En química , la halogenación es una reacción química que introduce uno o más halógenos en un compuesto químico . Los compuestos que contienen haluros son omnipresentes, lo que hace que este tipo de transformación sea importante, por ejemplo, en la producción de polímeros y fármacos . [1] De hecho, este tipo de conversión es tan común que una descripción general completa es un desafío. Este artículo trata principalmente sobre la halogenación utilizando halógenos elementales ( F 2 , Cl 2 , Br 2 , I 2 ). Los haluros también se introducen comúnmente utilizando sales de los haluros y ácidos halogenados. [ aclaración necesaria ] Existen muchos reactivos especializados para introducir halógenos en diversos sustratos , por ejemplo, cloruro de tionilo .
Existen varias vías para la halogenación de compuestos orgánicos, incluyendo la halogenación por radicales libres , la halogenación de cetonas , la halogenación electrofílica y la reacción de adición de halógenos . La naturaleza del sustrato determina la vía. La facilidad de halogenación está influenciada por el halógeno. El flúor y el cloro son más electrofílicos y son agentes halogenantes más agresivos. El bromo es un agente halogenante más débil que el flúor y el cloro, mientras que el yodo es el menos reactivo de todos ellos. La facilidad de deshidrohalogenación sigue la tendencia inversa: el yodo se elimina más fácilmente de los compuestos orgánicos y los compuestos organofluorados son altamente estables.
La halogenación de hidrocarburos saturados es una reacción de sustitución . La reacción generalmente implica vías de radicales libres . La regioquímica de la halogenación de alcanos está determinada en gran medida por la debilidad relativa de los enlaces C–H . Esta tendencia se refleja en la reacción más rápida en las posiciones terciarias y secundarias .
La cloración de radicales libres se utiliza para la producción industrial de algunos disolventes : [2]
Los compuestos organobromados que se producen de forma natural suelen producirse mediante la vía de los radicales libres catalizada por la enzima bromoperoxidasa . La reacción requiere bromuro en combinación con oxígeno como oxidante . Se estima que los océanos liberan entre 1 y 2 millones de toneladas de bromoformo y 56 000 toneladas de bromometano al año. [3] [ aclaración necesaria ]
La reacción del yodoformo , que implica la degradación de las metilcetonas , se produce mediante la yodación de radicales libres.
Debido a su extrema reactividad, el flúor ( F 2 ) representa una categoría especial con respecto a la halogenación. La mayoría de los compuestos orgánicos, saturados o no, se queman al entrar en contacto con el F 2 , produciendo en última instancia tetrafluoruro de carbono . Por el contrario, los halógenos más pesados son mucho menos reactivos con los hidrocarburos saturados.
Para las fluoraciones con flúor elemental se requieren condiciones y aparatos altamente especializados . Por lo general, se emplean reactivos de fluoración en lugar de F 2 . Entre estos reactivos se incluyen el trifluoruro de cobalto , el trifluoruro de cloro y el pentafluoruro de yodo . [4]
El método de fluoración electroquímica se utiliza comercialmente para la producción de compuestos perfluorados . Genera pequeñas cantidades de flúor elemental in situ a partir de fluoruro de hidrógeno . El método evita los riesgos de manipular gas flúor. Muchos compuestos orgánicos de importancia comercial se fluoran utilizando esta tecnología.
Los compuestos insaturados , especialmente los alquenos y alquinos , añaden halógenos:
En la oxicloración , la combinación de cloruro de hidrógeno y oxígeno sirve como equivalente del cloro , como lo ilustra esta ruta hacia el 1,2-dicloroetano :
La adición de halógenos a los alquenos se produce a través de iones de halonio intermedios . En casos especiales, se han aislado dichos intermedios. [5]
La bromación es más selectiva que la cloración porque la reacción es menos exotérmica . Un ejemplo de la bromación de un alqueno es la ruta hacia el anestésico halotano a partir del tricloroetileno : [6]
La yodación y bromación se pueden efectuar mediante la adición de yodo y bromo a los alquenos. La reacción, que se lleva a cabo convenientemente con la liberación del color de I 2 y Br 2 , es la base del método analítico . El índice de yodo y el índice de bromo son medidas del grado de insaturación de las grasas y otros compuestos orgánicos.
Los compuestos aromáticos están sujetos a halogenación electrofílica :
Este tipo de reacción suele funcionar bien con cloro y bromo . A menudo se utiliza un catalizador ácido de Lewis , como el cloruro férrico . [7] Hay muchos procedimientos detallados disponibles. [8] [9] Debido a que el flúor es tan reactivo , se utilizan otros métodos, como la reacción de Balz-Schiemann , para preparar compuestos aromáticos fluorados.
En la reacción de Hunsdiecker , los ácidos carboxílicos se convierten en haluro orgánico , cuya cadena carbonada se acorta en un átomo de carbono con respecto a la cadena carbonada del ácido carboxílico en cuestión. El ácido carboxílico se convierte primero en su sal de plata , que luego se oxida con halógeno :
Muchos compuestos organometálicos reaccionan con halógenos para dar el haluro orgánico:
Todos los elementos, excepto el argón , el neón y el helio, forman fluoruros por reacción directa con el flúor . El cloro es ligeramente más selectivo, pero aún reacciona con la mayoría de los metales y no metales más pesados . Siguiendo la tendencia habitual, el bromo es menos reactivo y el yodo el menos reactivo. De las muchas reacciones posibles, es ilustrativa la formación de cloruro de oro (III) por la cloración del oro . La cloración de metales no suele ser muy importante a nivel industrial, ya que los cloruros se obtienen más fácilmente a partir de los óxidos y el cloruro de hidrógeno . La cloración de compuestos inorgánicos se practica a una escala relativamente grande para la producción de tricloruro de fósforo y dicloruro de disulfuro . [10]
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