Курсовая работа: Полигалогенпроизводные алканов

В науке о лекарственных веществах - фармакологии - все эти вещества классифицируются в зависимости от их основного влияния на различные биологические функции человеческого организма. Средства для общего наркоза – фторотан, хлороформ, этиловый эфир, циклопропан действуют преимущественно на центральную нервную систему.

Широкое применение фреонов в технике и в быту создало угрозу для существования в стратосфере озонного слоя, защищающего Землю от жесткого ультрафиолетового излучения. Пары галогенопроизводных фотохимически расщепляются в стратосфере с образованиематомов галогенов, которые вызывают превращение озона в кислород.

2. Фтороалканы

2.1 Развитие химии органических соединений фтора

История химии фтора начинается не в древнем Египте или Финикии и даже не в средневековой Аравии. Началом возникновения химии фтора послужило открытие фтористого водорода (Шееле, 1771г.)и затем элементарного фтора (Муассан, 1886 г.). Органические же соединения фтора были подвергнуты систематическому изучению только примерно в 1900 г. Овартсом, работы которого имеют большое значение. Дальнейшей вехой в развитии химии органических соединений фтора является применение фторированных производных метана и этана и качестве хладоагентов (Мидгли, Хенне, 1930 г.), что привело впоследствии к систематическому исследованию способов получения и свойств этих соединений. Примерно к 1940 г. стало ясным значение перфторпроизводных, и были разработаны способы их получения: каталитическое и некаталитическое фторирование элементарным фтором и фторирование фторидами серебра и кобальта. Приблизительно в это же время был получен тефлон, несколькими годами позже началось промышленное получение политрифторхлорэтилена. Разработанное в последнее время электролитическое фторирование позволяет легко получать перфторпроизводные электролизом в безводном фтористом водороде (1948 г.). В связи с этим, большое значение приобрело получение перфторалкилгалогенидов из перфторкарбоновых кислот, присоединение этих галогенидов к олефинам и ацетиленам, получение и реакции гриньяровских соединений из перфторалкилгалогенидов и, наконец, получение олефинов термическим разложением щелочных солей перфторкарбоновых кислот. Многочисленные реакции фторированных производных, найденные в последние годы, свидетельствуют о том, что развитие химии органических соединений фтора еще не завершено и что до сего времени открыты лишь самые основные реакции.

Из органических соединений фтора наибольшее значение имеют те, которые содержат в молекуле значительное число атомов фтора (полифтор- и перфторпроизводные). Эти соединения нашли практическое применение благодаря своей инертности, термической и химической стойкости (хладоагенты, полимерные материалы), а также представляют большой интерес с теоретической точки зрения, так как их поведение значительно отличается от поведения обычных соединений прочих галогенов.

В настоящее время химия органических соединений фтора насчитывает несколько тысяч производных, описанных в таком количестве публикаций, что одному лицу невозможно охватить этот материал в полной мере и с достаточной глубиной. Об этом свидетельствует то обстоятельство, что до сих пор нет исчерпывающей монографии, которая охватывала бы все органические соединения фтора, и что отдельные обзорные статьи обычно весьма узко специализированы.

2.2 Номенклатура фтороалканов

Номенклатура органических соединений фтора, содержащих лишь один или несколько атомов фтора в молекуле, не вызывает затруднений. Положение атомов фтора обозначается в названии фторпроизводного арабскими цифрами или греческими буквами согласно обычным правилам:

- 1,2,2-трифторпропан,

Терминологические трудности возникают лишь при переходе к соединениям, вкоторых число атомов фтора превышает число остальных атомов, связанных с углеродным скелетом, а также у соединений, у которых все атомы водорода замещены фтором.

Обозначение положения отдельных атомов фтора в этих соединениях обычным способом приводит к слишком громоздким названиям:

- 1, 1, 2, 2, 3, 3, 4, 5, 5, 5-декафторпентан,

- 1-хлор-1, 2, 2, 3, 3, 3-гексафторпропан.

Для тех полифторпроизводных, у которых число атомов водорода в молекуле не превышает четырех, а отношение числа атомов водорода к числу атомов галогена не менее 1:3, было предложено обозначать только общее число атомов фтора, а цифрами указывать положение атомов водорода и прочих галогенов. Рассмотренные соединения по этой системе получают следующие названия: , -декафторпентан и , 1-хлоргексафторнропан.

Для соединений, не содержащих в молекуле ни атомов водорода, ни других галогенов, кроме фтора, было предложено название перфторпроизводных с приставкой «перфтор» перед названием основного незамещенного соединения:

- перфторгептан,

Вместо приставки «перфтор» можно пользоваться условным обозначением в виде заглавной греческой буквы . Выше приведенное соединения будет тогда обозначаться следующим образом: гептан.

Этот же способ можно применить также для тех полифторпроизводных, которые содержат один или небольшое число атомов водорода. В таком случае соединение, приведенное первым в схеме, получит название: 1,4-Дигидро-Ф-пентан.

Эта номенклатура вполне однозначная и для перфторпроизводных довольно практична, однако для химика, мало знакомого с химией фтора, она мало понятна. Кроме того, она свидетельствует о недостаточном эстетическом филологическом вкусе ее создателя.

К номенклатуре фторсодержащих соединений относятся также и обычные тортовые названия хладоагентов, состав которых характеризуется системой цифровых обозначений. Фторированные производные метана и этана обычно носят тривиальные названия- фреоны, фригены и т.п., число же атомов фтора и прочих элементов обозначается следующим образом.

Первая цифра обозначает число атомов углерода, уменьшенное на единицу; вторая цифра дает число атомов водорода, увеличенное на единицу; третья цифра указывает число атомов фтора.

Число атомов хлора не указывается.

Производные метана тогда будут обозначаться двузначным числом (нуль опускается), а производные этана - трехзначным, начинающимся с единицы. В качестве примера в табл. I приведены некоторые из наиболее употребительных хладоагентов.

Химическое соединение	Формула	Торговое название
Фтортрихлорметан		Фреон 11
Дифтордихлорметан		Фреон 12
Трифторхлорметан		Фреон 13
Фтордихлорметан		Фреон 21
Дифторхлорметан		Фреон 22
Трифторметан		Фреон 23
Дифтортетрахлорэтан		Фреон 112
Трифтортрихлорэтан		Фреон 113
Тетрафтордихлорэтан		Фреон 114
Пентафторхлорэтан		Фреон 115
Дифтордихлорэтан		Фреон 132

Как можно видеть, не все эти обозначения однозначны. Так, у производных этана не различаются изомеры положения, так как, исходя из эмпирической формулы, например, симметричному и асимметричному дихлортетрафторэтанам даются одинаковые названия. Однако приведенная номенклатура фреонов пользуется широким распространением в латентной технической и торговой литературе.

2.3 Получение фтороалканов

К способам получения органических соединений фтора мы относим за некоторыми исключениями такие реакции, при которых происходит введение фтора в молекулу.

Хотя фторпроизводные метана и можно получить при фторировании метана элементарным фтором, однако на практике каждое из них получают другими способами. Фтористый метил был получен реакцией йодистого метила с фтористой ртутью и йодом или метилового эфира п -толуолсульфоновой кислоты с фтористым калием. Этим же путем из тридейтерометил-п -толуолсульфоната был получен фтористый тридейтерометил:

Фтористый метилен получают реакцией любого дигалогензамещенного метана с фторидами сурьмы. Фтороформ был получен двухстадийным фторированием бромоформа - сначала трехфтористой сурьмой до дифторбромметана, затем фторной ртутью, а также в одну стадию реакцией хлороформа с комплексным соединением . Четырехфтористый углерод можно получить с выходом более 50% фторированием активного угля, взаимодействием четыреххлористого углерода с элементарным фтором или фторированием карбида кремния. Образующийся одновременно четырехфтористый кремний отделяют промыванием продуктов реакции водой.

Фторированные галогенопроизводные метана имеют большое практическое значение в качестве охлаждающих жидкостей, известных под коммерческими названиями фреонов, фригенов и т. п. Получают их преимущественно из хлороформа и четыреххлористого углерода постепенным замещением атомов хлора фтором. Фтордихлорметан л дифторхлорметан получают взаимодействием хлороформа с трехфтористой сурьмой, активированной добавлением пятихлористой сурьмы или чаще реакцией хлороформа с безводным фтористым водородом в присутствии катализаторов хлоридов сурьмы. Оба способа можно применить и для превращения четыреххлористого углерода во фтортрихлорметан и дифторхлорметан . Эти соединения получают также реакцией четыреххлористого углерода с фтористым водородом в газовой фазе при каталитическом действии активного угля, пропитанного хлорным железом. Применяя соответствующие количества фторирующего агента и установленные условия реакции, удается регулировать соотношение моно- и дифторпроизводного. Постоянно возвращая монофторпроизводное в реакционную смесь, удается достигнуть практически полного превращения в дифторхлорметан и дифтордихлорметан. Третий галоген в этих условиях замещается только в незначительной степени.

Если желательно получить трифторхлорметан, необходимо применять более энергичный фторирующий агент, например комплексное соединение , который при взаимодействии с четыреххлористым углеродом при 160°.и 70ат образует трифторхлорметан с выходом 95%.

Из бромированных производных метана упомянем дифторбромметан, который был получен реакцией бромоформа с трехфтористой сурьмой и бромом и трифторбромметан, полученный из четырехбромистого углерода и трехфтористого брома.