Halogenointireaktiot

Halogenointireaktiot ovat kemiallisia reaktioita, joissa halogeeni lisätään yhdisteeseen joko korvaamalla toinen ryhmä tai liittymällä additiolla. Yleisimmät halogeenit ovat kloori (Cl2) ja bromi (Br2), mutta reaktiot voidaan toteuttaa myös jodin (I2) tai fluorin (F2) kanssa. Halogenointia voidaan luokitella mekanismin mukaan: radikaalinen halogenointi alkaaneissa, elektrofiilinen additio alkeeneissä sekä elektrofiilinen halogenointi aromaattisissa renkaissa.

Radikaalinen halogenointi alkaaneissa etenee ketjuina: UV-valaistus hajottaa Cl2 tai Br2 radikaaleiksi (Cl• tai Br•). Nämä radikaalit abstract H-atomin alkaenestä muodostaen alkyyliradikaalin ja HCl:ää tai HBr:ää. Alkyyliradikaali reagoi toisen halogeenimolekyylin kanssa muodostaen halogenoidun alkanin ja uuden halogeeniradikaalin, joka jatkaa ketjua. Ketju päättyy, kun radikaalit yhdistyvät. Yleisesti kloori on vähemmän selektiivinen kuin bromi, joten Cl2-reaktiot tuottavat enemmän sekoitusta; bromi on tyypillisesti selektiivisempi ja suosii sekundaaristen tai tertiääristen hiilien halogenointia. Reaktionopeuteen vaikuttavat lämpötila, valo ja halogeenin tyyppi.

Elektrofiilinen additio alkeeneihin tapahtuu X2:n additiossa C=C-kaksoissidokseen, ja tuloksena on vic-dihalogenoidiyhdiste anti-additiolla. Mekanismi alkaa elektrofisellä hyökkäyksellä, jolloin halogeenimolekyyli muodostaa halonium-ionin, jota seuraava vastahyökkäys anti-suuntaan. Tämä reaktio on yleinen tapa valmistaa dihalogenoituja yhdisteitä ja soveltuu moniin sovelluksiin.

Arenen halogenointi on elektrofiilinen substituutio, jossa halogeeni korvaa vety renkaasta. Katalyyttinä käytetään Lewis-hapotyyppisiä yhdisteitä kuten FeCl3 tai AlCl3. Reaktio on usein orto- ja para- regiose toimiva, erityisesti aktivoiduissa aromiyhdisteissä. Halogenointi areneissa on tärkeä menetelmä arene-yhdisteiden funktionalisointiin teollisessa ja tieteellisessä synteissä.