Chemici willen misschien om verschillende redenen vervangende koolwaterstoffen voorbereiden, omdat ze vaak unieke eigenschappen en functionaliteiten bezitten die niet in hun niet -gesubstitueerde tegenhangers worden gevonden. Hier zijn enkele redenen en voorbeelden:

1. Eigenschappen wijzigen:

* het wijzigen van fysieke eigenschappen: Het vervangen van koolwaterstoffen kan hun smeltpunt, kookpunt, dichtheid en oplosbaarheid veranderen. Vertakte alkanen hebben bijvoorbeeld lagere kookpunten dan hun isomeren met rechte keten, terwijl het toevoegen van een polaire functionele groep zoals een alcohol (-oH) de oplosbaarheid in water verhoogt.

* Verbetering van de stabiliteit: Substituenten kunnen een molecuul stabieler maken, vooral in aanwezigheid van warmte of chemicaliën. De toevoeging van een tert-butylgroep aan een molecuul kan het bijvoorbeeld resistenter maken tegen afbraak.

Voorbeelden:

* vertakte alkanen: Gebruikt in benzine om de verbranding te verbeteren en kloppen te verminderen.

* Chlorofluorocarbons (CFCS): Eenmaal op grote schaal gebruikt als koelmiddelen en drijfgassen, maar nu grotendeels verboden vanwege hun ozon-uitputtende eigenschappen.

* polymeren: Substitueerde monomeren zoals polyethyleen (PE) en polypropyleen (PP) worden gebruikt om een ​​breed scala aan kunststoffen te creëren met diverse eigenschappen.

2. Nieuwe functionaliteit introduceren:

* Reactieve sites maken: Substituenten kunnen fungeren als punten van reactiviteit, waardoor verdere modificaties of reacties mogelijk zijn.

* Introductie van specifieke eigenschappen: Bepaalde substituenten kunnen specifieke eigenschappen geven, zoals optische activiteit, biologische activiteit of fluorescentie.

Voorbeelden:

* alkylhalogeniden: Gebruikt in organische synthese als uitgangsmaterialen voor een breed scala aan reacties.

* alcoholen en ethers: Belangrijke oplosmiddelen en tussenproducten in veel chemische processen.

* Amines: Gebruikt in geneesmiddelen, kleurstoffen en explosieven.

* esters: Gebruikt in geuren, smaakstoffen en weekmakers.

3. Nieuw materiaal ontwikkelen:

* Materialen met specifieke eigenschappen: Substitueerde koolwaterstoffen worden vaak gebruikt om materialen te creëren met op maat gemaakte eigenschappen, zoals polymeren met verhoogde sterkte, flexibiliteit of hittebestendigheid.

* Drugsontwikkeling: Het synthetiseren van nieuwe geneesmiddelen met specifieke biologische activiteiten omvat vaak het bereiden van gesubstitueerde koolwaterstoffen met functionele groepen die interageren met biologische doelen.

Voorbeelden:

* polyvinylchloride (PVC): Een veelzijdig plastic dat wordt gebruikt in constructie, sanitair en verpakking.

* kevlar: Een sterke, warmtebestendige synthetische vezel gebruikt in kogelvrije vesten en andere beschermende uitrusting.

* aspirine (acetylsalicylzuur): Een veel voorkomende pijnstiller en ontstekingsremmende drug.

4. Inzicht in chemisch gedrag:

* Sonde -reactiviteit: Door substituenten systematisch te introduceren, kunnen chemici bestuderen hoe hun aanwezigheid de reactiviteit van een molecuul beïnvloedt.

* Relaties met structuur-activiliteit begrijpen: Dit helpt chemici te begrijpen hoe de structuur van een molecuul de eigenschappen en activiteiten ervan beïnvloedt.

Voorbeelden:

* Hammett -vergelijking: Een kwantitatieve maat voor de elektronische effecten van substituenten op de reactiviteit van aromatische verbindingen.

* kinetische studies: Onderzoek hoe de snelheid van een reactie verandert met verschillende substituenten.

Samenvattend is de bereiding van gesubstitueerde koolwaterstoffen een fundamenteel aspect van de chemie, waardoor chemici moleculen kunnen creëren met verschillende eigenschappen en functionaliteiten. Dit veld heeft een grote impact op ons leven, van de materialen die we gebruiken tot de medicijnen die we nemen.