2 - Deriváty uhlovodíků

• jsou odvozeny od uhlovodíků nahrazením jednoho nebo více H
• R – X = X je funkční skupina (halogen, NO[2], OH, COH, COOH)

Halogenderiváty

• H nahrazen halogenem
• karcinogenní účinky
• názvosloví
  1. systematické-substituční

     < předpona halogen + základní uhlovodík

  2. skupinový funkční název

     < název uhlovodíkového zbytku
     přípona = název příslušného halogenidu

  3. triviální názvosloví [CHCl[3] – chloroform]
• arylhalogenidy = halogen vázán na aromatický zbytek, např. benzen

Příprava

• halogenace alkanů nebo alkylarenů

  CH[4] + CL[2] –{UV} → HCl CH[3]Cl

• halogenace arenů
• z alkenů adice halogenu nebo halogenvodíku
• z alkoholů reakcí s halogenvodíky

Vlastnosti

• nepolární látky

  ⇒ nerozpustné ve vodě

  ⇒ rozpustné v org. rozpouštědlech

• Cl a Br deriváty mají sladkou chuť → anestetika
• 2 typy

  1. alkylhalogenidy- halogen vázán na nearomatický zbytek
  - vazba C-X
  - C je v sp³
  - polární vazba – halogen má větší elektronegativitu
  - s polarizovatel­ností roste reaktivita halogenderivátů => nejreaktivnější jodderiváty
  - halogen vyvolává indukční záporný efekt

Reakce

1. S[n]
   • halogen je nahrazen jinou skupinou, která má záporný náboj = nukleofyl
   • mechanismus substituce
   • Nu⁻ může být OH⁻, CN⁻, NH[3]
   • u nenasycených halogenderivátů vzniká konjugace mezi dvojnou vazbou a volným párem na halogenu

     ⇒ halogen se odštěpuje špatně ⇒ S[n] probíhá špatně

2. eliminace
   • odštěpují se halogeny nebo halogenderiváty
   • dvojné vazby
   • u nenasycených halogenderivátů (C=C-X) * konjugace s dvojnou vazbou
   • Zajcevovo pravidlo = H se odštěpuje z toho C, který má méně atomů H
   • někdy může probíhat souběžně s S[n], záleží na podmínkách, která z nich převládne
     • pokud je OH zředěný ⇒ substituce, jinak eliminace

Využití

• pesticidy, plasty, rozpouštědla
• DDT – insekticid
• PCB = polychlorované bifenyly
• freony = chlorderiváty
  • chemicky stálé, nejedovaté, plyny nebo kapaliny

Dusíkaté deriváty

• deriváty obsahující vazbu CN
• aminy
  • dusíkaté deriváty vznikající nahrazením vodíkových atomů v amoniaku uhlovodíkovými zbyt­ky
  • mají na uhlovodíkovém zbytku navázanou aminoskupinu (NH2)
  • dělení
    • podle počtu vodíků v molekule NH3 nahrazené uhl. zbytky
      1. R-NH2 – primární aminy
         • monoamin – 1 NH₂ skupina
         • diamin – 2 NH2 skupiny
         • polyamin – více NH2 skupin
      2. R-NH-R – sekundární aminy
      3. R-N-R – terciální aminy

         R

    • podle druhu uhlovodíkových zbytků (není u primárních aminů)

      < stejné, smíšené

  • názvosloví
    1. funkční
       • uhlovod. zbytek + amin
       • NH2 má přednost při číslování

         [cyklohex-2-en-1-ylamin

         CH3-NH-CH2CH3 ethyl (methyl)amin – zbytky podle abecedy

         CH3

         CH3CH2CH2-N – CH2CH3 ethyl (methyl)propylamin]

       místo aminu se může používat azan

    2. substituční

       [NH2-CH2-CH2-NH2 ethan-1,1-diamin

       CH3CH2CH2-NH2 propan-1-amin

       propan-1,3-diamin NH2-CH2CH2CH2-NH2

       hexan-1,6-diamin NH2-CH2CH2CH2CH2CH2CH2-NH2

       CH3CH2-NH-CH2CH3 diethylazan]

    3. triviální
• missin'

2. reakce s alkylhalogenidy
a) primární amin + halogenid
[CH[3]NH[2] + CH[3]Cl → (CH[3])[2]NH[2] + Cl⁻]
b) sekundární amin + halogenid
[CH[3]NH[2] + CH[3]Cl → (CH[3])[3]NH + Cl⁻ → {- zás. – HCl} → (CH[3])[3]N]
c) terciární amin
[CH[3]NH[2] + CH[3]Cl → (CH[3])[4]N^+Cl⁻ → {-Ag[2]O} → (CH[3])[4]N^+OH⁻

• missin'

< methylamin
dimethyladmin
trimethylamin
- nepříjemný zápach
* při hnití bílkovin
hexan-1,6-diamin
⇒ syntetická vlákna – nylon
anilin
- jedovatá kapalina, způs cyanózu (anilin blokuje přenos kyslíku hemoglobinem)
⇒ barvy, léčiva, plasty, jiné arom. slouč
diazoniové soli
⇒ azobarviva (* kopulace)
azosloučeniny = azobarviva
- barevné
- barvení kůže, textilu, plastů

Další dusíkaté deriváty

1. deriváty hydrazinu (NH2-NH2)

   [fenylhydrazin]

2. deriváty hydroxylaminu (NH2-OH)

   [fenylhydroxylamin]

3. nitrozosloučeniny
   • odvozeny od uhlovodíků nahrazením H skupinou -N=O

   [nitrozobenzen]

4. nitrosloučeniny
   • dusíkaté deriváty
   • nahrazením H skupinou NO2 (nitroskupina)
   • názvosloví [nitromethan]
   • příprava
     1. nitrací alkanů

        CH4 + HNO3 → CH3NO2 + H2O

     2. z alkylhalogenidů

        CH3Cl + NaNO2 → NaCl + CH3NO

   • reakce
     • redukce
       • výsledek závisí na pH, v kterém probíhá
   • zástupci
     • nitrobenzen
       • pach hořkých mandlí, jedovatý
     • TNT