الهاليدات العضوية

ما هي الهاليدات العضوية؟

الهاليدات العضوية: هي مركبات عضوية تحتوي على ذرةهالوجين مرتبطة بذرة كربون (C) ويعتبر الفلور (F) والكلور (Cl) والبروم (Br) واليود (I) كلها أنواع من ذرات الهالوجين. يسمّى المركب الذي يحتوي على ذرة كربون مرتبطة بذرة الفلور (C – F) بالفلوريد العضوي، إذا كانت ذرة الكربون جزءًا من سلسلة من ذرات الكربون يُشار إلى مركب الفلوريد العضوي باسم فلوريد الألكيل أمّا إذا كانت ذرة الكربون محتواة في حلقة بنزين أو فينيل فإنّ الفلوريد العضوي يسمى فلوريد أريل ويتم تسمية مركبات الهاليد الأخرى بطريقة مماثلة.

على ماذا تعتمد تفاعلية الهاليدات العضوية؟

تعتمد تفاعلية الهاليدات العضوية على ذرة الهالوجين المرتبطة بذرة الكربون في المركب المحدد. تعتبر اليودات العضوية الأكثر تفاعلًا ويمكن تحويلها إلى العديد من المركبات الأخرى وتعتبر البروميدات العضوية أقل تفاعلًا من اليودات العضوية ولكنّها أكثر تفاعلًا من الكلوريدات العضوية والفلورايدات العضوية هي الأقل تفاعلاً من الهاليدات العضوية.

أنواع الهاليدات العضوية:

الفلوريدات العضوية:

تعتبر الفلوريدات العضوية مركبات مستقرة جدًا وغير قابلة للاشتعال ولها سمّية محدودة للغاية ولا تتفاعل مع المواد الكيميائية الأخرى المركبات الكربونية الفلورية المشبعة (PFCs) هي عبارة عن فلوريد ألكيل تتكون من سلاسل من ذرات الكربون المرتبطة فقط بذرات الفلور في عام 1966م، أثبت العلماء أنّه يمكن إذابة كميات كبيرة من الأكسجين في مركبات الكربون المشبعة بالفلور وبعد ذلك بعامين استبدل العلماء الدم في الفئران المختبرية بمحلول أكسجين مذاب في مركبات الكربون الكلورية فلورية.

عاش الحيوان وبدأ العلماء البحث عن استخدام البيروفلوروكربونات كدم اصطناعي وفي عام 1990م وافقت إدارة الغذاء والدواء (FDA) على استخدام (Fluosol – DA) وهو عبارة عن محلول (PFC) مرخص لشركة (Green Cross Corporation) كحامل للأكسجين أثناء العملية الطبية لتنظيف شرايين القلب بالبالون. تستخدم البيروفلوروكربونات أيضًا كبديل مؤقت لسوائل العين أثناء الجراحة وتعد سلاسل (PFC) هي الأساس للعديد من المنتجات المستخدمة لصد الماء والزيت والأوساخ من السجاد والمفروشات.

العديد من الفلوريدات العضوية هي منتجات صيدلانية وزراعية مهمة. العامل المضاد للالتهاب (dislunisal) ومهدئ (haloperidol) و(flurazepam hydrochloride) هي أمثلة على الأدوية التي تحتوي أيضًا على فلوريدات عضوية يستخدم الفلوميتورون وهو مبيد أعشاب أريل فلوريد لقتل الأعشاب الضارة في حقول الحبوب والقطن وفلوتريافول فلوريد أريل آخر مبيد فطري يستخدم لوقف الأمراض التي تصيب الحبوب المستخدمة في صناعة الحبوب المختلفة.

الكلوريدات العضوية:

نظرًا لتفاعلها الكيميائي المنخفض فإنّ كلوريدات الألكيل مفيد في إذابة المواد الكيميائية والشحوم والزيوت الأخرى حيث يتم استخدامها كمذيبات للتنظيف الجاف وإزالة الزيت من الأجزاء المعدنية وتشغيل التفاعلات الكيميائية. كلوريد الميثيلين (CH₂Cl₂) هو كلوريد ألكيل ذو وزن جزيئي منخفض يستخدم في العديد من مزيلات الطلاء والورنيش كما أنّه يستخدم كمذيب لإزالة الكافيين من القهوة إنّ مبيد الآفات المعروف (DDT) هو عبارة عن كلوريد أريل استخدم لأول مرة في عام 1939م لقتل البعوض الذي ينقل الملاريا.

وقد كانت هذه المادة الكيميائية مفيدة في القضاء على انتشار الملاريا في جميع أنحاء العالم ومع ذلك، فإنّ مادة الـ دي.دي.تي سامة للأسماك والطيور ونتيجةً لذلك أوقفت وكالة حماية البيئة (EPA) استخدامه في عام 1972م وتستخدم كلوريدات أريل مثل كلوزولينات وكوينتوزين لوقف نمو الفطريات على الفواكه والخضروات.

مركبات الكلوروفلوروكربونات:

مركبات الكلوروفلوروكربونات (CFCs): هي مركبات تحتوي على ذرات الكلور وذرات الفلور المرتبطة بذرات الكربون هذه المركبات مستقرة جدًا وعادةً ما تكون غازات في درجة حرارة الغرفة وهنالك عدّة أنواع من مركبات الكربون الكلورية فلورية هي الفريونات وهو اسم مسجّل بواسطة (E.I. du Pont de Nemours & Co) قبل حظرها كانت تستخدم في الثلاجات ومكيفات الهواء.

لقد تمّ استخدام مركبات الكربون الكلورية فلورية أيضًا في تصنيع العديد من الرغوات الصلبة المستخدمة تحت الجدران الجانبية في المباني وحول غسالات الأطباق والثلاجات للعزل وعزل الصوت ونظرًا لأنّ مركبات الكربون الكلورية فلورية ممتازة في إذابة الزيت والشحوم فقد كانت مكونًا أساسيًا لمحاليل التنظيف الجاف كما أنّها تستخدم لإزالة الزيوت والشحوم من الأجزاء الإلكترونية.

الكلوروفلوروكربون ثنائي كلورو ثنائي فلورو الميثان (CCl₂F₂) ليس سامّاً ويستخدم كغاز حامل في أجهزة استنشاق الربو والحساسية ويتم خلط هذا المركب مع أكسيد الإيثيلين ويستخدم الغاز الناتج لتعقيم المعدات والمواد الطبية التي يتم إرسالها إلى الفضاء الخارجي وفي عام 1971م قرر العلماء أنّ مركبات الكربون الكلورية فلورية تتراكم في الغلاف الجوي.

البروميدات العضوية:

تشكل البروميدات العضوية مركبات شديدة التفاعل عند مزجها مع معادن مثل المغنيسيوم (Mg) أو الألومنيوم (Al) لهذا السبب، يتم استخدامها على نطاق واسع في صناعة الأصباغ والأدوية والمواد الكيميائية الأخرى ويعد بروميد الألكيل برومو تريفورو ميثان مركب غير سام. يتم استخدامه في طفايات الحريق المحمولة وفي الطائرات لوقف حرائق المحركات أثناء الطيران ويستخدم هالوثان وهو بروميد عضوي آخر كمخدر طبي عام.

بروميدات الأريل ملونة وتستخدم على نطاق واسع كأصباغ وملونات (Alizarine Pure Blue B) هو بروميد أريل يستخدم لصبغ الصوف وغالبًا ما يكون اللون البرتقالي في أحمر الشفاه هو (D & C Orange) وهو عضو آخر في عائلة البروميد العضوي.

اليودات العضوية:

أكثر الهاليدات العضوية تفاعلًا كيميائيًا هي تلك التي تحتوي على ذرات كربون مرتبطة بذرات اليود. لا يتم استخدام اليودات العضوية على نطاق واسع مثل البروميدات العضوية أو الكلوريدات لأنّها غالية الثمن ويتفاعل يوديد الألكيل مع معادن مثل الليثيوم (Li) أو الزئبق (Hg) لصنع مواد كيميائية مفيدة في تصنيع المواد الوسيطة الصيدلانية والعضوية.

يوديد أريل هرمون الغدة الدرقية هو هرمون الغدة الدرقية يستخدم لتحفيز التمثيل الغذائي البشري، إريثروسين أو فد آند سي الأحمر رقم 3 استخدم لإضافة اللون الأحمر لكرز ماراشينو وتمت إزالة هذه الصبغة من السوق عندما وجد الباحثون أنّها تسبب السرطان في حيوانات المختبر.

خصائص الهاليدات العضوية:

تختلف الخصائص الفيزيائية لهاليدات الألكيل اختلافًا كبيرًا عن تلك الخاصة بالألكانات المقابلة حيث يتم تحديد قوة وطول رابطة الكربون والهالوجين (رابطة C – X) وعزم ثنائي القطب ونقطة غليان هاليد الألكيل من خلال قطبية الرابطة وكذلك بحجم ذرات الهالوجين المختلفة.

تتناقص قوة رابطة (C – X) مع زيادة حجم الهالوجين (X) لأنّ حجم المدار (p) للهالوجين يزيد أيضًا وبالتالي يصبح المدار (p) أكثر انتشارًا ويتدهور التداخل مع مدار الكربون ونتيجةً لذلك تكون رابطة (C – X) ضعيفة وممتدة.

الهالوجينات (F وCl وBr) أكثر كهرسلبية من الكربون وبالتالي، يتم شحن ذرات الكربون التي تحمل الهالوجينات بشكل إيجابي جزئيًا بينما يتم شحن الهالوجين بشكل سلبي جزئيًا وتسبب قطبية رابطة ( C -X) عزمًا ثنائي القطب قابل للقياس ونتيجة الشحنة الموجبة الجزئية تعرض ذرة الكربون طابعًا محببًا للكهرباء ويتم تحديد السلوك الكيميائي للهاليدات العضوية بشكل أساسي عن طريق الألفة الكهربية للكربون.

التحلل الهيدروجيني في الهاليدات العضوية:

من المعروف أنّ الهاليدات العضوية تخضع للتحلل الهيدروجيني في وجود محفز مثل (Pd / C) أو نيكل راني يعد هذا التحلل الهيدروجيني التحفيزي أحد أكثر الطرق ملاءمة لإزالة الهالوجينات في ظل ظروف معتدلة وغالبًا ما يتم تثبيط التحلل الهيدروجيني التحفيزي عن طريق إطلاق هاليد الهيدروجين الناتج أثناء التفاعل، حيث من المعروف أنّ كل من أيونات الهيدروجين وأيونات الهاليد تعمل على تعطيل المحفزات.

تظهر أيونات الهيدروجين تأثير مثبط قوي بشكل خاص وبالتالي يتم إجراء التحلل الهيدروجيني للهاليدات العضوية عادةً في وجود 1 مول أو أكثر من القاعدة القاعدة المضافة هي تحييد الحمض والحفاظ على المعدن الحفاز في حالة تكافؤ منخفضة أو محبة للنووية ويتم استخدام الصوديوم والبوتاسيوم والكالسيوم وهيدروكسيدات الباريوم بشكل عام بينما غالبًا ما تستخدم أسيتات الصوديوم أو الأمين أو الأمونيا للمركبات القابلة للتغير.

يعتمد معدل التحلل الهيدروجيني التحفيزي بشكل كبير على التركيب والهالوجين المتضمن من بين أنواع الهاليدات تكون هاليدات الألكيل أقل سهولة في التحلل الهيدروجيني عن هاليدات الأريل والفينيل والبنزيل والأليل بشكل عام، ترتيب سهولة إزالة الهالوجين من هاليدات الألكيل هو (I> Br ∼ Cl >> F) والثالث > الثانوي > هاليدات الأولية.

من الصعب للغاية اختزال فلوريد الألكيل إلى الهيدروكربونات المقابلة عن طريق إجراءات الهدرجة التحفيزية التقليدية ومن بين العديد من المحفزات يكون (Pd / C) أقل عرضة لتأثير التسمم بأيونات الهاليد ومن ثمّ يفضل هذا المحفز من قبل معظم الباحثين. البلاتين والروديوم غير فعالين في إزالة الهالوجين الحفزي.

يمتلك نيكل راني قدرة ملحوظة على التحلل الهيدروجيني ولكن المحفز يتم تعطيله بسهولة عن طريق إطلاق أيون الهاليد. لذلك، عادةً ما تكون هناك حاجة إلى كميات هائلة من المحفز للحصول على نتائج مرضية. تقترن الهاليدات العضوية بالإيثين في وجود محفز بالاديوم وقاعدة لإعطاء ألكينات غير مستبدلة ونظرًا لأنّ التفاعل لا يستمر في حالة عدم وجود قاعدة فإنّ هجوم أيون الأسيتيل على هاليد البلاديوم العضوي الوسيط يعد هجوم متورط.