卤化

在化学中，卤化是一种化学反应，需要将一个或多个卤素引入一个化合物。含卤素的化合物普遍存在，使这种类型的转化非常重要，例如在聚合物和药物的生产中。

这种转化事实上非常普遍，因此全面的概述是具有挑战性的。本文主要涉及使用元素卤素（F2、Cl2、Br2、I2）的卤化。卤化物也通常使用卤化物的盐类和卤素酸来引入。有许多专门的试剂用于将卤素引入各种底物，例如亚硫酰氯。

有机化合物的卤化有几种途径，包括自由基卤化、酮类卤化、亲电卤化和卤素添加反应。底物的性质决定了该途径。卤化的设施受到卤素的影响。

氟和氯的亲电性更强，是更积极的卤化剂。溴的卤化作用比氟和氯都弱，而碘是它们中反应性最低的。脱氢卤化的设施遵循相反的趋势：碘最容易从有机化合物中去除，而有机氟化合物则高度稳定。

饱和碳氢化合物的卤化是一种取代反应。该反应通常需要自由基途径。烷烃卤化的区域化学主要由C-H键的相对弱点决定。这一趋势反映在三级和二级位置的反应较快。用元素氟（F2）进行的氟化反应特别放热，以至于需要高度专业的条件和仪器。电化学氟化法从氟化氢中就地生成少量的元素氟。

该方法避免了处理氟气的危险。许多商业上重要的有机化合物都是用这种技术氟化的。除了F2及其电化学生成的等价物外，氟化钴（III）也被用作氟自由基的来源。

自由基氯化法被用于一些溶剂的工业生产。CH4+氯化物2⟶Ǟ3Cl+HCl{displaystyle{ce{CH4+Cl2->CH3Cl+HCl}}。自然界中的有机溴化合物通常是由溴过氧化物酶催化的自由基途径产生的。该反应需要溴化物与作为氧化剂的氧气相结合。

据估计，海洋每年释放1-2百万吨的溴仿和56,000吨的溴甲烷。碘仿反应涉及到甲基酮的降解，通过自由基碘化作用进行。

卤素加入烯烃和炔烃不饱和化合物，特别是烯烃和炔烃，加入卤素。RCH=CHR′+X2⟶RCHX-CHXR′{displaystyle{ce{RCH=CHR'+X2->RCHX-CHXR'}}。

在氧氯化法中，氯化氢和氧气的组合可作为氯的等价物，如二氯乙烷的这一路线所说明的。2HCl+CH2=CH2+12O2⟶ClCH2Ǟ2氯化物+H2O{displaystyle{ce{2HCl+CH2=CH2+1/2O2->ClCH2CH2Cl+H2O}}。卤素与烯烃的添加是通过中间的卤素离子进行的。

在特殊情况下，这种中间物已经被分离出来。溴化比氯化更有选择性，因为反应的放热性较低。烯烃溴化的例子是由三氯乙烯制取麻醉剂氟烷的途径。

碘化作用可以通过向烯烃添加碘来实现。该反应方便地以I2的颜色进行，是称为碘号的分析方法的基础，该方法用于测量脂肪的不饱和度。芳香族化合物的卤化芳香族化合物可进行亲电卤化。RC6H5+X2⟶HX+RC6H4X{displaystyle{ce{RC6H5+X2->HX+RC6H4X}}。这种反应通常对氯和溴很有效。

由于氟的反应性很强，必须使用其他方法，如Balz-Schiemann反应，来制备氟化芳香族化合物。碘化反应可以在有氧化剂存在的情况下用碘化氢进行，在原地生成I2。

在Hunsdiecker反应中，从羧酸转化为链缩短的卤化物。羧酸首先被转化为其银盐，然后用卤素氧化。RCO2Ag+卤素2⟶RBr+ǞǞǞ2+AgBr{displaystyle{ce{RCO2Ag+Br2->RBr+CO2+AgBr}}。

除了氩、氖和氦之外，所有的元素都通过与氟的直接反应形成氟化物。氯的选择性稍强，但仍会与氟发生反应。