Αντίδραση Swarts

Για την παρασκευή αλκυλοφθοριδίων από αλκυλοχλωρίδια ή αλκυλοβρωμίδια, χρησιμοποιείται συνήθως η αντίδραση Swarts. Η θέρμανση αλκυλοχλωριδίου/βρωμιδίου παρουσία φθοριούχου βαρέων μετάλλων το επιτυγχάνει (φθοριούχος άργυρος ή φθοριούχος υδράργυρος για παράδειγμα). Εάν χρησιμοποιηθεί φθοριούχο νάτριο ή φθοριούχο κάλιο, η αντίδραση θα προχωρήσει, αλλά η απόδοση θα είναι πολύ μειωμένη. Ο Frederic Jean Edmond Swarts ήταν ο πρώτος που ανέφερε αυτό το φαινόμενο το 1892. Η φθορίωση Swats είναι ένα άλλο όνομα για την αντίδραση swarts. Το χλώριο συνήθως αντικαθίσταται από φθόριο σε οργανικές ενώσεις στη φθορίωση Swarts με τη χρήση τριφθοριούχου αντιμονίου παρουσία αλάτων αντιμονίου, όπου η κατάσταση οξείδωσής του είναι +5.

Αντιδραστήριο Swarts

Το τριφθοριούχο αντιμόνιο (SbF3) χρησιμοποιείται συνήθως για την αντικατάσταση των χλωρίων με φθόριο παρουσία αλάτων Sb στα οποία το αντιμόνιο έχει κατάσταση οξείδωσης +5. (SbCl5) Το αντιδραστήριο Swarts είναι ένα μείγμα τριφθοριούχου αντιμονίου (SbF3) και χλωρίου (Cl2).

Μηχανισμός Αντίδρασης Swarts

Η αντίδραση Swarts έχει έναν απλό μηχανισμό:ο μεταλλικός σύνδεσμος φθορίου σπάει και δημιουργείται ένας νέος δεσμός άνθρακα-φθορίου. Το μέταλλο έχει δημιουργήσει μια σύνδεση με τα άτομα χλωρίου ή βρωμίου που έχουν εκτοπιστεί. Το αντιδραστήριο Swarts είναι ένα μείγμα τριφθοριούχου αντιμονίου και χλωρίου. Ο νόμος του Swarts ορίζει ότι μετά τη φθορίωση, το φθόριο που παράγεται έχει χαμηλότερο σημείο βρασμού από το συγκρίσιμο χλωρίδιο.

Οι χλωριωμένοι υδρογονάνθρακες μπορούν επίσης να συνδυαστούν με μεταλλικά φθορίδια για να σχηματίσουν φθοριούχους υδρογονάνθρακες.

Ως αποτέλεσμα, η φθορίωση Swarts μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αντικαταστήσει πλήρως το χλώριο ή το βρώμιο με φθόριο σε αλκυλοχλωρίδια/βρωμίδια. Μια παραλλαγή της αντίδρασης είναι κρίσιμη για το σχηματισμό φρέον. Σε αυτή την παραλλαγή, το άνυδρο υδροφθόριο φθοριούται παρουσία αλάτων αντιμονίου (σε καταλυτικές ποσότητες), με το αντιμόνιο να έχει επίπεδα οξείδωσης +3 και +5.

Εφαρμογές

1. Τα αλκυλοφθορίδια παράγονται χρησιμοποιώντας αυτή τη διαδικασία. Τα φρέον κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας μια παραλλαγή αυτής της διαδικασίας. Οι φθοριούχες αλειφατικές οργανικές ενώσεις είναι γνωστές ως φρέον.
2. Η φθορίωση πραγματοποιείται με αυτή τη μορφή χρησιμοποιώντας άνυδρο υδροφθόριο (HF) παρουσία αλάτων Sb με καταστάσεις οξείδωσης +3 και +5.

Αντίδραση Finkelstein

Η αντίδραση Finkelstein είναι μια αντίδραση SN2 (πυρηνόφιλη διμοριακή αντίδραση υποκατάστασης) στην οποία ένα άτομο αλογόνου αντικαθίσταται από ένα άλλο. Πήρε το όνομά του από τον Γερμανό χημικό Hans Finkelstein. Αν και είναι μια αντίδραση ισορροπίας, μπορεί να επιταχυνθεί εκμεταλλευόμενοι τη διαφορική διαλυτότητα των αλάτων αλογονιδίου ή χρησιμοποιώντας επαρκή ποσότητα του άλατος αλογονιδίου.

Μέθοδος

Η τυπική αντίδραση Finkelstein περιλαμβάνει την επεξεργασία ενός αλκυλοχλωριδίου ή αλκυλοβρωμιδίου με ένα διάλυμα ιωδιούχου νατρίου σε ακετόνη για τη μετατροπή του σε αλκυλοϊωδίδιο. Σε αντίθεση με το χλωριούχο νάτριο και το βρωμιούχο νάτριο, το ιωδιούχο νάτριο διαλύεται στην ακετόνη. Λόγω της καθίζησης του κακώς διαλυτού NaCl ή NaBr, η δράση μάζας οδηγεί την αντίδραση προς τα προϊόντα.

Χρήσεις για ανάλυση

Η ευκολία με την οποία τα αλκυλαλογονίδια υφίστανται την αντίδραση Finkelstein ποικίλλει σημαντικά. Η αντίδραση είναι αποτελεσματική για πρωτοταγή αλογονίδια (εκτός νεοπεντυλίου) και ιδιαίτερα για αλλυλ, βενζυλ και -καρβονυλ αλογονίδια. Τα δευτερογενή αλογονίδια είναι πολύ λιγότερο αντιδραστικά από τα πρωτογενή αλογονίδια. Με εξαίρεση τα αλκυλοϊωδίδια, τα οποία δίνουν το ίδιο προϊόν όταν υποκαθίστανται, τα βινύλια, αρύλια και τριτοταγή αλκυλαλογονίδια δεν αντιδρούν. Ως αποτέλεσμα, η αντίδραση του NaI σε ακετόνη μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να προσδιοριστεί σε ποια από τις προαναφερθείσες κατηγορίες ανήκει ένα άγνωστο αλκυλαλογονίδιο χρησιμοποιώντας μια ποιοτική δοκιμή.

Αντίδραση Swarts και Finkelstein:Διαφορά 

Η σύνθεση αλκυλαλογονιδίου συνδέεται και με τις αντιδράσεις Finkelstein και Swarts. Η ανταλλαγή αλογονιδίων μεταξύ οργανικών ενώσεων (ή οργανικών και ανόργανων ενώσεων) για την παραγωγή νέων αλκυλαλογονιδίων περιγράφεται από αυτές τις αντιδράσεις. Η κύρια διαφορά μεταξύ των αντιδράσεων Finkelstein και Swarts είναι ότι η διαδικασία Finkelstein παράγει αλκυλοϊωδίδιο, ενώ η αντίδραση Swarts παράγει αλκυλοφθορίδιο. Τα πρωτογενή αλογονίδια, τα δευτερεύοντα αλογονίδια, τα αλλυλ αλογονίδια και τα βενζυλαλογονίδια είναι όλα αποδεκτά αντιδραστήρια για την αντίδραση Finkelstein, ενώ οι τριτοταγείς αντιδράσεις, τα βινυλικά και αρυλ αλογονίδια δεν είναι. Το αλκυλοχλωρίδιο ή το αλκυλοβρωμίδιο, καθώς και ένας παράγοντας φθορίωσης όπως το φθόριο αντιμόνιο, είναι τα αντιδρώντα στην αντίδραση Swarts.

Συμπέρασμα

Η σύνθεση αλκυλαλογονιδίου συνδέεται με τις αντιδράσεις Finkelstein και Swarts. Η ανταλλαγή αλογονιδίων μεταξύ οργανικών ενώσεων (ή οργανικών και ανόργανων ενώσεων) για την παραγωγή νέων αλκυλαλογονιδίων περιγράφεται από αυτές τις αντιδράσεις. Η κύρια διαφορά μεταξύ των αντιδράσεων Finkelstein και Swarts είναι ότι η διαδικασία Finkelstein παράγει αλκυλοϊωδίδιο, ενώ η αντίδραση Swarts παράγει αλκυλοφθόριο.

Σχετικές σελίδες

Ειδοποιήσεις JEE	Υλικό μελέτης JEE
Διαφορά μεταξύ JEE	Σημαντικές φόρμουλες JEE
Συμβουλές για τις εξετάσεις JEE	Πλήρες φόρμες JEE
Μέσες τετραγωνικές ταχύτητες ρίζας	Κύριο και δευτερεύον σθένος
Αντίδραση Reimer-Tiemann	Περιορισμοί της θεωρίας του Arrhenius
Επαγωγικά και μεσομερικά εφέ	Στοιχειώδεις και σύνθετες αντιδράσεις