自由基反应
工程产品的丙烷、戊烷和其它烷烃
最后更新:2022年12月7日|
有多少工程从自由基氯化烷烃的同分异构体形成呢?
上次我们讨论了相对简单的反应:自由基氯化甲烷(CH4)给氯甲烷(CH3Cl),发现反应收益通过三个阶段初始化创建(自由基),传播(主要的“product-forming”连锁反应的步骤,创建一个chloroalkane没有净形成新的自由基)终止(激进分子结合,导致的净减少自由基的数量)。
有一个简单的扩展,这个反应我想在这篇文章中。我们只是简单的分子CH覆盖4。当我们超越CH4更复杂的烷烃的工程吗?
表的内容
- 自由基卤化的甲烷和乙烷只能给一个Mono-Chlorinated产品
- 从丙烷许多Mono-Chlorinated同分异构体是如何形成的?
- 一个更复杂的例子:戊烷的工程
- 2-Methylpentane的情况下
- 如果氯化是完全随机的,收益率1-Chloropropane和2-Chloropropane我们希望看到吗?
- 测试自己
- 笔记
- (高级)引用和进一步阅读
1。自由基卤化的甲烷和乙烷只能给一个Monochlorinated产品
在上一期,我们讨论mono-chlorination甲烷。很容易谈论这个反应由于所有氢是相等的。无论哪个氢取代,你得到相同的产品(CH3Cl)。
同样,mono-chlorination乙烷也给一个产品:氯乙烷。
(我们可以说甲烷和乙烷的氢”同伦的”,但这是一个一天的讨论)。
对于更复杂的情况下,如丙烷、丁烷、戊烷、甚至2-methylpentane ?
2。从丙烷许多Monochlorinated同分异构体是如何形成的?
让我们先从丙烷。这里的第一步,如果不是显而易见的,需要注意的是“隐藏”或“隐式”氢的图如上所示,重要的是能够扩展一个线路图压缩公式。
下一步是去画各种可能性我们更换一个氢与氯丙烷。丙烷,希望它应该清楚,只有两种可能:氯化在颈- 1或c - 2(氯化颈- 3将相同的产品,在颈- 1)。
这两个产品(1-chloropropane和2-chloropropane)宪法同分异构体。
(问题思考:如果丙烷的氯化是完全随机的,什么1-chloropropane的产量和2-chloropropane你希望看到吗?下面的回答)
3所示。一个更复杂的例子:戊烷的工程
同样,我们得到戊烷的稍微复杂一点的例子吗?没有数学公式计算出来,但与有机化学中的许多事情一样,它可以支付股息系统的。开始向另一端和工作。一件事可以帮助IUPAC命名法应用到每个可能性——它可以帮助实现如果你画了一个复制。
我们有3个宪法同分异构体的可能性:1-chloropentane, 2-chloropentane, 3-chloropentane。
(注意,我说的是“宪法同分异构体”——你能看到这些分子的立体异构体的可能性?(注1]
4所示。工程的2-Methylpentane
最后让我们来看看另一个稍微复杂的例子:2-methylpentane。
在这里,我们有5个宪法同分异构体(不包括立体异构体)。再次,它有助于打破你的IUPAC命名法检查没有重复的。
是不可能捕捉到各种潜在问题这三个例子,但是一般的推力是相同的。它也能帮助系统方法——起始的交换氢氯分子的一端,并逐步在另一边。
5。如果氯化是完全随机的,收益率1-Chloropropane和2-Chloropropane我们希望看到吗?
问题回答:如果丙烷的氯化是完全随机的,收益率1-propane和2-propane你希望看到吗?
有6甲基氢,和2“美”(CH2)氢。所以你想看到2-chloropropane 1-chloropropane 75%比25%。
是观察到的是什么?不!
相反,实验表明,自由基的丙烷气相氯化25°C给2-chloropropane 1-chloropropane 45%到55% !
为什么这可能是?我们将讨论下一篇文章。
6。测试自己的工程烷烃
这里有一些更多的实践问题。多少宪法同分异构体mono-chlorination你期望看到的每一个分子?
在下一篇文章:自由基反应的选择性
笔记
注1。希望你可以看到2-chloropentane有一个手性中心,所以可以存在(R)2-chloropentane或(年代)2-chloropentane。在自由基的情况下我们将获得这两个化合物的外消旋混合物(即50%的混合物(R)和(年代)。
(高级)引用和进一步阅读
- 从天然气合成碳氢化合物的身份一氯化石蜡氯化的简单
Hass b、e . t . McBee和保罗•韦伯
工业化学与工程化学1935年,27(10)1190 - 1195
DOI:10.1021 / ie50310a025
的来源41:59 1-chloropropane比2-chloropropane氯化的丙烷从这个1935年的论文,是第一个在一系列的严格的研究简单的卤化烷烃(石蜡)自由基和热的条件下。Hass的一个显著的进步的工作是获得纯标准的工程产品,所以他们的物理性质可以被测量和收益率的反应准确报道。 - 氯化石蜡
Hass b、e . t . McBee和保罗•韦伯
工业化学与工程化学1936年,28(3),333 - 339
DOI:10.1021 / ie50315a017
上述两个文件包含现在被称为“哈斯对激进的氯化”的规则。这些规则是前五的总结如下:
1。如果温度控制,防止热解,没有骨骼重组会发生一氯化,每一个可能的形式。
2。氢原子的替换率的顺序三级>二级>主
3所示。随着温度的增加,选择性氯化的减少(这方法比(三级:二级:主))
4所示。液相氯化比气相氯化选择性少
5。一旦启动,氯化是不受湿度影响,光,“碳表面”
热解是有机材料在高温下分解,通常在430°C或更高。规则# 4的原因是,反应是2nd秩序和依赖于甲烷和氯的浓度。液相,浓缩阶段,比气相更集中。本文还计算相对反应速率为4.43:3.25:1.00的氯化三级,二级,和初级碳氢键,分别反应在汽相300°C。 - 氯化甲烷
t . McBee h·b·哈斯c . m .内尔和h·斯特里克兰
工业化学与工程化学1942年,34(3),296 - 300
DOI:10.1021 / ie50387a009
本文显示了氯化反应器的设计的甲烷的反应可以控制提供任何所需的氯甲烷的高收益。这是重要的,因为CH3Cl, CH2Cl2,CHCl3CCl,4都是重要的原料或溶剂,这是他们如何生产工业。 - 动力学的热氯化甲烷
罗伯特·n·皮斯和乔治·f·Walz
美国化学学会杂志》上1931年,53(10)3728 - 3737
DOI:10.1021 / ja01361a016
本文提供了动态证据表明氯化甲烷是2nd甲烷和Cl顺序(一阶2)。
先生,不能di - tri -和利乐chloroalkanes使用氯化生产?我很好奇…
是的,当然。这篇文章主要关注mono-chlorination为了量化他们的反应。
一些文本提到的主要产品并不总是最稳定的自由基。例如,实例丙烷主要有6 H和2次要H,他们说1-chloropropane将主要产品。这是错误的吗?
它可以是真实的,主要产品并不总是更稳定的激进。
在丙烷的具体情况,实验表明,稍微2-chloropropane(55%)比1-chloropropane生产(45%),尽管有3倍的主要氢二次氢。
最后一个问题的答案是1、2、1,3,3分别?
是的,这是完全正确的。
化合物1:可能的异构体,1-chloro-2 2-dimethylpropane。
化合物2:可能的异构体——1-chlorobutane和2-chlorobutane
第三个化合物:可能的异构体——chloro-cyclohexane
4号化合物:可能的异构体- 1-chloro-3-ethylpentane 2-chloro-3-ethylpentane和3-chloro-3-ethylpentane
5日化合物:可能的异构体,1-chloro-2 4-dimethylpentane 2-chloro-2, 4-dimethylpentane 3-chloro-2, 4-dimethylpentane
这些正确答案底部这些化合物? ? ?
戊烷氯化的例子,为什么只有3的可能性/氯去的职位吗?HCl也是由第二和H原子,氯,对吧?
文字,它实际上可以在任何的5个碳,但是因为4-chloropentane 5-chloropentane 2-chloropentane和1-chloropentane一样,分别只有3“官方”的可能性。
谢谢你! !
练习题的答案在哪里?
提供下面的评论。
伟大的文章,像往常一样。但是以后请仔细校对:
“通过三个阶段的反应——传播”…开始! ! !
“2-chloro-1-methyl-pentane”- 1-chloro-2-methyl…! ! !和下面的:
“2-chloro-1-methyl-pentane”- 2-chloro-2-methyl…! ! !
倒数第二(5)反应计划:同样的反应显示两次
固定的。谢谢你,一如既往。
在最开始,你提到“传播”两次。我相信你指的起始步骤创建的激进分子,不传播。
固定的。谢谢你！