Halogenkyseliny

Halogenkyseliny jsou karboxylové kyseliny, které mají v uhlovodíkovém řetězci nahrazen 1 nebo více vodíků halogenem.

Názvosloví

Systematický název halogenkyseliny je tvořen názvem výchozí karboxylové kyseliny s použitím číslování a předponou příslušného halogenu, popř. násobících předpon di, tri. Číslování arabskými číslovkami se používá ve spojení se systematickými názvy kyseliny, označení řeckými písmeny se používá obvykle kombinací s triviálními názvy.

Vlastnosti

Krystalické, méně často kapalné látky, které jsou dobře rozpustné ve vodě nebo v ethanolu. Mají výrazně žíravé účinky, jsou toxické a velmi reaktivní. Jsou silnějšími kyselinami než příslušné nesubstituované kyseliny, protože halogeny mají záporný indukční efekt (F, Cl). Vliv substituentu a tedy acidita stoupá s elektronegativitou halogenu (F > Cl > Br > I), s počtem navázaných substituentů a klesá se vzdáleností od karboxylové skupiny.

Tab. 1: Srovnání acidity kyselin

Příklady reakcí

Kyseliny poskytují všechny reakce typické pro karboxylovou skupinu i halogenskupinu, zároveň však dochází k jejich vzájemnému ovlivňování.

Disociace halogenkyselin

Vzniká anion příslušné halogenkyseliny a oxoniový kation:

CH₂Cl-COOH + H₂O ⇆ CH₂Cl-COO^- + H₃O⁺

Hydrolýza  α - halogenkyselin

Hydrolýzou za tepla v alkalickém prostředí vznikají z α -halogenkyselin příslušné  α - hydroxykyseliny (jejich soli)  a uvolní se halogenovodík:              

  R-CHX - COOH + H₂O → R-CH(OH)-COOH + HX

Tyto reakce probíhají mechanismem nukleofilní substituce , podobně reakcí  α, α - dihalogenkyselin s vodou  vznikají α - oxokyseliny. Tyto reakce ale neposkytují fluorkyseliny, protože vazba mezi uhlíkem a atomem fluoru je velmi pevná a působení hydrolytických činidel nepodléhá.

Hydrolýza β - halogenkyselin

Podléhají za obdobných podmínek eliminační reakci za vzniku nenasycených kyselin:

  R-CHX -CH₂-COOH  → R-CH = CH-COOH + HX

Hydrolýza γ - a δ - halogenkyselin

Za tepla v alkalickém prostředí vznikají za odštěpení HCl příslušné laktony, hydrolýzou dalším hydroxidem poskytují soli odpovídajících kyselin. Laktony jsou tedy cyklické vnitřní estery halogenkyselin (nebo hydroxykyselin). Vznikají  intramolekulární reakcí  karboxylové skupiny s příslušnou halogenskupinou:                                                    

                                                                      lakton

Amonolýza halogenkyselin

Amonolýzou působením amoniaku v přebytku vznikají z halogenkyselin příslušné aminokyseliny a uvolní se halogenovodík, který dále s amoniakem poskytuje amonnou sůl:

 R - CHX - COOH + 2NH₃ → R-CH(NH₂) -COOH + NH₄X

Příprava halogenkyselin

α-halogenkyseliny se připravují katalytickou halogenací (červený fosfor;  jod) karboxylových kyselin:

 CH₃COOH + Cl₂ → CH₂ClCOOH + HCl

Další chlorací nadbytkem chloru by vznikly kyselina dichloroctová a trichloroctová:

 CH₃COOH + 3Cl₂ → CCl₃COOH + 3HCl

β-halogenkyseliny se připravují adicí halogenvodíku na nenasycené kyseliny (reakce má charakter 1,4–adice na konjugovaný systém), výsledkem je adice „proti“ Markovnikovu pravidlu:

 CH₂ = CH - COOH + HCl → CH₂Cl -CH₂ - COOH

Aromatické halogenkyseliny se připravují:

a) elektrofilní halogenací (do polohy meta- vůči karboxylové skupině),

b) oxidací bočního řetězce alkylhalogenarenů,

c) z aminokyselin s využitím Sandmayerovy reakce .

Schéma přípravy halogenovaných aromatických kyselin

Zástupci

Kyselina fluoroctová CH₂FCOOH

Velmi jedovatá kapalina, blokuje základní metabolické pochody v buňce. Je obsažená v některých tropických rostlinách, například fluoroctan draselný způsobuje jedovatost afrického keře gifblaar (Dichapetalum cymosum) - viz obr.3.

Kyselina chloroctová  CH₂ClCOOH

Bezbarvá krystalická látka, velmi rozpustná ve vodě, hygroskopická, má leptavé účinky, používá se v organické syntéze.

Kyselina dichloroctová CHCl₂COOH

Krystalická látka, silná kyselina, používá se pro organické syntézy.

Kyselina trichloroctová CCl₃COOH  

Velmi silná kyselina, krystalická látka, využití v lékařství a v biochemii ke srážení makromolekul, např. proteinů, DNA a RNA. Sodná sůl má využití i jako herbicid.

 

Zdroje

1. CHEMICKEPOKUSY.CZ. [online]. [cit. 29.10.2014]. Dostupné z: http://www.chemickepokusy.cz/kyselina_2-chlorbenzoova.php

2. JANECZKOVÁ, Anna a Pavel KLOUDA. Organická chemie. Ostrava: Nakladatelství Pavel Klouda, 1998, ISBN 80-902155-6-4/9802.

Obrázky

• Obr. 1: YOUTUBE.COM. 3D model [online]. [cit. 2014-10-11]. Dostupné z: http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=mZB0iBHEtKc
• Obr. 2: AUTOR: NEZNÁMÝ. Traugott Sandmeyer [online]. [cit. 22.12. 2014]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Traugott_Sandmeyer.jpg
• Obr. 3: BOTHA, Christo. COMMONS.WIKIMEDIA.ORG. [online]. 19 June 2011. [cit. 10.11. 2014]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Flowering_poison_leaf.jpg
• Obr. 4: Archiv autora
• Obr. 5: BENJAH-BMM27. Trichloroacetic-acid-3D-vdW [online]. [cit. 31.12. 2014]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Kyselina_trichloroctov%C3%A1#mediaviewer/File:Trichloroacetic-acid-3D-vdW.png