- ハロゲン化アルキルの性質
- 沸点と融点
- 極性
- 溶剤力
- 命名法
- 例
- 入手
- 光または紫外線によるハロゲン化
- アルケンへの水素化物またはハロゲンの追加
- 反応
- 求核置換
- 例
- 除去
- グリニャール試薬の合成
- 例
- 用途
- 溶媒
- 有機合成
- 製薬業界
- 冷媒
- 参考文献
ハロゲン化アルキルは、炭素原子のspハイブリダイズした有機化合物である3は共有結合ハロゲン（F、Cl、Br、I）に結合しています。別の観点から、それらをハロアルカンであると仮定することは、単純化するのに便利です。これらは、一部のH原子がハロゲン原子に置き換えられたアルカンです。
また、その名前が示すように、ハロゲン原子は、このタイプのハロゲン化物と見なされるには、アルキル基Rにリンクしている必要があります。しかし、構造的には、それらは置換または分岐でき、芳香環を有し、それでもハロゲン化アルキルのままです。
1-クロロブタン分子、ハロゲン化アルキルの例。出典：ガブリエルボリバル
上記は、最も単純なハロゲン化アルキルの1つに対応する1-クロロブタン分子です。すべての炭素に単結合があり、sp 3ハイブリダイゼーションもあることがわかります。したがって、Cl原子に対応する緑色の球は、アルカンブタンに由来する骨格にリンクされています。
1-クロロブタンよりもさらに単純な例は、メタンガスに由来するものです。すべての中で最も小さい炭化水素です。
そのCH 4分子から、H原子はヨウ素に置き換えることができます。Hを置換すると、CH 3 I（ヨードメタンまたはヨウ化メチル）になります。2つのHを置き換えると、CH 2 I 2（ジヨードメタンまたはヨウ化メチレン）になります。そして最後に、Isは、CHI 3（ヨードホルム）とCI 4（四ヨウ化炭素）を与えるすべてのHを置き換えます。
ハロゲン化アルキルは非常に反応性が高く、周期表に最も電気陰性の原子があることにより、エンドレスなメカニズムを通じて生物学的マトリックスに影響を与えると考えられています。
ハロゲン化アルキルの性質
このファミリーの化合物の特性は、それらの分子構造に依存します。ただし、その派生アルカンと比較すると、CX結合（X =ハロゲン原子）を持っているという単純な事実が原因で、顕著な違いが見られます。
つまり、CX結合は、1つまたは複数のハロゲン化アルキル間の相違または類似性の原因となります。
まず、CとHの電気陰性度の差が小さいと、CH結合はほぼ無極性になります。対照的に、ハロゲンは炭素（特にフッ素）よりも電気陰性度が高いため、CX結合は永久的な双極子モーメントを示します。
一方、ハロゲンの中には軽いもの（FとCl）と、重いもの（BrとI）があります。それらの原子質量は、CX結合内の違いも形成します。次に、ハロゲン化物の特性に直接影響します。
したがって、炭化水素にハロゲンを追加することは、その極性と分子量を増やすことと同じです。これは、揮発性を低く（ある程度まで）、可燃性を低くし、沸点または融点を上げることと同じです。
沸点と融点
つまり、さまざまなハロゲンのサイズ、したがって重量が昇順で示されています。
F <Cl <Br <I
したがって、F原子を含むハロゲン化アルキルは、BrまたはI原子を含むハロゲン化アルキルよりも軽いと予想できます。
たとえば、メタンに由来するいくつかのハロゲン化物が考慮されます。
CH 3 F <CH 3 Cl <CH 3 Br <CH 3 I
CH 2 F 2 <CH 2 Cl 2 <CH 2 Br 2 <CH 2 I 2
ハロゲン化度の高い他の誘導体製品についても同様です。順序が維持されることに注意してください。ハロゲン化フッ素はハロゲン化ヨウ素よりも軽いです。それだけでなく、その沸点と融点もこの順序に従います。RFはRIよりも低い温度で沸騰します（この場合、R = CH 3）。
同様に、CX結合の電子は光子を吸収または放出して他のエネルギーレベルを通過できないため、これらの液体はすべて無色です。ただし、重くなると、結晶化して色を表示できます（ヨードホルム、CHI 3と同様）。
極性
CX結合は極性が異なりますが、上記とは逆の順序です。
CF> C-Cl> C-Br> CI
したがって、CF結合はCI結合よりも極性が高くなります。RFハロゲン化物は極性が高いため、双極子間相互作用によって相互作用する傾向があります。一方、RBrまたはRIハロゲン化物では、それらの双極子モーメントはより弱く、ロンドン分散力によって支配される相互作用はより大きな強さを獲得します。
溶剤力
ハロゲン化アルキルは、由来するアルカンよりも極性が高いため、より多くの有機化合物を溶解する能力を高めます。これらがより良い溶剤になる傾向があるのはこのためです。ただし、すべての用途でアルカンに取って代わることができるという意味ではありません。
アルカンよりハロゲン化溶媒を優先するための技術的、経済的、生態学的、および性能基準があります。
命名法
ハロゲン化アルキルに名前を付ける方法は2つあります。一般的な名前と系統的な名前（IUPAC）です。RXが単純な場合は、通常、一般名を使用する方が便利です。
CHCl 3
クロロホルム：一般名
三塩化メチルまたはトリクロロメタン：IUPAC名。
ただし、分岐構造の場合は、体系的な名前を使用することをお勧めします（唯一のオプションです）。皮肉なことに、構造が複雑すぎる場合（前のセクションで見られるように）に、一般的な名前が再び役に立ちます。
IUPACシステムによる化合物の命名規則は、アルコールの場合と同じです。主鎖が識別されます。次に、置換基または分岐に最も近い端から始めて、炭素をアルファベット順にリストします。
例
説明のために、次の例を示します。
命名法の一例としてのハロゲン化アルキル。出典：ガブリエルボリバル
最初の分岐はC-4のメチル基です。ただし、二重結合があるため、規定されたルールよりも優先されます。このため、最も長い鎖が右からリストされ始め、2つのハロゲン（ClおよびBr）に結合している炭素原子が先頭にきます。
列挙では、置換基はアルファベット順に名前が付けられます。
1-ブロモ-1-クロロ-4-メチル-2-ヘキセン。
入手
ハロゲン化アルキルを得るには、分子をハロゲン化プロセスに付す必要があります。つまり、ハロゲン原子、特に炭素sp 3を持つ原子を構造に組み込んでいます。
それらを取得または合成する方法は2つあります。1つは、フリーラジカルによるメカニズムを介した紫外線による方法、もう1つは、ヒドロ酸またはハロゲンの添加による方法です。
光または紫外線によるハロゲン化
1つ目は、最も適切でなく、最悪の場合、ハロゲンの存在下でアルカンに紫外線（hv）を照射することです。たとえば、メタンの塩素化の式は次のとおりです。
CH 4 + Cl 2 => CH 3 Cl + HCl（紫外線下）
CH 3 Cl + Cl 2 => CH 2 Cl 2 + HCl
CH 2 Cl 2 + Cl 2 => CHCl 3 + HCl
CHCl 3 + Cl 2 => CCl 4 + HCl
4つの化合物（CH 3 Cl、CH 2 Cl 2、CHCl 3およびCCl 4）が形成されるため、分別蒸留にかけることができる混合物があります。ただし、この方法は実用的ではなく、有機合成に頼ることが推奨されます。
別の例は、n-ヘキサンの臭素化です。
CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 + Br 2 => CH 3（Br）CHCH 2 CH 2 CH 2 CH 3 + HBr
再び、この反応では、光または紫外線がフリーラジカルの形成を促進するために使用されます。臭素は濃い赤色の液体であるため、反応すると変色し、2-ブロモヘキサンが形成されると赤色から無色に変化します。
アルケンへの水素化物またはハロゲンの追加
ハロゲン化アルキルを得る2つ目の方法は、アルコール（ROH）またはアルケン（R 2 C = CR 2）を水素酸で処理することです。ヒドラシッドは、一般式HX（HF、HCl、HBr、HI）を持っています。それぞれにエタノールを使用した例を示します。
CH 3 CH 2 OH + HF => CH 3 CH 2 F + H 2 O
CH 3 CH 2 OH + HCl => CH 3 CH 2 Cl + H 2 O
CH 3 CH 2 OH + HBr => CH 3 CH 2 Br + H 2 O
CH 3 CH 2 OH + HI => CH 3 CH 2 I + H 2 O
同様に、アルケンはHX分子を二重結合に付加して、ハロゲン化第二級アルキルを形成できます。
CH 2 = CH-CH 3 + HBr => BrCH 2 -CH 2 -CH 3 + CH 3 -CHBr-CH 3
生成物BrCH 2 -CH 2 -CH 3は1-ブロモプロパンであり、CH 3 -CHBr-CH 3は 2-ブロモプロパンです。2つ目は最も安定しているため、過半数の製品です。1つ目は、より不安定であるため、最初の製品はあまり生産されません。これは、CH 3 CHBrCH 3が二級ハロゲン化アルキルであるためです。
アルケンに追加されるものがX 2の分子である場合も非常に似ています。
CH 2 = CH-CH 3 + Br 2 => BrCH 2 -CHBr-CH 3
しかしながら、ハロゲン化アルキルは、隣接する炭素に結合した2つの臭素原子で得られます。ビシナルハロゲン化アルキル。一方、同じ炭素に2つの臭素が結合している場合は、次のようなジェミナルなハロゲン化アルキルが得られます。
Br 2 CH-CH 2 -CH 3
反応
求核置換
ハロゲン化アルキルの反応性は、CX結合の脆性または強度に基づいています。ハロゲンが重いほど、結合は弱くなり、そのため、壊れやすくなります。化学反応では結合が壊れ、新しいものが形成されます。CX結合が切断され、CG結合が形成されます（G =新しいグループ）。
より適切な用語では、Xは求核置換反応で脱離基として、Gは進入基として機能します。なぜこの反応が起こるのですか？Xは炭素よりも電気陰性であるため、電子密度を「盗み」、電子の欠損を残して正の部分電荷として変換します。
C δ+ -X δ-
負の場合（：G - ）、または中性種利用可能な電子対を持つ（：G）、より安定なCG結合を形成することができる、ホバー近傍周り、Xは、次式で表すことができる上にG.ザによって置換されてしまいます化学：
RX +：G - => RG + X -
CX結合またはRX結合が弱いほど、その反応性または求核（または求核）剤Gに置き換わる傾向が大きくなります。つまり、原子核または正電荷の愛好家です。
例
以下は、ハロゲン化アルキルが受けることができる求核置換の一連の一般式です。
RX + OH - => ROH + X - （アルコール）
+ OR '- => ROR '（Ethers、ウィリアムソン合成）
+ I - => RI（ヨウ化アルキル）
+ CN - => RCN（ニトリル）
+ R'COO - => RCOOR '（エステル）
+ NH 3 => RNH 2（アミン）
+ P（C 6 H 5）3 => RP（C 6 H 5）3 + X - （ホスホニウム塩）
+ SH - => RSH（チオール）
これらの例から、ハロゲン化アルキルが有機合成にどれほど価値があるかはすでに疑うことができます。引用されていない多くの置換の1つは、芳香環を「レンタル」するために使用されるフリーデルクラフツ反応の置換です。
RX + ArH + AlCl 3 => ArR
この反応では、芳香環のHがRXのR基で置き換えられます。
除去
ハロゲン化アルキルは、脱離反応を通じてHX分子を放出することができます。具体的には、脱ハロゲン化水素：
R 2 CH-CXR 2 + OH - => R 2 C = CR 2 + HX
脱ハロゲン化水素は、HとXの両方が同じHX分子で失われるために発生すると言われています。
グリニャール試薬の合成
ハロゲン化アルキルは、特定の金属と反応してグリニャール試薬を形成し、他の分子にR基を付加するために使用されます。その合成の一般的な方程式は次のとおりです。
RX + Mg => RMgX
例
ハロゲン化アルキルのいくつかの例は、セクション全体ですでに言及されています。その他、簡単なものは次のとおりです。
-塩化エチル、CH 3 CH 2 Cl
-フッ化イソプロピル、（CH 3）2 CH 2 F
-2-メチル-3-クロロペンタン、CH 3 -CH（CH 3）-CHCl-CH 2 CH 3
-secヨウ化ブチル、CH 3 CH 2 CH 2 I-CH 3
-3-ブロモ-6-ヨードヘプタン、CH 3 -CH 2 -CHBr-CH 2 -CH 2 -CH 2 I
-3,4-ジブロモ-1-ペンテン、CH 3 -CHBr-CHBr-CH = CH 2
用途
溶媒
前のセクションでは、ハロゲン化アルキルの溶媒容量について言及しました。業界はこの特性を利用して、繊維材料、電子部品などのクリーナーとして使用したり、ワニスの汚れを除去したりしています。
同様に、それらは塗料の溶剤として、または無数のタイプの分析テストの有機性または油性のサンプルのために使用されます。
有機合成
ハロゲン化アルキルは、芳香族環を「アルキル化」するのに非常に有用であると同時に、事実上すべての他の有機化合物群の合成の出発源として機能します。総合的に、RXは、R基またはR鎖の供給源と見なされ、高度に芳香族の化合物への組み込みに望ましい場合があります。
製薬業界
最初に、ハロゲン原子は生物学的マトリックスと相互作用するため、私たちの生物では、正または負の変化を起こさなければ、気づかれることはできません。薬物が身体にプラスの効果を発揮する場合、ハロゲン原子を持っていると、この効果は増加する場合と増加しない場合があります。
次に、Xがsp 3ハイブリダイゼーションで炭素に直接結合している場合、ハロゲン化アルキルではなくハロゲン化誘導体になります。そのようなハロゲン化物のいくつかを、以下の一連の画像で以下に示します。
フェノキシベンザミン、褐色細胞腫患者の血圧と戦うために使用される薬。出典：Utent：Mark Pea。
イソフルラン、吸入麻酔薬。出典：Benjah-bmm27。
抗生物質のクリンダマイシン。出典：M mitcheltree。
ピメクロリムス、アトピー性皮膚炎の治療に使用されます。塩素原子を見つけられますか？出典：MarinaVladivostok。
ハロモン、可能性のある抗腫瘍剤、および海藻Portieria hornemanniiからのハロゲン化アルキル、天然源。出典：Jü
これらの5つの薬物には、少なくとも1つのCH 2 -XまたはCH-X 結合があることに注意してください。つまり、ハロゲンはsp 3炭素に結合しています。
冷媒
他のフルオロアルカンやハイドロフルオロカーボンと同様に、有名な冷媒のフロン-12（CHCIF 2）は、この機能でアンモニアガスとクロロフルオロカーボン（CFC）に取って代わりました。一方、フレオン12はより反応性が高く、そのような高度に到達する前に破壊されます。
参考文献
- キャリーF.（2008）。有機化学。（第6版）。Mc Graw Hill。
- クラーク・ジム。（2016年7月14日）。ハロゲン化アルキルの使用。化学LibreTexts。回収元：chem.libretexts.org
- Gál、B.、Bucher、C。、&Burns、NZ（2016）。キラルアルキルハライド：医学における未踏のモチーフ。マリンドラッグ、14（11）、206。doi：10.3390 / md14110206
- ハロゲン化アルキル。回収元：chemed.chem.purdue.edu
- パトカープラチ。（2017年7月16日）。ハロゲン化アルキルのすべて：特性、用途、その他。Science Struck。回収元：sciencestruck.com
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- 第9章の学習ガイド-ハロゲン化アルキルI.回収元：cactus.dixie.edu
- QAエドゥアルドベガバリオス。（sf）。ハロゲン化アルキル：特性、用途、および用途。[PDF。回収元：cvonline.uaeh.edu.mx