置換反応は、化合物内の 1 つの原子を別の原子と交換することです。この種の交換は、実用的に重要な新しい化合物を形成するのに役立ちます。ハロゲン化では、原子は塩素、フッ素、ヨウ素、臭素などのハロゲンと交換されます。フリーラジカルハロゲン化は一種のハロゲン化であり、1 つのフリーラジカルが生成物とともに形成され、さらにハロゲン化されるか、フリーラジカルの再結合に使用されます。ハロゲン置換、フリーラジカル、フリーラジカルのハロゲン化について学びましょう。
ハロゲン置換
ハロゲン化またはハロゲン置換は、単にハロゲンによる原子の置換です。それらは、フリーラジカルのハロゲン化、ケトンのハロゲン化、またはハロゲン付加反応の可能性があります。
フリーラジカル
フリーラジカルは、不対電子を持つ原子または分子です。それらは、不対電子を持つ他の原子または分子と反応して化合物を形成します。飽和炭化水素へのハロゲンフリーラジカルの付加は、フリーラジカルハロゲン化として知られています。
フリーラジカルハロゲン化
飽和炭化水素でハロゲン置換を実行するには、アクセス可能なラジカル経路が必要です。飽和炭化水素は、プロパンのように炭素原子間に単結合を持つ炭化水素です。
フリーラジカルハロゲン化のステップ
フリーラジカルのハロゲン化には、次の 3 つのステップがあります:-
- イニシエーション
- 伝播
- 終了。
メタンの塩素化という古典的な例自体で概念を理解しましょう。
飽和炭化水素のフリーラジカルハロゲン化は、UV 光の下で移動します。イニシエーションを開始するには、外部のエネルギー源が必要です。
イニシエーション
外部エネルギー源により、開始時に塩素が分裂して 2 つの塩素原子を形成します。
Cl-Cl →Cl● + Cl●
伝播
伝播では、1 つの塩素が 1 つの水素をメタンに置き換えます。他の塩素は、水素を放出して塩酸を形成するように結合されています。
CH₄ + Cl● → CH₃ ⁻ + HCl
CH₃⁻ + Cl-Cl → CH₃Cl + Cl●
終了
残りのすべてのラジカルは結合して、より多くの生成物またはより多くの反応物を形成します。 2 つのメチル基が結合すると、別の副産物が生成されます。
Cl● + Cl● → Cl-Cl
CH₃⁻ + Cl-Cl →CH₃Cl + Cl●
CH₃⁻ + CH₃⁻ →CH₃-CH₃
- メタンの塩素化に関する主な問題は、いったん拡散し始めると、制御が難しいことです。単純なクロロエタンよりも多くのジクロロエタン、トリクロロエタン、およびテトラクロロエタンを得ることができます。高いメタン濃度を使用すると、この問題の管理に役立ちます。
ハロゲン化におけるハロゲンの反応性
- フッ素は反応性が高いです。
- 高濃度の臭素が添加されると、メタンの臭素化が一次生成物を形成します。
- 大量のヨウ素を使用しても、ヨウ素は何も形成しません。
- 臭素化は、塩素化よりも吸熱性が低くなります。したがって、ハロゲン化に対してより選択的です。ヨウ素反応は完全に吸熱反応です。したがって、反応は起こりません。
反応性
F2> Cl2> Br2> I2.
フリーラジカルのハロゲン化は通常、気相または液相で起こります。液相では、過酸化物はラジカル開始剤として反応を促進します。気相では、酸素は放射状トラップとして作用し、反応を阻害します。
化合物に基づくフリーラジカルハロゲン化反応
1 つ以上のアリール置換基を持つ炭素> 3 つのアルキル置換基を持つ炭素> 3 つのアルキル置換基を持つ炭素> 2 つのアルキル置換基を持つ炭素> 1 つまたは 0 つの置換基を持つ炭素。
結論
置換反応は、化合物内の 1 つの原子を別の原子と交換することです。ハロゲン化では、原子は塩素、フッ素ヨウ素、臭素などのハロゲンと交換されます。フリーラジカルは、不対電子を持つ原子または分子です。それらは、不対電子を持つ他の原子または分子と反応して化合物を形成します。飽和炭化水素へのフリーラジカルの付加は、フリーラジカルのハロゲン化として知られています。フリーラジカルのハロゲン化には、開始、伝播、および停止という 3 つのステップがあります。開始には、開始するためのエネルギー源が必要です。フリーラジカルのハロゲン化は通常、気相または液相で起こります。液相では、過酸化物はラジカル開始剤として反応を促進します。気相では、酸素はラジアル トラップとして動作し、反応を阻害します。
