1. Ändra egenskaper:
* Förändring av fysiska egenskaper: Att ersätta kolväten kan ändra sin smältpunkt, kokpunkt, densitet och löslighet. Till exempel har grenade alkaner lägre kokpunkter än sina raka kedjorisomerer, samtidigt som man lägger till en polär funktionell grupp som en alkohol (-OH) ökar lösligheten i vatten.
* Förbättra stabiliteten: Substituenter kan göra en molekyl mer stabil, särskilt i närvaro av värme eller kemikalier. Till exempel kan tillsatsen av en tert-butylgrupp till en molekyl göra det mer resistent mot nedbrytning.
Exempel:
* grenade alkaner: Används i bensin för att förbättra förbränningen och minska knackningen.
* klorfluorkolväten (CFCS): En gång allmänt använts som kylmedel och drivmedel, men nu till stor del förbjudet på grund av deras ozonavloppande egenskaper.
* polymerer: Substituerade monomerer som polyeten (PE) och polypropen (PP) används för att skapa ett stort antal plast med olika egenskaper.
2. Introduktion av ny funktionalitet:
* Skapa reaktiva webbplatser: Substituenter kan fungera som reaktivitetspunkter, vilket möjliggör ytterligare modifieringar eller reaktioner.
* Introduktion av specifika egenskaper: Vissa substituenter kan förmedla specifika egenskaper, som optisk aktivitet, biologisk aktivitet eller fluorescens.
Exempel:
* alkylhalider: Används i organisk syntes som utgångsmaterial för en mängd olika reaktioner.
* Alkoholer och etrar: Viktiga lösningsmedel och mellanprodukter i många kemiska processer.
* amines: Används i läkemedel, färgämnen och sprängämnen.
* estrar: Används i dofter, smakämnen och mjukgörare.
3. Utveckla nya material:
* Material med specifika egenskaper: Substituerade kolväten används ofta för att skapa material med skräddarsydda egenskaper, såsom polymerer med ökad styrka, flexibilitet eller värmebeständighet.
* Läkemedelsutveckling: Att syntetisera nya läkemedel med specifika biologiska aktiviteter innebär ofta att framställa substituerade kolväten med funktionella grupper som interagerar med biologiska mål.
Exempel:
* polyvinylklorid (PVC): En mångsidig plast som används vid konstruktion, VVS och förpackning.
* kevlar: En stark, värmebeständig syntetfiber som används i skottsäkra västar och andra skyddsutrustning.
* aspirin (acetylsalicylsyra): En vanlig smärtstillande medel och antiinflammatoriskt läkemedel.
4. Förstå kemiskt beteende:
* Probing Reactivity: Genom att systematiskt införa substituenter kan kemister studera hur deras närvaro påverkar en molekyls reaktivitet.
* Förståelse av strukturaktivitetsrelationer: Detta hjälper kemister att förstå hur strukturen hos en molekyl påverkar dess egenskaper och aktiviteter.
Exempel:
* Hammett -ekvation: Ett kvantitativt mått på de elektroniska effekterna av substituenter på reaktiviteten hos aromatiska föreningar.
* kinetiska studier: Undersöker hur hastigheten för en reaktion ändras med olika substituenter.
Sammanfattningsvis är beredningen av substituerade kolväten en grundläggande aspekt av kemi, vilket gör att kemister kan skapa molekyler med olika egenskaper och funktionaliteter. Detta område har en djup inverkan på våra liv, från de material vi använder till de läkemedel vi tar.
