RJC A-B A + B. Slides 1 to 27

Transkrypt

1 Reakcje Rodnikowe rodniki substytucja addycja polimeryzacje A-B A + B Slides 1 to 27

2 Reakcje Organiczne... powstawanie i rozrywanie wiązań kowalencyjnych. Addycja A + B AB Podstawienie AB + C A + BC Eliminacja AB A + B Przegrupowania ABC ACB

3 Rozpad Heterolityczny W trakcie rozpadu heterolitycznego powstaje anion oraz kation. A-B A + B

4 Rozpad Homolityczny W trakcie rozpadu homolitycznego powstaje para rodników. A-B A + B

5 Rodnik Rodnik węglowy jest zhybydyzowany sp na orbitalu p (niezhybrydyzowanym) zlokalizowany jest jeden elektron. H C H H s sp 2 s sp 2 sp 2 s Hybrydyzacja trygonalna (planarna)

6 Reakcje Rodnikowe : Substytucja Rodnik moŝe odrywać atom (np. A) z innej cząsteczki tworząc nowy rodnik. Rad + A:B Rad:A + B

7 Chlorowanie Metanu Substytucja rodnikowa przebiega w trzech etapach Cl 2 + CH hν 4 CH 3 Cl + HCl inicjacja propagacja terminacja

8 Chlorowanie Metanu inicjacja... stosunkowo słabe wiązanie Cl-Cl ulega rozpadowi pod wpływem światła UV. Cl:Cl + hυ 2Cl

9 Chlorowanie Metanu propagacja...rodniki Cl i CH 3 reagują dalej (w kolejnych etapach). Cl + CH 4 H Cl + CH 3 CH 3 + Cl 2 CH 3 Cl + Cl powtórka wcześniejszego etapu...

10 Chlorowanie Metanu Terminacja...rodniki Cl i CH 3 ulegają wygaszeniu. Cl + Cl Cl 2 CH 3 + Cl CH 3 Cl CH 3 + CH 3 CH 3 CH 3

11 Chlorowanie metanu Polichlorowanie jest trudne do kontrolowania... Cl 2 + CH 4 CH 3 Cl + HCl Cl 2 + CH 3 Cl CH 2 Cl 2 + HCl Cl 2 + CH 2 Cl 2 CH Cl 3 + HCl Cl 2 + CHCl 3 CCl 4 + HCl Rozdział produktów np. przez destylację

12 WyŜsze alkany... dają mieszaninę polichlorowanych izomerów strukturalnych (konstytucyjnych) rozwaŝ przykład butanu 70% CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 30%

13 Względna reaktywność w reakcjach chlorowania WyŜej podstawione atomy C (o wyŝszej rzędowości) w alkanach są bardziej podatne na atak rodnika... R 3 CH > R 2 CH 2 > RCH

14 Względna trwałość rodników Bardziej podstawione rodniki wykazują większą trwałość R 3 C > R 2 CH > RCH

15 Reakcje Rodnikowe: Addycja Rodnik moŝe ulec przyłączeniu do wiązania podwójnego dając nowy rodnik! Rad + A=B Rad-A-B

16 Addycja HBr do propenu Elektrofilowa addycja HBr do propenu przebiega poprzez II-rzędowy karbokation i ostatecznie prowadzi do 2-bromopropanu HBr + Br Br

17 Addycja HBr do propenu Rodnikowa addycja HBr do propenu przebiega poprzez II-rzędowy rodnik i prowadzi do powstania 1-bromopropanu.... Br Br. HBr Br +. Br

18 Rodnikowa Addycja HBr do Propenu Ta rodnikowa addycja przebiega przez trzy główne etapy... HBr + CH 2 =CH CH 3 BrCH 2 CH 2 CH 3 inicjacja propagacja terminacja

19 Rodnikowa Addycja HBr do Propenu inicjacja... indukowany światłem rozpad nadtlenków jest stosowany w celu zainicjowania procesu wytwarzania rodnika Br ROOR + hυ RO + HBr 2RO ROH + Br

20 Rodnikowa Addycja HBr do Propenu propagacja...rodnik Br przyłącza się do alkenu; nowy rodnik reaguje z HBr i regeneruje rodnik Br + CH 2 =CH CH 3 BrCH 2 CH CH 3 BrCH 2 CH CH 3 + HBr BrCH 2 CH 2 CH 3 + Br powtórka kroków...

21 Rodnikowa Addycja HBr do propenu terminacja... Rodniki Br oraz R ulegają wygaszeniu Br + Br Br 2 R + Br R-Br R + R R-R

22 Rodnikowa Polimeryzacja Alkenów Wiele związków niskocząsteczkowych z grupy alkenów (monomery) ulega rodnikowej polimeryzacji dając produkty o duŝej wartości uŝytkowej (polimery)... In. X X n...gdzie In. jest inicjatorem reakcji rodnikowej, liczba n wyznacza stopień polimeryzacji; X określa rodzaj podstawnika.

23 Rodnikowa Polimeryzacja Alkenów inicjacja Śladowe ilości rodników są generowane przez tzw. inicjator reakcji rodnikowej, powstający np. w wyniku rozpadu nadtlenku benzoilu... O O O O O O. In

24 Rodnikowa Polimeryzacja Alkenów propagacja Rodnik inicjujący In wytwarza nowy rodnik i w ten sposób postępuje proces polimeryzacji... In + CH 2 =CHX In- CH 2 CHX wielokrotnie powtarzany... In-(CH 2 CHX) n -CH 2 CHX

25 Rodnikowa Polimeryzacja Alkenów terminacja... Rodniki R ulegają wygaszeniu R-CH 2 CHX R-CH 2 CHX R-CH 2 CHX dimeryzacja R-CH 2 CH 2 X R-CH=CHX dysproporcjonowanie

26 Polimery: pochodzenie i zastosowanie Monomer CH 2 =CH 2 CH 2 =CHCH 3 CH 2 =CHCl CH 2 =CH CH 2 =CHCN CF 2 =CF 2 CH 2 =CCH 3 CO 2 CH 3 Polimer polietylen polipropylen chlorek poliwinylu polistyren orlon teflon pleksiglas Zastosowanie butelki, izolacja... liny, samochody... taśma filmowa, rury... pianka, opakowania... włókno... zawory... farby...

27 Podsumowanie Rozpad homolityczny Rodniki Addycja rodnikowa vs substytucja Trwałość rodników Inicjacja Propagacja Terminacja Chlorowanie alkanów Addycja HBr do alkenów Polimeryzacja rodnikowa