bg‑azure

W jaki sposób reagują ze sobą halogenopochodne węglowodorów i wodorotlenki sodu lub potasu?

Halogenopochodne węglowodorów, zwane inaczej halogenkami alkilów, stanowią bardzo interesującą grupę związków chemicznych, ze względu na możliwość ich zastosowania do otrzymywania różnych grup związków organicznych. Szczególnie ciekawy jest przebieg reakcji halogenopochodnych węglowodorów z wodorotlenkami sodu lub potasu. W zależności od warunków reakcji, istnieją dwie możliwości:

  • otrzymanie alkenu w wyniku reakcji eliminacjieliminacjaeliminacji;

  • otrzymanie alkoholu w wyniku reakcji substytucjisubstytucjasubstytucji.

1
Ważne!

Należy pamiętać również, że powyższa reakcja eliminacji jest konkurencyjna do przedstawionej reakcji substytucji. Aby otrzymać produkty eliminacji, a nie substytucji, należy reakcje prowadzić w warunkach bezwodnych.

W przypadku substytucji, otrzymywany alkohol posiada taką samą rzędowość jak użyty halogenek alkilu.

Podczas reakcji eliminacji, wskutek oderwania atomu halogenu oraz atomu wodoru z sąsiedniego atomu węgla, powstaje alken. Atom wodoru odrywamy od tego atomu węgla (sąsiadującego z atomem węgla, do którego podłączony jest atom fluorowca), który ma mniej atomów wodoru. Ta prawidłowość nosi nazwę reguły Zajcewa.

Zajcewa1
Reguła: Zajcewa

W trakcie eliminacji cząsteczki halogenowodoru z halogenopochodnej alkanu, dominujący produkt to bardziej rozgałęziony alken, tj. posiadający większą liczbę atomów węgla przy atomach tworzących wiązanie podwójne. Natomiast uproszczona reguła dotycząca wodorów mówi, że produktem głównym jest izomer, który powstaje przez oderwanie atomu wodoru od atomu węgla, związanego z mniejszą ilością atomów wodoru.

RYgY8tD9mKE9S
Równanie reakcji eliminacji bromowodoru. Zgodnie z regułą Zajcewa, produkt główny, czyli produkt powstający w tej reakcji w dominującej ilości, to produkt posiadający wiązanie podwójne przy atomie węgla wyższego rzędu.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Reguła ta znajduje zastosowanie także w przewidywaniu produktów dehydratacji alkoholi.

Słownik

nukleofil
nukleofil

(łac. nucleus „jądro”, gr. philia „lubić”) drobina (cząsteczka lub anion) dysponująca co najmniej jedną wolną parą elektronową; nukleofil, ze względu na posiadanie dużej gęstości elektronowej na jednym z atomów, będzie atakował centra spolaryzowane dodatnio

elektrofil
elektrofil

(gr. ḗlektron „bursztyn”, philia „lubić”) kation lub obojętna cząsteczka, posiadające niedobór gęstości elektronowej na jednym z atomów; elektrofil, biorąc udział w reakcji chemicznej, atakuje fragmenty cząsteczki o wysokiej gęstości elektronowej, takie jak pierścienie aromatyczne lub wiązania wielokrotne

substytucja
substytucja

reakcja, w której dochodzi do zamiany jednego atomu bądź grupy atomów na inną; przykładem reakcji substytucji jest reakcja:

CH3CH2Cl+NaOHCH3CH2OH+NaCl

zachodząca w środowisku wodnym; podczas reakcji substytucji liczba wiązań wielokrotnych nie ulega zmianie

eliminacja
eliminacja

reakcja, w której dochodzi do usunięcia grupy atomów; przykładem reakcji eliminacji jest reakcja:

CH3CH2Cl+NaOHalkoholCH2CH2+NaCl+H2O

zachodząca w środowisku bezwodnym, np. w alkoholu; podczas reakcji eliminacji liczba wiązań wielokrotnych wzrasta

Bibliografia

Dudek‑Różycki K., Płotek  M., Wichur T., Węglowodory. Repetytorium i zadania, Kraków 2020.

Dudek‑Różycki K., Płotek M., Wichur T., Kompendium terminologii oraz nazewnictwa związków organicznych. Poradnik dla nauczycieli i uczniów, Kraków 2020.

Morrison R. T., Boyd R. N., Chemia organiczna, Warszawa 1985.