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6.1 : ハロゲン化アルキル

構造の特性

ハロゲン化アルキルは、アルカンの 1 つ以上の水素原子がフッ素、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン原子で置換されたハロゲン置換アルカンです。 ハロゲン化アルキルの炭素原子はハロゲン原子に結合しており、sp3 混成して四面体の幾何学的配置を示します。

ハロゲン化アルキルとは異なり、炭素間二重結合 (C=C) の sp2 混成炭素原子にハロゲン原子が結合した化合物はハロゲン化ビニルと呼ばれます。 一方、ハロゲン化アリールは、芳香環のsp2混成炭素原子にハロゲン原子が結合した化合物です。

さらに、ハロゲンを含む炭素原子の置換度に応じて、ハロゲン化アルキルは、第一級、第二級、第三級のハロゲン化アルキルに分類される。 ハロゲン原子に結合した炭素をα-炭素といいます。 α炭素に結合した炭素原子をβ炭素といいます。 隣接する炭素は、ギリシャ文字 (γ、δ など) で表示されます。

命名法

ハロゲン化アルキルの命名は、有機化学の一般的な IUPAC 規則に基づいています。

  1. 最も長い炭素鎖を特定し、それに名前を付けます。
  2. 置換基を見つけて名前を付けます。
  3. 最長の炭素鎖に番号を付け、各置換基の番号または位置を指定します。
  4. 置換基をアルファベット順に組み立てます。

反応性と応用

ハロゲン化アルキルは、溶媒、殺虫剤、染料、薬剤、合成ポリマーの製造における中間体として機能する多用途の化合物です。 ハロゲン化アルキルの化学反応性は構造分類によって異なります。 ハロゲン化アルキルは、炭素含有ハロゲンの置換度に応じて、第一級、第二級、および第三級ハロゲン化アルキルに分類されます。

さらに、ハロゲン原子の電気陰性度は、ハロゲン化アルキルの反応性に重要な役割を果たします。 ヨウ素を除いて、他のハロゲンは炭素よりも大幅に大きな電気陰性度を持っています。 炭素原子とハロゲン原子の間の電気陰性度の違いにより、原子間の共有結合は分極します。 したがって、炭素は部分的に正電荷を帯び、ハロゲン原子は部分的に負電荷を帯びます。 したがって、ハロゲンに結合した炭素は求電子剤となります。

周期表では、ハロゲン族に行くほど電気陰性度は減少します。 逆に、ハロゲン原子のサイズは増加します。 したがって、炭素とハロゲンの結合長は増加しますが、結合の強度と極性はフッ素からヨウ素に減少するため、結合が切断されやすくなります。

これらの要因とは別に、対応する共役塩基またはハロゲン化物アニオンの相対的な安定性もハロゲン化アルキルの化学的性質に影響を与えます。 ハロゲン化物アニオンの安定性は、ハロゲン化水素酸の相対的な酸性度に関して測定できます。 最も強いハロゲン化水素酸であるヨウ化水素の pKa は -11 です。 これは、最も安定な共役塩基であるヨウ化物イオンとプロトンに完全に解離することを意味します。 したがって、ヨウ素は優れた脱離基です。 pKa 3.2 のフッ化水素酸を除いて、他のハロゲン化水素酸は pKa 値が 0 未満であり、優れた脱離基である弱く安定した共役塩基を持つ強酸になります。

タグ

Alkyl HalidesStructural PropertiesHalogen substituted AlkanesFluorineChlorineBromineIodineSp3 hybridizedTetrahedral ShapeVinyl HalidesAryl HalidesPrimary Alkyl HalidesSecondary Alkyl HalidesTertiary Alkyl HalidescarboncarbonNomenclatureIUPAC RulesReactivityApplications

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