Obtención haluros de alquilo

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Obtención de haluros de alquilo

Los haluros de alquilo son compuestos orgánicos en los cuales un átomo de carbono con hibridación sp3 se enlaza covalentemente a un halógeno (F, Cl, Br, I). Se puede pensar en este tipo de compuestos como haloalcanos, es decir, alcanos a los que se les han sustituido átomos de H por halógenos por ejemplo el mostrado en la Figura 1.

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Figura 1. Estructura de un halogenuro de alquilo.

En el ejemplo de arriba, se muestra la molécula de 1-clorobutano, donde puede observarse que todos los átomos de carbono poseen enlaces simples, y tienen además hibridación sp3 y contiene un halógeno en su estructura.

Este tipo de compuestos se caracterizan por ser muy reactivos y, al poseer los átomos más electronegativos de la tabla periódica. Las propiedades de esta familia de compuestos dependen del enlace C-X debido a que presentan un momento dipolar permanente, debido a que los halógenos so  más electronegativos que el carbono (en especial el flúor).

La diferencia entre los halógenos son livianos como (F y Cl), mientras que otros son pesados (Br y I). Sus  masas  atómicas  también  hacen  diferencias dentro de los enlaces C-X, y a su vez, directamente en las propiedades del halogenuro. Por lo tanto, adicionar halógenos a un hidrocarburo equivale a incrementar su polaridad y masa molecular; es igual a volverlo menos volátil, menos inflamable y aumentar sus puntos de ebullición o fusión.

El tamaño del halógeno influye en el peso de los compuestos, esto afecta las propiedades físicas (Figura 2). Por ejemplo, haluros de flúor son más livianos que  los de  yodo, además  sus puntos  de  fusión y ebullición también obedecen este orden.[pic 6][pic 7][pic 8][pic 9][pic 10][pic 11][pic 12][pic 13][pic 14]

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Figura 2. Influencia del tamaño del halógeno en las propiedades físicas de los haluros de alquilo.

Las longitudes de los enlaces C-X correspondientes aumentan, además, las fuerzas del enlace disminuyen en este mismo orden.

Los enlaces C-X poseen una polaridad en el orden inverso mostrado al tamaño, esto se debe a la diferencia de electronegatividad entre los halógenos y el átomo de C, antes mencionada. Por lo tanto, los enlaces C-F son más polares que los enlaces C-I. Al ser más polares, los haluros C-F tienden a interactuar mediante fuerzas dipolo-dipolo.

[pic 23][pic 24]Mientras los haluros C-Br o C-I al poseer momentos dipolares más débiles y cobran mayor fuerza las interacciones regidas por las fuerzas de dispersión de London. Esta polarización del enlace mostrada en el Esquema 3, resulta en un momento dipolar sustancial y explica porque el átomo de C se comporta como un electrófilo (centro deficiente en densidad electrónica) en las reacciones polares.[pic 25][pic 26][pic 27][pic 28][pic 29][pic 30]

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Figura 3. Polarización del enlace C-X.

Aunque los alcanos sustituidos con halógenos comúnmente se llaman halogenuros o haluros de alquilo, se nombran sistemáticamente como haloalcanos, tratando al halógeno como un sustituyente en la cadena principal del alcano. Se muestran ejemplos en la Figura 4:

1. Encuentre la cadena más larga y más ramificada y nómbrela como la cadena principal. Si se presenta un doble o triple enlace, la cadena principal debe contenerlo.[pic 47][pic 48][pic 49]
2. Numere los carbonos de la cadena principal comenzando por el extremo más cercano al primer sustituyente, ya sea alquilo o halógeno. Asigne un número a cada sustituyente de acuerdo con su posición en la cadena. Debe recordar ordenarlo alfábeticamente. Si la cadena principal se puede numerar apropiadamente desde cualquier extremo, comience la numeración por el lado más cercano al sustituyente con prioridad alfabética.[pic 50][pic 51][pic 52][pic 53][pic 54][pic 55][pic 56][pic 57][pic 58]

Figura 4. Ejemplos de nomenclatura de haluros de alquilo.[pic 59]

Para obtener haluros de alquilo debe someterse a las moléculas a un proceso de halogenación, incorporar átomos de halógenos a sus estructuras, en este caso a un átomo de carbono con hibridación sp3. Un método para obtener cloruros o bromuros es mediante radiación UV a través de un mecanismo por radicales mostrado en el Esquema 1.[pic 60][pic 61][pic 62][pic 63][pic 64][pic 65][pic 66][pic 67][pic 68][pic 69][pic 70]

Esquema 1. Halogenación de alcanos vía radicales.[pic 71][pic 72][pic 73][pic 74][pic 75]

[pic 76][pic 77]El segundo método de obtención de haluros de alquilo consiste en tratar alquenos o alcoholes con hidrácidos (Esquema 2A). Los hidrácidos tienen fórmula general HX (HF, HCl, HBr y HI). La reacción que ocurre entre los hidrácidos con los alquenos es de adición al doble enlace al formarse un enlace C-H y un enlace C-X, formando haluros de alquilo secundarios o terciarios principalmente. También pueden ocurrir reacciones de adición de moléculas como Br2 o Cl2 a enlaces dobles para obtener compuestos dihalogenados (Esquema 2B).[pic 78]

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