Химические свойства галогеналканов, спиртов и фенолов
Функциональной группой галогеналканов является атом галогена (фтор, хлор, бром или иод). Отсюда первый признак их классификации – по природе галогена:
Другой вид классификации – по положению атома галогена (по характеру атома углерода, связанного с галогеном). Галогеналканы классифицируют на первичные, вторичные и третичные:
 |
Для названия галогеналканов используют радикало-функциональную (для несложных молекул) и заместительную номенклатуру IUPAC.
По радикало-функциональной номенклатуре название галогеналкана состоит из названия соответствуюшего углеводородного радикала и слова хлорид, бромид и т.п. Например:
 |
По заместительной номенклатуре галогеналкан рассматривают как производное соответствующего углеводорода. Наличие галогена обозначают префиксом (если их несколько, используют умножающие частицы ди-, три-, тетра-) и обозначают положение цифрой.
Например:
 |
Для галогеналканов характерны реакции нуклеофильного замещения (SN). Это связано с распределением электронной плотности в молекуле.
Хлор смещает электронную плотность на себя вследствие более высокой электроотрицательности. На атоме углерода возникает частичный положительный заряд. Этот электронодефицитный углерод является электрофильным центром и может быть атакован каким-либо нуклеофилом.
С помощью реакций нуклеофильного замещения можно превратить галогеналканы в спирты, тиолы, амины, простые
эфиры:
 |
Общая схема реакции нуклеофильного замещения может быть представлена следующим образом:
 |
Связь углерод-галоген разрывается гетеролитически. Новая связь образуется за счет электронной пары нуклеофила (нуклеофил замещает галоген в молекуле галогеналкана). Частица Х- уходит, унося электроны бывшей σ-связи. Эту частицу называют «уходящей группой». Реакции нулеофильного замещения часто бывают обратимыми, т.к. любая уходящая группа также является нуклеофилом. Чтобы сместить равновесие реакции вправо, необходимы «хороший» нуклеофил и «хорошая» уходящая группа. «хороший» нуклеофил – это активный нуклеофил. Как же сравнить силу различных нуклеофилов?
1) Анионы более активные нуклеофилы, чем соответствующие нейтральные молекулы, т.к. анионы легче отдают электроны. Например, анион OH- является более сильным нуклеофилом, чем нейтральная молекула воды H2O. Алкоголят-анион R-O- активнее, чем молекула спирта R-OH, тиолят-анион R-S- активнее, чем молекула тиола R-SH.
2) Чем ниже электроотрицательность атома нуклеофильного центра, тем активнее нуклеофил, т.к. такой атом легче отдает электронную пару на образование новой σ-связи. Поэтому молекула аммиака NH3 является более сильным нуклеофилом, чем молекула воды H2O (электроотрицательность азота ниже, чем кислорода).
«Хорошая» уходящая группа, наоборот, должна быть слабым нуклеофилом. Например, нейтральная молекула воды лучшая уходящая группа, чем гидроксид-анион. Анионы галогенов являются «хорошими» уходящими группами вследствие высокой электроотрицательности атомов галогена.
Реакции нуклеофильного замещения в галогеналканах могут конкурировать с реакциями отщепления (элиминирования).
Например, при нагревании галогеналкана с водным раствором щелочи протекает реакция нуклеофильного замещения:
 |
Если же в реакции использовать не водный, а спиртовой раствор щелочи, протекает реакция элиминирования с образованием соответствующего алкена:
Обратите внимание, что реакции элиминирования в галогеналканах и спиртах протекают по правилу Зайцева (см. стр. 56).