Otrzymywanie halogenków alkilów

Podobne dokumenty
Halogenki alkilowe- atom fluorowca jest związany z atomem węgla o hybrydyzacji sp 3 KLASYFIKACJA ZE WZGLĘDU NA BUDOWĘ FRAGMENTU ALKILOWEGO:

Chemia organiczna. Mechanizmy reakcji chemicznych. Zakład Chemii Medycznej Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego

20 i 21. Eliminacja halogenków alkili

18 i 19. Substytucja nukleofilowa w halogenkach alkili

11. Reakcje alkoholi, eterów, epoksydów, amin i tioli

R E A K C J E E L I M I N A C J I

10. Eliminacja halogenków alkili

pierwszorzędowe drugorzędowe trzeciorzędowe (1 ) (2 ) (3 )

Reakcje alkoholi, eterów, epoksydów, amin i tioli

R-X X = halogen Nazewnictwo: podstawnik halogenowy w szkielecie alkanu lub halogenek alkilu/arylu. F Br H 3 C

Halogenki alkilowe RX

RJC E + E H. Slides 1 to 41

ALKENY WĘGLOWODORY NIENASYCONE

Stereochemia Ułożenie atomów w przestrzeni

Alkeny - reaktywność

CHEMIA 10 WĘGLOWODORY I ICH FLUOROWCOPOCHODNE. ALKOHOLE I FENOLE. IZOMERIA. POLIMERYZACJA.

RJC Y R R Y R R R H R H. Slides 1 to 24

Materiał powtórzeniowy do sprawdzianu - halogenowęglowodory + przykładowe zadania z rozwiązaniami

10. Alkeny wiadomości wstępne

CHEMIA 10. Oznaczenia: R - podstawnik węglowodorowy, zwykle alifatyczny (łańcuchowy) X, X 2 - atom lub cząsteczka fluorowca

Wykład 7. Korzystałem z : R. Morrison, R. Boyd: Chemia organiczna (wyd. ang.)

Wykład 19 XII 2018 Żywienie

Zarówno 1 o aminy alifatyczne jak i aromatyczne reagują z kwasem azotowym(iii) (HNO 2 ) dając sole diazoniowe. Do przeprowadzenia procesu diazowania

Sprawdzian 1. CHEMIA. Przed próbną maturą. (poziom rozszerzony) Czas pracy: 90 minut Maksymalna liczba punktów: 32. Imię i nazwisko ...

Mechanizm dehydratacji alkoholi

Pochodne węglowodorów, w cząsteczkach których jeden atom H jest zastąpiony grupą hydroksylową (- OH ).

PRZYKŁADOWE ZADANIA WĘGLOWODORY

Kwasy karboksylowe grupa funkcyjna: -COOH. Wykład 8 1

Reakcje chemiczne. Typ reakcji Schemat Przykłady Reakcja syntezy

Wykład 6. Korzystałem z : R. Morrison, R. Boyd: Chemia organiczna (wyd. ang.)

Fluorowcowęglowodory są to pochodne węglowodorów, gdzie jeden lub więcej atomów wodoru jest podstawione atomem fluorowca. Fluorowcowęglowodory mogą

1. Określ liczbę wiązań σ i π w cząsteczkach: wody, amoniaku i chloru

Laboratorium. Podstawowe procesy jednostkowe w technologii chemicznej

Zarys Chemii Organicznej

ZWIĄZKI MAGNEZOORGANICZNE. Krystyna Dzierzbicka

R 4 R 1 R 4 R 1 R R 2 = R 3 R 1 R 2 R 2 R 1 R 3 R 1 R 3 R 3 R 3 R 1 H R 1 H R 1 R 4. Zakład Chemii Organicznej: kopiowanie zabronione.

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

Konkurs przedmiotowy z chemii dla uczniów dotychczasowych gimnazjów 24 stycznia 2018 r. zawody II stopnia (rejonowe)

Reakcje benzenu i jego pochodnych

Addycje Nukleofilowe do Grupy Karbonylowej

Slajd 1. Związki aromatyczne

Zadania powtórkowe do egzaminu maturalnego z chemii Wiązania chemiczne, budowa cząsteczek

Alkeny: Struktura, nazewnictwo, Termodynamika i kinetyka

Podstawy chemii organicznej. T. 1 / Aleksander Kołodziejczyk, Krystyna Dzierzbicka. wyd. 3. Gdańsk, Spis treści

Wykład 1. Struktura i wiązania w cząsteczkach organicznych

18. Reakcje benzenu i jego pochodnych

1. REAKCJA ZE ZWIĄZKAMI POSIADAJĄCYMI KWASOWY ATOM WODORU:

Zadanie 1. (1 pkt). Informacja do zada 2. i 3. Zadanie 2. (1 pkt) { Zadania 2., 3. i 4 s dla poziomu rozszerzonego} zania zania Zadanie 3.

Zadanie 4. Mrówczan metylu ma taki sam wzór sumaryczny jak: A. octan etylu. C. kwas mrówkowy. B. octan metylu. D. kwas octowy.

Substytucja nukleofilowa

Konkurs przedmiotowy z chemii dla uczniów dotychczasowych gimnazjów. 07 marca 2019 r. zawody III stopnia (wojewódzkie)

Slajd 1. Reakcje alkinów

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII... DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW - rok szkolny 2011/2012 eliminacje wojewódzkie

EGZAMIN MATURALNY Z CHEMII

Chemia Grudzień Styczeń

STEREOCHEMIA ORGANICZNA

Zagadnienia z chemii na egzamin wstępny kierunek Technik Farmaceutyczny Szkoła Policealna im. J. Romanowskiej

ODPOWIEDZI I SCHEMAT PUNKTOWANIA POZIOM ROZSZERZONY

Wskaż grupy reakcji, do których można zaliczyć proces opisany w informacji wstępnej. A. I i III B. I i IV C. II i III D. II i IV

MARATON WIEDZY CHEMIA CZ. II

Spis treści 1. Struktura elektronowa związków organicznych 2. Budowa przestrzenna cząsteczek związków organicznych

O MATURZE Z CHEMII ANALIZA TRUDNYCH DLA ZDAJĄCYCH PROBLEMÓW

MODEL ODPOWIEDZI I SCHEMAT PUNKTOWANIA

Elementy chemii obliczeniowej i bioinformatyki Zagadnienia na egzamin

Chemia - laboratorium

Zadanie 1. (2 pkt) Określ, na podstawie różnicy elektroujemności pierwiastków, typ wiązania w związkach: KBr i HBr.

SZYBKOŚĆ REAKCJI CHEMICZNYCH. RÓWNOWAGA CHEMICZNA

RÓWNOWAGA REAKCJI. Iwona śak

VI Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2013/2014

TEST PRZYROSTU KOMPETENCJI Z CHEMII DLA KLAS II

Wiązania jonowe występują w układach złożonych z atomów skrajnie różniących się elektroujemnością.

Dysocjacja kwasów i zasad. ponieważ stężenie wody w rozcieńczonym roztworze jest stałe to:

Nazwy pierwiastków: ...

Opracowała: mgr inż. Ewelina Nowak

ZWIĄZKI FOSFOROORGANICZNE

Chemia organiczna. Zagadnienia i przykładowe pytania do kolokwiów dla Biotechnologii (I rok)

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII

Slajd 1. Etery i epoksydy. Slajd 2. Wprowadzenie. Wzór R-O-R, gdzie R tos alkil lub aryl Symetryczne lub asymetryczne Przykłady: CH 3 O CH 3 O CH 3

WĘGLOWODORY AROMATYCZNE

PRZYKŁADOWE ZADANIA ALKOHOLE I FENOLE

X / \ Y Y Y Z / \ W W ... imię i nazwisko,nazwa szkoły, miasto

XX KONKURS CHEMICZNY DLA SZKÓŁ PONADGIMNAZJALNYCH MIASTA KIELCE

Opracowała: mgr inż. Ewelina Nowak

8. Delokalizacja elektronów i reaktywność dienów sprzężonych

Wewnętrzna budowa materii

Stechiometria w roztworach. Woda jako rozpuszczalnik

CHEMIA. Wymagania szczegółowe. Wymagania ogólne

III Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2010/2011. ETAP I r. Godz Zadanie 1

liczba kwantowa, n kwantowa, l Wanad 3 2 [Ar] 3d 3 4s 2

14. Reakcje kwasów karboksylowych i ich pochodnych

RÓWNOWAGI W ROZTWORACH ELEKTROLITÓW

MECHANIZMY FRAGMENTACJI ZWIĄZKÓW ORGANICZNYCH. Copyright 2003 Witold Danikiewicz

imię i nazwisko, nazwa szkoły, miejscowość Zadania I etapu Konkursu Chemicznego Trzech Wydziałów PŁ V edycja

Zadanie 2. [2 pkt.] Podaj symbole dwóch kationów i dwóch anionów, dobierając wszystkie jony tak, aby zawierały taką samą liczbę elektronów.

Cz. I Materiał powtórzeniowy do sprawdzianu dla klas I LO - Wiązania chemiczne + przykładowe zadania i proponowane rozwiązania

Cz. I Materiał powtórzeniowy do sprawdzianu dla klas II LO - Wiązania chemiczne + przykładowe zadania i proponowane rozwiązania

Konkurs przedmiotowy z chemii dla uczniów gimnazjów 13 stycznia 2017 r. zawody II stopnia (rejonowe)

Związki chemiczne, wiązania chemiczne, reakcje

KINETYKA INWERSJI SACHAROZY

Reakcje chemiczne, związki kompleksowe

Transkrypt:

Otrzymywanie halogenków alkilów 1) Wymiana grupy OH w alkoholach C O H HX 2) reakcja podstawienia alkanów C X H 3 C CH CH 2 HBr C H 3 OH H 3 C CH CH 2 C H 3 Br h + + CH CH 2 3 Cl 2 Cl HCl CH CH 3 3 CH Br 3 2 CH 2 CH CH CH 3 3 + CH 2 CH h 2 Br Br 99% 3) addycja halogenowodorów do alkenów CH CH 2 HCl CH CH3 Cl

Substytucja nukleofilowa Substytucja nukleofilowa jest typową reakcją halogenków. Polega ona na ataku odczynnika nukleofilowego na karbokation lub inne miejsce cząsteczki organicznej o najmniejszej gęstości elektronów. Siła napędową reakcji jest elektrostatyczne oddziaływanie pomiędzy nukleofilem a dodatnim miejscem cząsteczki. R : X + : Z R : Z + X : Z - - reagent nukleofilowy : X -grupa odchodząca Reakcja ta może przebiegać wg. dwóch głównych schematów określanych jako mechanizm S N 1 i S n 2. Nukleofilami (:Nu) nazywa się związki lub jony posiadające dużą gęstość elektronową, dysponujące parą elektronów w postaci walencyjnej pary elektronów (niewiążące pary elektronów na atomie tlenu, siarki, azotu, fosforu, węgla itd.), które mogą być dostarczane do elektrofila. Nukleofile mogą być anionami lub związkami obojętnymi, ale nigdy nie mogą być kationami. Reagenty nukleofilowe są zawsze zamknięto powłokowe a atomy wchodzące w ich skład mają oktet lub dublet (dla anionu wodorkowego). Elektrofilem (E+) jest kation lub cząsteczka obojętna posiadająca w swojej konstytucji atom o niskiej gęstości elektronowej, np. H +, Br +, BF 3, SO 3, NO 2+, K +, AlCl 3, Ag +, BH 3, Hg 2+, CO 2, FeCl 3. Elektrofile mogą być kationami lub związkami obojętnymi, ale nigdy nie mogą być anionami. Jeżeli elektrofile są kationami to muszą być otwarto powłokowe (brak oktetu). Kation sodu jest przykładem jonu nie będącego elektrofilem. Konfiguracja elektronowa tego kationu odpowiada oktetowej strukturze neonu.

Mocne zasady to złe grupy opuszczające. Z tego powodu nukleofugowość maleje w szeregu anionów I > Br > Cl >> F. Kwas HI jest najsilniejszym kwasem czyli jego anion jodkowy najsłabszą zasadą i najlepszą grupą opuszczającą. To samo zjawisko obserwujemy porównując spadek nukleofugowości w szeregu: trifluorometanosulfoniany (tryflany) > p- toluenosulfoniany (tosylany) > metanosulfoniany (mesylany). Kwas trifluorometanosulfonowy jest najmocniejszy, dlatego jego anion jest najsłabszą zasadą i najlepszą grupą opuszczającą.

Reakcje biegnące mechanizmem S N 1 zachodzą dwuetapowo. W pierwszym, najwolniejszym, etapie substrat rozpada się na karbokation i grupę opuszczającą. Następnie nukleofil reaguje z karbokationem tworząc produkt R-Nu. W przypadku reakcji zachodzących mechanizmem SN1 obserwuje się kinetyczną zależność pierwszego rzędu od stężenia jedynie substratu R-X. H 2 O Cl C C 2 H 5 H C 2 H 3 C 5 wolno C + + Cl szybko HO C C 2 H 5 + C 2 H 5 C OH CH( ) 2 CH( ) 2 CH( ) 2 CH( ) 2 SN1 jest reakcją dwuetapową i towarzyszy jej racemizacja. Oznacza to, że nukleofil może zbliżać się do centrum elektrofilowego (karbokation) od tej samej lub przeciwnej strony, gdzie była grupa opuszczająca. W stanie przejściowym karbokation jest płaski i może istnieć w postaci par jonowych o zmiennym stopniu związania co prowadzi do częściowej lub całkowitej racemizacji.

W przypadku reakcji zachodzących mechanizmem S N 2 obserwuje się kinetyczną zależność drugiego rzędu od stężenia zarówno substratu R-X jak i odczynnika nukleofilowego Nu. Reagent nukleofilowy atakuje od strony przeciwnej w stosunku do grupy opuszczającej (inwersja konfiguracji). OH H C Cl wolno HO H C Cl szybko HO H C Cl CH 2 CH 2 CH 2 H 3 C Na szybkość reakcji S N 2 miały wpływ czynniki przestrzenne. W S N 1 decydują czynniki elektronowe skłonność do oddawania lub wyciągania elektronów. udział S N 1 X < 1º < 2º < 3º udział S N 2 udział S N 1 CN < OH < H 2 O < ROH udział S N 2

Przykładowe reakcje substytucji nukleofilowej halogenków alkilowych to: Hydroliza R-X + OH - R-OH + X - produkt główny - alkohol Solwoliza reagentem nukleofilowym jest rozpuszczalnik R-X + H 2 O R-OH + HX - alkohol Synteza nitryli (cyjanków) R-X + CN - R-CN + X - - nitryl Synteza amin R-X + NH 3 R-NH 2 +HX - amina Synteza eterów Wiliamsona R-X + RO - R-OR + X - - eter Synteza tioli (merkaptanów) R-X +SH - R-SH + X - - tioalkohol

Reakcje eliminacji Reakcje eliminacji są to reakcje w których następuje oderwanie od cząsteczki dwóch atomów lub grup funkcyjnych bez zastąpienia ich innymi podstawnikami. Podstawowe typy reakcji eliminacji -Dehydrohalogenacja halogenków alkilów H KOH C C C C etanol X + HX -dehydratacja alkoholi katalizowana kwasami OH T C C C C katalizator H + H 2 O

Eliminacja E1 Reakcja przebiegająca według mechanizmu E1 jest procesem dwuetapowym. Etap pierwszy jonizacja substratu do karbokationu jest etapem decydującym o szybkości reakcji. CH 3 C Cl wolno OH C + H CH H CH szybko CH C 3 CH Według mechanizmu E1 przebiega zwykle eliminacja chlorowcowodorów od trzeciorzędowych halogenków alkilowych. Reakcja konkuruje z reakcją S N 1.Reaktywność zależy od rzędowości substratu,łatwiej reagują trzeciorzędowe związki (alkohole,chlorowcowęglowodory).

W reakcji przebiegającej według mechanizmu E2 obydwie grupy odszczepiają się jednocześnie. Reakcja zachodzi w jednym etapie i jest drugiego rzędu. Mechanizm reakcji E2 jest podobny do mechanizmu S N 2 i z nim konkuruje. Optymalne parametry eliminacji E2 -Mocne zasady o dużych rozmiarach np.:anion t-bu -Użycie mocnych zasad w dużym stężeniu i środowisku słabo polarnym np.: KOH/EtOH

Eliminacja stereochemia reakcji Konformacja antyperiplanarna Dwucząsteczkowa eliminacja halogenków alkilów jest najczęściej eliminacją typu anti

(1R,2R) (Z)-1,2-difenylopropen

(1S,2S) (Z)-1,2-difenylopropen

(1R,2S) (E)-1,2-difenylopropen

(1R,2S) (E)-1,2-difenylopropen

chlorek neomentylu 75% Eliminacja zgodna z regułą Zajcewa 25%

chlorek mentylu Podstawniki zajmują pozycje ekwatorialne Nie jest możliwa eliminacja anti Następuje zmiana konformacji cząsteczki Podstawniki zajmują pozycje aksjalne Atom chloru ma sąsiadujący atom wodoru w pozycji aksjalnej Tworzy się mniej rozgałęziony alken Reakcja zachodzi niezgodnie z regułą Zajcewa