan sonlig bloot te stel:[1]

${\displaystyle CH_{4}+{\color {Red}Cl_{2}}\xrightarrow {h\nu } H{\color {Red}Cl}+CH_{3}{\color {Red}Cl}}$ (chlorometaan)

Die gevormde verbinding CH₃Cl is 'n haloalkaan wat chloormetaan (of soms metielchloried) genoem word. Die reaksie vind sonder lig nie plaas nie omdat dit 'n radikaalreaksie is. Die eerste stap is die verbreking van die Cl-Cl-binding en die vorming van twee los chlooratome. Hulle buitenste elektroneskil is nie vol nie en hulle is chloorradikale Cl•:

${\displaystyle Cl_{2}\xrightarrow {h\nu } 2Cl\bullet }$

Hierdie radikale kan 'n waterstofatoom van die metaanmolekule steel. Dit lei tot die vorming van 'n metiel radikaal CH₃•

${\displaystyle CH_{3}-H+\bullet Cl\rightarrow CH_{3}\bullet +HCl}$

Die metielradikaal kan kombineer met 'n chlooratoom en chlorometaan vorm:

${\displaystyle CH_{3}\bullet +\bullet Cl\rightarrow CH_{3}Cl}$

Maar dit is nie die enige endreaksie wat kan gebeur. Twee metielradikale kan ook etaan vorm:

${\displaystyle CH_{3}\bullet +\bullet CH_{3}\rightarrow CH_{3}CH_{3}}$

Of 'n chloorradikaal kan 'n tweede waterstof steel en dichloormetaan produseer:

${\displaystyle CH_{3}Cl+2Cl\bullet \rightarrow HCl+CH_{2}Cl_{2}}$

Dit lei tot die vorming van dichloormetaan (CH₂Cl₂), trichloormetaan (oftwel chloroform) (CHCl₃) en tetrachloormetaan (CCl₄)

Halogenering deur vrye radikale produseer gewoonlik 'n mengsel van verbindings wat op verskillende posisies mono- of multi-gehalogeneerd is. Dit is moontlik om die resultate van 'n halogeneringsreaksie te voorspel gebaseer op bindingsdissosiasie-energieë en die relatiewe stabiliteit van die radikale tussengangers. 'n Ander faktor om in ag te neem, is vanuit 'n statistiese oogpunt die waarskynlikheid van reaksie by elke koolstofatoom. As gevolg van die verskillende dipoolmomente van die produkmengsel, kan dit moontlik wees om dit deur distillasie te skei.

In die proses van hidrohalogenering reageer 'n alkeen met 'n "droë" waterstofhalogenied (HX) soos waterstofchloried (HCl) of waterstofbromied (HBr) om 'n mono-halogenoalkaan te vorm. Die dubbele binding van die alkeen word vervang deur twee nuwe bindings, een met die halogeen en een met die waterstofatoom van die waterstofsuur. Volgens Markovnikov se reël[2] sal die halogeen meer geneig wees om aan die meer gesubstitueerde koolstof te heg. Dit is 'n elektrofiele byvoegingsreaksie. Water moet afwesig wees, anders is daar 'n neweproduk van 'n halogenohydrien. Die reaksie moet noodwendig in 'n droë inerte oplosmiddel soos CCl₄ uitgevoer word, of direk in die gasfase.[3] Die reaksie van alkyne is soortgelyk, met die produk 'n geminale dihalied (halogene op dieselfde koolstof atoom) of vicinale dihalied (halogene op aangrensende koolstof atome); weereens word Markovnikov se reël gevolg.

Eerste stap: Reaksie van 2-butyn met chloor om (trans) 2,3-dichloor-buteen te vorm:

Reaksie van 2-butyn met chloor om (trans) 2,3-dichloor-buteen te vorm

Tweede stap: Reaksie van 2,3-dichloorbuteen met chloor om 2,2,3,3-tetrachloorbutaan te vorm

Reaksie van 2,3-dichloorbuteen met chloor om 2,2,3,3-tetrachloorbutaan te vorm

Alkene reageer ook met halogene om halogenoalkane met twee naburige halogeenatome te vorm in 'n halogeen-byvoegingsreaksie. Alkyne reageer soortgelyk en vorm die tetrahalogeen-verbindings. Die reaksie staan soms bekend as om die halogeen te "ontkleur", aangesien die reagens gekleur is en die produk gewoonlik kleurloos en reukloos is.