Compuși halogenați

Compușii halogenați au un atom de F, Cl, Br sau I legat de carbon. $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{Cl}$ este clorometan, $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2=\mathrm{CHCl}$ clorură de vinil, iar ${\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_5\mathrm{Cl}$ clorobenzen. Se obțin prin substituția alcanilor, adiția de HX sau ${\mathrm{X}}_2$ la alchene și alchine, ori prin substituția arenelor. Halogenurile de alchil reacționează cu $\mathrm{KOH}$ sau $\mathrm{NaOH}$ în soluție apoasă și dau alcooli; cu $\mathrm{KOH}$ alcoolic, la încălzire, elimină HX și dau alchene.

Structura și clasificarea. Legătura C–X este polară, cu sarcină parțială negativă pe halogen. Lungimea ei crește și energia scade în ordinea F, Cl, Br, I, deci reactivitatea crește în aceeași ordine. După numărul halogenilor, compușii sunt mono-, di- și polihalogenați; la dihalogenați, atomii pot fi pe același carbon (geminali) sau pe carboni vecini (vicinali). După radical, avem derivați saturați (halogenuri de alchil), nesaturați (vinilici, $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2=\mathrm{CHCl}$, și alilici, $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2=\mathrm{CH}-\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2\mathrm{Cl}$) și aromatici (halogen pe nucleu, ca în clorobenzen, sau în catena laterală, ca în clorura de benzil ${\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_5\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2\mathrm{Cl}$). Halogenurile de alchil sunt primare, secundare sau terțiare, după carbonul care poartă halogenul.

Denumirea. Denumirea substitutivă folosește prefixul halogenului: 2-bromopropan, 1,2-dicloroetan. Denumirea radicalo-funcțională folosește „clorură”, „bromură” + radicalul: clorură de metil, bromură de etil. Cloroformul este triclorometanul $\mathrm{CHC}{\mathrm{l}}_3$; tetraclorura de carbon este $\mathrm{CC}{\mathrm{l}}_4$. Clorometanul este gaz (punct de fierbere $-24{}^{\circ }\mathrm{C}$); $\mathrm{CHC}{\mathrm{l}}_3$ ($61{}^{\circ }\mathrm{C}$) și $\mathrm{CC}{\mathrm{l}}_4$ ($77{}^{\circ }\mathrm{C}$) sunt lichide, insolubile în apă și mai dense decât ea.

Obținerea. Substituția alcanilor cu $\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2$ sau $\mathrm{B}{\mathrm{r}}_2$ la lumină; adiția $\mathrm{HX}$ la alchene, după regula lui Markovnikov ($\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{CH}=\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2+\mathrm{HBr}\to \mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{CHBrC}{\mathrm{H}}_3$); adiția ${\mathrm{X}}_2$ la alchene ($\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2=\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2+\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2\to \mathrm{ClC}{\mathrm{H}}_2\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2\mathrm{Cl}$); adiția HCl la acetilenă; halogenarea arenelor la nucleu sau la catena laterală.

Reacțiile. Hidroliza bazică înlocuiește halogenul cu $-\mathrm{OH}$: $\mathrm{R}-\mathrm{X}+\mathrm{NaOH}\to \mathrm{R}-\mathrm{OH}+\mathrm{NaX}$. La derivații vicinali rezultă dioli ($\mathrm{ClC}{\mathrm{H}}_2\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2\mathrm{Cl}\to \mathrm{HOC}{\mathrm{H}}_2\mathrm{C}{\mathrm{H}}_2\mathrm{OH}$). La derivații geminali, diolul geminal pierde apă: dihalogenatul de la capătul catenei dă aldehidă, cel dintr-o poziție interioară dă cetonă, iar trihalogenatul geminal $\mathrm{R}-\mathrm{C}{\mathrm{X}}_3$ dă acid carboxilic. Eliminarea de HX cu $\mathrm{KOH}$ alcoolic, la cald, scoate halogenul și un H de la un carbon vecin; H se ia de la carbonul cu mai puțini hidrogeni (regula lui Zaițev). Halogenul din clorura de vinil și din clorobenzen este inert la hidroliza obișnuită; clorobenzenul dă fenoxid numai cu NaOH la circa $300{}^{\circ }\mathrm{C}$ și presiune mare. Halogenul din clorura de alil și din clorura de benzil este reactiv.

Exemplu rezolvat 1. Ce masă de etanal se obține din $198$ g de 1,1-dicloroetan prin hidroliză bazică, cu randament $75\%$, și ce masă de soluție de NaOH $20\%$ se consumă stoichiometric?

1. $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{CHC}{\mathrm{l}}_2+2NaOH\to [\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{CH}(\mathrm{OH}{)}_2]+2NaCl\to \mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{CHO}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$.
2. $M({\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_4\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2)=99$ g/mol, deci $198/99=2$ mol; teoretic $2$ mol etanal, iar cu randamentul $75\%$: $1,5$ mol, adică $1,5\cdot 44=66$ g.
3. NaOH: $2\cdot 2=4$ mol, adică $160$ g; soluția $20\%$ are $160/0,20=800$ g.

Exemplu rezolvat 2. Din $21$ g de propenă și HBr se prepară 2-bromopropan, cu randament $80\%$. Ce masă de produs rezultă?

1. $21/42=0,5$ mol propenă; HBr se adiționează după regula lui Markovnikov, cu Br la carbonul secundar.
2. Teoretic rezultă $0,5$ mol de ${\mathrm{C}}_3{\mathrm{H}}_7\mathrm{Br}$ ($M=123$ g/mol), adică $61,5$ g.
3. Cu randamentul $80\%$: $0,8\cdot 61,5=49,2$ g.

Exemplu rezolvat 3. Un compus monoclorurat saturat are $38,38\%$ clor. Care sunt formula și izomerii lui?

1. Pentru ${\mathrm{C}}_{\mathrm{n}}{\mathrm{H}}_{2n+1}\mathrm{Cl}$: $35,5/(14n+36,5)=0,3838$, deci $14n+36,5=92,5$ și $n=4$: ${\mathrm{C}}_4{\mathrm{H}}_9\mathrm{Cl}$.
2. Izomerii sunt 1-clorobutan (primar), 2-clorobutan (secundar), 1-cloro-2-metilpropan (primar) și 2-cloro-2-metilpropan (terțiar).
3. Prin hidroliza bazică, 2-cloro-2-metilpropanul dă alcoolul terțiar 2-metilpropan-2-ol.

Complement grupat. Despre hidroliza bazică a compușilor halogenați se afirmă:

1. 2,2-Diclorobutanul dă butanonă.
2. 1,2-Dicloroetanul dă etanal.
3. Clorobenzenul nu hidrolizează cu NaOH diluat, la rece.
4. Feniltriclorometanul ${\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_5\mathrm{CC}{\mathrm{l}}_3$ dă benzaldehidă.

Variantele de răspuns:

• A. Numai 1, 2 și 3 sunt corecte

• B. Numai 1 și 3 sunt corecte

• C. Numai 2 și 4 sunt corecte

• D. Numai 4 este corectă

• E. Toate sunt corecte sau toate sunt false

• Afirmația 1 este adevărată: dihalogenatul geminal dintr-o poziție interioară dă cetonă.

• Afirmația 2 este falsă: derivatul vicinal dă etilenglicol; etanalul provine din 1,1-dicloroetan.

• Afirmația 3 este adevărată: halogenul legat de nucleu este inert în aceste condiții.

• Afirmația 4 este falsă: trihalogenatul geminal dă acid carboxilic, deci acid benzoic.

Răspuns corect: B.

Exemplu numeric de eliminare. Din $0,5$ mol de 2-bromobutan și KOH alcoolic se obține, cu randament $90\%$, un amestec de alchene în care but-2-ena (produsul principal, regula lui Zaițev) și but-1-ena sunt în raport molar $4:1$. Ce mase rezultă?

1. $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{CHBrC}{\mathrm{H}}_2\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3+\mathrm{KOH}\to \mathrm{butene}+\mathrm{KBr}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$; teoretic $0,5$ mol alchene, iar cu randamentul $90\%$: $0,45$ mol.
2. But-2-enă: $0,45\cdot 4/5=0,36$ mol, adică $0,36\cdot 56=20,16$ g.
3. But-1-enă: $0,09$ mol, adică $5,04$ g.

Identificarea izomerului. Un compus ${\mathrm{C}}_3{\mathrm{H}}_6\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2$ dă prin hidroliză bazică propanonă. Cei patru izomeri diclorurați dau produse diferite: 1,1-dicloropropanul dă propanal, 1,2-dicloropropanul dă propan-1,2-diol, 1,3-dicloropropanul dă propan-1,3-diol, iar 2,2-dicloropropanul dă propanonă. Compusul este deci 2,2-dicloropropanul: $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{CC}{\mathrm{l}}_2\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3+2NaOH\to \mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{COC}{\mathrm{H}}_3+2NaCl+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$. Trihalogenatul geminal $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{CC}{\mathrm{l}}_3$ ajunge, în exces de bază, la sarea acidului: $\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{CC}{\mathrm{l}}_3+4NaOH\to \mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{COONa}+3NaCl+2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$, deoarece acidul acetic format reacționează cu al patrulea mol de NaOH.

Unde apare la examen

• Admiterea la Medicină, UMFCD: tematica pentru 2026 cere capitolul „Compuși halogenați” din manualul de clasa a XI-a de la LVS Crepuscul (paginile 10–13), plus reacțiile de halogenare, de alchilare și de hidroliză (tematica de admitere UMFCD 2026). Formatul testului este pe pagina Admitere Medicină UMFCD.
• Programa 1 de clasa a XI-a (profil real) cere, la trunchiul comun, compușii halogenați printre compușii cu grupe funcționale monovalente, monohalogenarea propanului, bromurarea propenei și acetilenei, dehidrohalogenarea 2-bromobutanului, polimerizarea clorurii de vinil, freonii și importanța derivaților halogenați; hidroliza compușilor mono-, di- și trihalogenați este la curriculumul diferențiat pentru specializarea științe ale naturii (programele de chimie, clasa a XI-a, OMECI 5099/2009).
• Bacalaureatul, chimie organică: programa de examen cere compușii halogenați printre compușii cu grupe funcționale monovalente, monohalogenarea propanului, bromurarea propenei și a acetilenei, dehidrohalogenarea 2-bromobutanului și polimerizarea clorurii de vinil (programa de bacalaureat, anexa 2 la OMENCS 5070/2016).

Greșeli frecvente

• Greșit: $\mathrm{KOH}$ apos și alcoolic dau același produs din bromoetan.
  Corect: Primul dă etanol, al doilea etenă.
• Greșit: Clorobenzenul este clorură de alchil, cu reactivitate de cloroetan.
  Corect: Cl este legat de nucleu și nu se hidrolizează în condiții obișnuite.
• Greșit: Hidroliza 1,2-dicloroetanului dă etanal.
  Corect: Derivatul vicinal dă etilenglicol; etanalul se obține din 1,1-dicloroetan.
• Greșit: HBr se adiționează la propenă și dă 1-bromopropan ca produs principal.
  Corect: Produsul principal este 2-bromopropanul.

Înainte și după

Întrebări frecvente