1. Proprietà modificanti:
* Alterando le proprietà fisiche: Sostituire gli idrocarburi può cambiare il loro punto di fusione, punto di ebollizione, densità e solubilità. Ad esempio, gli alcani ramificati hanno punti di ebollizione più bassi rispetto ai loro isomeri a catena dritta, mentre l'aggiunta di un gruppo funzionale polare come un alcol (-OH) aumenta la solubilità in acqua.
* Miglioramento della stabilità: I sostituenti possono rendere una molecola più stabile, specialmente in presenza di calore o sostanze chimiche. Ad esempio, l'aggiunta di un gruppo Tert-butil a una molecola può renderlo più resistente al degrado.
Esempi:
* Alcani ramificati: Utilizzato nella benzina per migliorare la combustione e ridurre il bussare.
* clorofluorocarbons (CFCS): Una volta ampiamente utilizzato come refrigeranti e propellenti, ma ora in gran parte vietato a causa delle loro proprietà che impoveriano ozono.
* Polimeri: I monomeri sostituiti come polietilene (PE) e polipropilene (PP) vengono utilizzati per creare una vasta gamma di materie plastiche con proprietà diverse.
2. Introduzione di nuove funzionalità:
* Creazione di siti reattivi: I sostituenti possono agire come punti di reattività, consentendo ulteriori modifiche o reazioni.
* Introduzione di proprietà specifiche: Alcuni sostituenti possono impartire proprietà specifiche, come l'attività ottica, l'attività biologica o la fluorescenza.
Esempi:
* alogenuri alchilici: Utilizzato nella sintesi organica come materiale di partenza per un'ampia varietà di reazioni.
* Alcoli ed eteri: Solventi e intermedi importanti in molti processi chimici.
* ammine: Utilizzato in prodotti farmaceutici, coloranti ed esplosivi.
* esteri: Utilizzato in fragranze, aromi e plastificanti.
3. Sviluppo di nuovi materiali:
* Materiali con proprietà specifiche: Gli idrocarburi sostituiti vengono spesso utilizzati per creare materiali con proprietà su misura, come polimeri con maggiore resistenza, flessibilità o resistenza al calore.
* Sviluppo di farmaci: La sintetizzazione di nuovi farmaci con specifiche attività biologiche comporta spesso la preparazione di idrocarburi sostituiti con gruppi funzionali che interagiscono con obiettivi biologici.
Esempi:
* polivinil cloruro (PVC): Una plastica versatile utilizzata in costruzione, impianti idraulici e imballaggi.
* kevlar: Una fibra sintetica forte e resistente al calore utilizzata in giubbotti antiproiettile e altri ingranaggi protettivi.
* aspirina (acido acetilsalicilico): Un antidolorifico comune e un farmaco antinfiammatorio.
4. Comprensione del comportamento chimico:
* Reattività del sondaggio: Introducendo sistematicamente i sostituenti, i chimici possono studiare come la loro presenza influisce sulla reattività di una molecola.
* Comprensione delle relazioni struttura-attività: Questo aiuta i chimici a capire come la struttura di una molecola influenza le sue proprietà e le sue attività.
Esempi:
* Equazione Hammett: Una misura quantitativa degli effetti elettronici dei sostituenti sulla reattività dei composti aromatici.
* Studi cinetici: Studiando come il tasso di una reazione cambia con diversi sostituenti.
In sintesi, la preparazione di idrocarburi sostituiti è un aspetto fondamentale della chimica, che consente ai chimici di creare molecole con proprietà e funzionalità diverse. Questo campo ha un profondo impatto sulla nostra vita, dai materiali che usiamo ai farmaci che assumiamo.
