ハロゲン化
ハロゲン化は、化合物または材料に1つ以上のハロゲンを追加する化学反応です。ハロゲン化の経路と化学量論は、特定のハロゲンだけでなく、有機基質の構造的特徴と官能基にも依存します。金属などの無機化合物もハロゲン化されます。
有機化学
反応タイプごとのハロゲン化
フリーラジカルハロゲン化、ケトンハロゲン化、求電子ハロゲン化、ハロゲン付加反応など、有機化合物のハロゲン化にはいくつかの経路が存在します。基質の構造は、経路を決定する1つの要因です。
フリーラジカルハロゲン化飽和炭化水素は通常、ハロゲンを追加しませんが、ハロゲンによる水素原子の置換を含むフリーラジカルハロゲン化を受けます。アルカンのハロゲン化の位置化学は、通常、利用可能なC–H結合の相対的な弱さによって決まります。三次および二次位置での反応の優先度は、対応するフリーラジカルおよびそれらにつながる遷移状態のより高い安定性に起因します。フリーラジカルハロゲン化は、塩素化メタンの工業生産に使用されます。
CH4 + Cl2→CH3Cl + HClこのようなフリーラジカル反応には再配列が伴うことがよくあります。
アルケンおよびアルキンへのハロゲンの付加不飽和化合物、特にアルケンとアルキンはハロゲンを追加します：
RCH = CHR '+ X2→RCHX–CHXR'アルケンへのハロゲンの付加は、中間ハロニウムイオンを介して進行します。特別な場合には、そのような中間体は分離されています。
芳香族化合物のハロゲン化芳香族化合物は、求電子ハロゲン化の対象です。
RC6H5 + X2→HX + RC6H4Xこの反応は塩素と臭素に対してのみ機能し、FeX3などのルイス酸の存在下で行われます（実験方法）。ルイス酸の役割は、ハロゲンとハロゲンの結合を分極し、ハロゲン分子をより求電子性にすることです。工業的には、これは芳香族化合物を鉄金属の存在下でX2で処理することにより行われます。ハロゲンが反応容器に注入されると、ハロゲンが鉄と反応し、触媒量のFeX3が生成されます。反応メカニズムは次のように表すことができます。
フッ素は非常に反応性が高いため、芳香族分子がF2と破壊的に反応するため、上記のプロトコルは効率的ではありません。したがって、フッ素化芳香族化合物を調製するには、Balz-Schiemann反応などの他の方法を使用する必要があります。
ただし、ヨウ素の場合は、ヨウ素化を行うために酸化条件を使用する必要があります。ヨウ素化は可逆的なプロセスであるため、反応を促進するために生成物を反応媒体から除去する必要があります。ルシャトリエの原理を参照してください。これは、HIをI2に酸化する酸化剤の存在下で反応を行うことで、反応からHIを除去し、さらに反応できるより多くのヨウ素を生成することで実行できます。ヨウ素化に関係する反応ステップは次のとおりです。
芳香族ヨウ化物を得る別の方法は、サンドマイヤー反応です。
その他のハロゲン化方法Hunsdiecker反応では、カルボン酸から鎖が短くなったハロゲン化物に変換されます。カルボン酸はまず銀塩に変換され、次にハロゲンで酸化されます：
RCO2Ag + Br2→RBr + CO2 + AgBrサンドマイヤー反応は、アニリンから得られるジアゾニウム塩からハロゲン化アリールを得るために使用されます。
Hell–Volhard–Zelinskyハロゲン化では、カルボン酸はアルファハロゲン化されます。
オキシ塩素化では、次のジクロロエタンへの経路で示されるように、塩化水素と酸素の組み合わせが塩素に相当します。
2 HCl + CH2 = CH2 + ⁄2 O2→ClCH2CH2Cl + H2Oハロゲンタイプによるハロゲン化
ハロゲン化の機能は、ハロゲンの影響を受けます。フッ素と塩素はより求電子性が高く、より攻撃的なハロゲン化剤です。臭素はフッ素と塩素の両方よりも弱いハロゲン化剤ですが、ヨウ素はこれらすべての中で最も反応性が低いです。脱ハロゲン化水素の施設は逆の傾向に従います。ヨウ素は有機化合物から最も簡単に除去され、有機フッ素化合物は非常に安定しています。
フッ素化飽和および不飽和の有機化合物は、通常爆発的に容易にフッ素と反応します。フッ素元素（F2）によるフッ素化には、非常に特殊な条件と装置が必要です。多くの商業的に重要な有機化合物は、フッ素源としてフッ化水素を使用して電気化学的にフッ素化されています。この方法は、電気化学的フッ素化と呼ばれます。 F2とその電気化学的に生成された同等物の他に、二フッ化キセノンやフッ化コバルト（III）など、さまざまなフッ素化試薬が知られています。
塩素化塩素処理は一般的に非常に発熱性です。飽和および不飽和化合物は両方とも塩素と直接反応し、前者は通常塩素のホモリシスを開始するために紫外線を必要とします。塩素処理は大規模に工業的に行われます。主要なプロセスには、1,2-ジクロロエタン（PVCの前駆体）へのルート、および溶媒としてのさまざまな塩素化エタンが含まれます。
臭素化反応は発熱が少ないため、 臭素化は塩素化よりも選択的です。最も一般的な臭素化は、アルケンへのBr2の添加によって行われます。臭素化の例は、トリクロロエチレンからの麻酔ハロタンの有機合成です：
有機臭素化合物は、自然界で最も一般的な有機ハロゲン化物です。それらの形成は、酸化剤として酸素と組み合わせて臭化物を利用する酵素ブロモペルオキシダーゼによって触媒される。海洋は、年間100〜200万トンのブロモホルムと56,000トンのブロモメタンを放出すると推定されています。
ヨウ素化ヨウ素は最も反応性の低いハロゲンであり、ほとんどの有機化合物と反応するのを嫌います。アルケンへのヨウ素の添加は、脂肪の不飽和度の尺度であるヨウ素価と呼ばれる分析方法の基礎です。ヨードホルム反応には、メチルケトンの分解が含まれます。
無機化学
アルゴン、ネオン、ヘリウムを除くすべての元素は、フッ素と直接反応してフッ化物を形成します。塩素はわずかに選択的ですが、ほとんどの金属およびより重い非金属と反応します。通常の傾向に従って、臭素の反応性は低く、ヨウ素は最も少ない。可能性のある多くの反応のうち、金の塩素化による塩化金（III）の形成が例示されています。塩化物は酸化物とハロゲン化水素からより簡単に作られるため、金属の塩素化は通常工業的にはあまり重要ではありません。無機化合物の塩素化が比較的大規模に行われているのは、三塩化リンと一塩化硫黄の製造です。
