Alkany 09.pdf

ALKANY

Wħglowodory:

- nasycone = alkany

- nienasycone (alkeny, alkiny)

C n H 2n+2 , brak gr. funkcyjnych.

Alkany:

- nierozgaþħzione;

- rozgaþħzione;

- cykliczne.

ZwiĢzki homologiczne , -CH 2 -

Alkany rozgaþħzione sĢ izomerami konstytucyjnymi alkanw ánormalnychÑ.

n = 1

Grupy alkilowe:

metyl-, etyl-, propyl-, izopropyl-, butyl-, izobutyl-, sec-butyl-, tert-butyl-

-, 2

-, 3

- rzħdowy atom C i H

Nazewnictwo:

1. ZnajdŅ najdþuŇszy þaıcuch wħglowy i nazwij go (wybierz ten, ktry ma pierwszy

podstawnik bliŇej atomu kraıcowego).

2. Nazwij wszystkie grupy przyþĢczone do þaıcucha gþwnego.

3. Ponumeruj atomy zaczynajĢc od koıca bliŇszego pierwszemu podstawnikowi:

a. gdy dwa jednakowo odlegþe, decyduje pierwsza litera nazwy podstawnika;

b. gdy kilka, decyduje pierwszy lokant rŇnicujĢcy ;

4. ZaaranŇuj alfabetycznie wszystkie podstawniki dodajĢc di- tri- - poprzedzajĢc

lokantem oddzielonym myĻlnikiem (di-È nie liczy siħ, chyba, Ňe w nazwie

podstawnika)

WþaĻciwoĻci fizyczne:

ZwiĢzki niepolarne,systematyczne zmiany wþaĻciwoĻci (temp. wrzenia,

topnienia, għstoĻci) w serii homologicznej.

Konformacje alkanw

Konformacja naprzeciwlegþa, naprzemianlegþa,

E = 3 kcal/mol (etan)

3 1 izomer

n = 4 2 izomery

n = 5 3 izomery

Projekcja Newmana (frontowy atom - punkt, tylny Î kþko)

Energia potencjalna konformacji ÎrŇna.

KĢt torsyjny (Ŋ) , stany przejĻciowe dla rotacji, energia aktywacji

Propan, E akt. = 3.4 kcal/mol

Typy konformerw :

antyperiplanarny, Ŋ = 180ø;

synperiplanarny, Ŋ = 0ø;

synklinalny, Ŋ = 60ø;

antyklinalny, Ŋ = 120ø.

Reakcje alkanw

CH 3 Î H ŗ CH 3 · + H ·

= +105 kcal/mol

= D Energia dysocjacji

CH 3 · + H · ŗ CH 3 Î H

= -105 kcal/mol

ǓD ¼

H (f. gazowa)

Energie dysocjacji:

dotyczĢ tylko r. homolitycznych;

zmiany D w szeregu R-X, X = F > Cl > Br > I;

energie dysocjacji sĢ najwiħksze gdy wiĢzania tworzĢ siħ przez nakþadanie

orbitali zbliŇonych ksztaþtem i energiĢ;

· sĢ determinowane przez stabilnoĻę rodnikw:

CH 3 Î H ŗ CH 3 · + H · D

= + 105 kcal/mol

RÎ H ŗ R · + H · 1

= + 98 kcal/mol

= + 94.5 kcal/mol

= + 93 kcal/mol

> CH 3 ·

Badanie spektralne ¼ rodniki prawie pþaskie (jak BH 3 )

> 2

> 1

Hiperkoniugacja Î sprzħŇenie miħdzy nie w peþni zapeþnionym orbitalem p

a wiĢŇĢcĢ parĢ el. na

orbitalu Ŏ wiĢzania C-H.

Typy reakcji alkanw:

I. Piroliza (kraking)

CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3

rozpad

C1-C2

rozpad C2-C3

CH 3

+ CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3

rozpad C3-C4

Podobnie rozpad C Î C

Rodniki alkilowe: 3

a/ rekombinacja:

CH 3 · + · CH 2 CH 3 ŗ CH 3 CH 2 CH 3

b/ odrywanie H ·

· CH 2 CH 3 + · CH 2 CH 2 CH 3 ŗ CH 3 -CH 3 + CH 2 =CHCH 3

katalizatory Î glinokrzemiany sodu (Zeolit)

Reforming Î przeksztaþcanie alkanw w zw. aromatyczne o podobnej M

CH 3

CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3

P t-SiO 2 -Ai 2 O 3

+ 4H 2

500deg, 20 atm

II. Halogenowanie alkanw

CH 4 , Cl 2 > 300

C / hǩ

CH 3 -H + Cl-Cl ŗ CH 3 -Cl + HCl

Cl Î Cl 58 kcal/mol CH 3 -Cl 85 kcal/mol

CH 3 Î H 105 kcal/mol H-Cl 103 kcal/mol

= Ǔ D(wiĢzaı zerwanych) - Ǔ D(wiĢzaı tworzonych)

= 105 + 58 Î 85 Î 103 = -25 kcal/mol

Mechanizm:

1. Etap inicjacji:

Cl Î Cl ŗ 2Cl ·

= + 58 kcal/mol

2. Etap propagacji / rozwijania:

a/ Cl · + CH 4 ŗ H Î Cl + CH 3 ·

= 105 Î 103 = + 2 kcal/mol

b/ CH 3 · + Cl Î Cl ŗ CH 3 Î Cl + Cl ·

= 58 - 85 = - 27 kcal/mol

3. Etap terminacji:

Cl · + Cl · ŗ Cl 2

Cl · + CH 3 · ŗ CH 3 - Cl

CH 3 · + CH 3 · ŗ CH 3 - CH 3

Inicjacja Propagacja Terminacja

X 2 ŗ 2X · X · + R-HŗHX + R · X · + X · ŗ X 2

R · + X 2 ŗ R-X + X ·

R · + X · ŗ RX

R · + R · ŗ R-R

Wzglħdna reaktywnoĻę:

F · > Cl · > Br · > I · Jod nie reaguje.

X = F Cl Br I

(etapu propagacji) -103 -25 -7 +13 kcal/mol

Chlorowanie wyŇszych alkanw:

hǩ

CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 + Cl 2 ŗ CH 3 CHClCH 2 CH 3 + CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 Cl

A B

spodziewany stosunek A : B = 4 : 6 = 2 : 3

eksperymentalny stosunek A : B = 7 : 3

CH 3

CH 3 CHCH 3

+ Cl 2

CH 3 CCH 3

CH 3 CHCH 2

CH 3

A B

spodziewany stosunek: A : B = 1 : 9

eksperymentalny stosunek: A : B = 36 : 64 = 5,06 : 9

Wzglħdna reaktywnoĻę w reakcji chlorowania:

R 3 CH > R 2 CH 2 > RCH 3

5.0 3.5 1

SelektywnoĻę halogenowania rodnikowego:

F 2 + (CH 3 ) 3 CH ŗ (CH 3 ) 3 CF + FCH 2 CH(CH 3 ) 2 + HF

14% 86%

Br 2 + (CH 3 ) 3 CH ŗ (CH 3 ) 3 CBr + BrCH 2 CH(CH 3 ) 2 + HBr

> 99% < 1%

Fluorowanie - drogie, agresywny F 2 , r. niekontrolowane,

Jodowanie Î niekorzystna termodynamika

Chlorowanie Î tani substrat, koniecznoĻę separacji produktw (ewent. SO 2 Cl 2 lub N-

chlorosukcynimid)

Bromowanie Î selektywne, laboratoryjnie Î met. z wyboru (Br 2 lub N-

bromosukcynimid)

Otrzymywanie rozpuszczalnikw, halotanu (CF 3 CHBrCl)

III. Spalanie

2C n H 2n +2 + (3n+1)O 2 ŗ 2nCO 2 + (2n+2)H 2 O

spal.

° spal. Î miarĢ zawartoĻci energii

spal. = f (st.skupienia) EtOH(ciecz) = Î 327 kcal/mol

EtOH(gaz) = Î 336 kcal/mol

Izomery konstytucyjne ¬

spal. Ŗ

spal

MŖ,

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: