Kohlenwasserstoffe Folie184 · Alkane Alkene Alkine Cycloaliphaten ... Nomenklatur – Regeln: 1....

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Folie184 Kohlenwasserstoffe Aliphaten Aromaten Benzol Naphthalin usw. Alkane Alkene Alkine Cycloaliphaten Methan Ethan u.s.w Ethen (Ethylen) Propen u.s.w. Ethin (Acetylen) Propin u.s.w. Cycloalkane Cycloalkene Cycloalkine Cyclopropan Cyclobutan u.s.w. Cyclopropen Cyclobuten u.s.w. z.B. Cyclooctin

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Folie184Kohlenwasserstoffe

Aliphaten Aromaten

⇓BenzolNaphthalin usw.

Alkane Alkene Alkine Cycloaliphaten

⇓ ⇓ ⇓

MethanEthanu.s.w

Ethen(Ethylen)Propenu.s.w.

Ethin(Acetylen)Propinu.s.w.

Cycloalkane Cycloalkene Cycloalkine

⇓ ⇓ ⇓

CyclopropanCyclobutanu.s.w.

CyclopropenCyclobutenu.s.w.

z.B.Cyclooctin

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Folie185Alkane (gesättigte Kohlenwasserstoffe)

nur Csp3 – Csp3 – und Csp3 – H – BindungenSummenformel: CnH2n+2 (n = 1, 2, 3, 4, ... )

n Nomenklatur Summenformel Struktur

1 Methan CH4H

HHH

Csp3

CH2H3C CH3=̂C

CH

HH

HH

HC

HH

3 Propan C3H8

=̂ CH3H3C

sp3 sp3

CCH

HH

HH

H2 Ethan C2H6

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Folie186Struktur- bzw. Konstitutionsisomere von Alkanen

n Nomenklatur Summenformel Struktur

4 Butan C4H10

2 Konstitutionsisomere

H3C CH2 CH2 CH3 n-Butan(Sdp. 0°C)

H3C CH CH3

CH3Isobutan(Sdp. -12°C)

20 Eicosan C20H42 366319 Konstitutionsisomere

17 Heptadecan C17H36 24894 Konstitutionsisomere

10 Decan C10H22 75 Konstitutionsisomere

9 Nonan C9H20 35 Konstitutionsisomere8 Octan C8H18 18 Konstitutionsisomere

7 Heptan C7H16 9 Konstitutionsisomere

6 Hexan C6H14 5 Konstitutionsisomere

H3C CH2 CH2 CH2 CH3 n-Pentan(Sdp. +36°C)

H3C CH CH2

CH3

CH3 Isopentan(Sdp. +28°C)

H3C C CH3

CH3

CH3

Neopentan(Sdp. +9.5°C)

5 Pentan C5H12

3 Konstitutionsisomere

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Folie187Bestandteile des Erdöls (Erdgases)

Fraktion Siedebereich Zahl der Kohlenstoffatome Nutzung

Erdgas unterhalb 20°C C1 – C4 GasheizungPetrolether 20-60°C C5 – C6 LösungsmittelLigroin 60-100°C C6 – C7 LösungsmittelRohbenzin 40-205°C C5 – C10, und Cycloalkane Ottomotor (Benzin)Leuchtöl, Kerosin 175-325°C C12 – C18, und Aromaten FlugzeugmotorenGasöl, Dieselöl, über 275°C C12 und höher Dieselmotoren und ÖlheizungHeizölSchmieröl nicht flüchtige Öle Ringe mit langen Seitenketten SchmierstoffeAsphalt, Feststoffe Polycyclen StraßenbauPetroleumkohle

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Folie188Nomenklatur

Alkan (CnH2n+2) Alkyl (CnH2n+1 )

Methan (CH4) Methyl (CH3 )Ethan (C2H6) Ethyl (C2H5 )Propan (C3H8) Propyl (C3H7 )Butan (C4H10) Butyl (C4H9 )Pentan (C5H12) Pentyl (C5H11 )Hexan (C6H14) Hexyl (C6H13 )Heptan (C7H16) Heptyl (C7H15 )Octan (C8H18) Octyl (C8H17 )Nonan (C9H20) Nonyl (C9H19 )Decan (C10H22) Decyl (C10H21 )Undecan (C11H24) Undecyl (C11H23 )Dodecan (C12H26) Dodecyl (C12H25 )Tridecan (C13H28) Tridecyl (C13H27 )Tetradecan (C14H30) Tetradecyl (C14H29 )Pentadecan (C15H32) Pentadecyl (C15H31 ): :: :Eicosan (C20H42) Eicosyl (C20H41 )

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Folie188aAlkyl-Reste (CnH2n+1) (IUPAC-Name)

CH3 Methyl

C2H5 Ethyl -

CH3 CH2

C3H7 Propyl -

CH3 CH2 CH2 n-Propyl - (1-Propyl-)

H3C CH CH3 Isopropyl - (2-Propyl-)

C4H9 Butyl-

CH3 CH2 CH2 CH2 n-Butyl - (1-Butyl-)

CH3 CH2 CH CH2 sec.-Butyl – (2-Butyl-)(sec. = sekundär)

CH3 CH CH2CH3

Isobutyl - (2-Methylpropyl-)

CH3 CCH3

CH3 tert.-Butyl – (1,1-Dimethylethyl-)(tert. = tertiär)

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Folie188bIUPAC - Nomenklatur(IUPAC = International Union of Pure and Applied Chemistry)

Nomenklatur – Regeln:1. Als Grundstrukur wählt man die längste fortlaufende Kohlenstoffkette und bezeichnet

die Seitenketten als Alkylgruppen

CH3 CH CH3CH3

Beispiel: Methylpropan

2. Die Bezifferung der C-Atome der Hauptkette wird so gewählt, daß die alkyl-substituierten C-Atome die niedrigsten Ziffern tragen.

Beispiel: CH3 CH CH2 CH2 CH3CH3

1 2 3 4 52-Methylpentan

3. Tritt die gleiche Alkyl-Gruppe mehrfach als Seitenkette auf, dann wird das durch die VorsilbenDi, Tri, Tetra, Penta, Hexa u.s.w. angezeigt.

CH3 CH CH2 C CH3CH3

CH3

CH3

12345Beispiel: 2,2,4-Trimethylpentan

4. Unterschiedliche Alkylgruppen werden in alphabetischer Reihenfolge aufgeführt.

Beispiel:CH3 CH2 CH2 CH CH C CH2 CH3

CH CH3CH3

CH3

CH2

CH2

CH3

CH3

12345678 3,3-Diethyl-5-isopropyl-4-methyloctan

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Folie188cKonnektivitätprimäres C – Atom ⇒ verbunden mit einem Rest: CH3 R

sekundäres C – Atom ⇒ verbunden mit zwei Resten: R1 CH2 R2

tertiäres C – Atom ⇒ verbunden mit drei Resten: R1 CH R3

R2

quartäres C – Atom ⇒ verbunden mit vier Resten:R1 C R4

R32

R2

CH3 CH2 CH2 CH3

n-Butan

prim. sek.

i-ButanMethylpropan

CH3 C CH3

CH3

CH3

prim.quart.

CH3 CHCH3

CH3

prim. tert.

NeopentanDimethylpropan

Beispiele:

Physikalische Eigenschaften der Alkane

Dichte, 25°C: d = 0.6 – 0.8 g/cm3 (Alkane) d = 1.0 g/cm3 (H2O)

Löslichkeit: • gut löslich in unpolaren oder schwach polaren, organischen Lösungsmitteln wie beispielsweise Benzol (C6H6), Tetrachlormethan (CCl4), Chlororform (Trichlormethan, CHCl3) oder Diethylether (CH3CH2OCH2CH3)• unlöslich in H2O

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Folie189Struktur des Ethans

C

ΗΗ

ΗΗ

Η

109.5°

109.5°C

Η

ΗΗ

ΗΗ

Η

sp3

sp3

C

σ-C-C-Bindung

σ-C-C: 1.53 Åσ-C-H: 1.10 Å DC-C: 376 kJ/mol (89.8 kcal/mol) DC-H: 421 kJ/mol (100.6 kcal/mol)

Projektionen verschiedener Konformationen

Η

ΗΗ

Η

Η

ΗC

C

C

ΗΗ

ΗΗ

Η

“Sägebock-Projektion“ “Newman-Projektion“

Η

Η

Η

ΗΗ

Η

ϕ - Drehwinkel Diederwinkel

ϕ = 60°

Η

ΗΗΗ Η

Η

ϕ = 0°

ϕ

gestaffelte Konformation(staggered conformation)alle Wasserstoffe stehen auf Lücke ⇒ stabil

verdeckte oder ekliptische Konformation(eclipsed conformation)Die vorderen Wasserstoffe verdeckendie hinteren, ⇒ weniger stabil

Konformationsisomere

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Folie190

Reaktion 1. Ordnung: Bk1A

Reaktionsgeschwindigkeit: v =d[A]

dt= k1 [A] ; [A]

k1 dtd[A]

= ∫∫ −=tA

A

dtkAdt

0

][

][ 0

1]ln[

[A]oe= [A]t; =[A]t

[A]oln;k1tln[A]o =ln[A]t k1t k1t

[A]t[A]o

=; =2ln

[Ao]

[A]o/2k1t1/2= ln 2ln 2 t1/2=

k1

Halbwertszeit t1/2

Zeit t

ln[A

] t

ln [A]0

Zeit t

[A]0

[A]t

½ [A]0

¼ [A]01/8 [A]0

t½ 2t½ 3t½

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Folie191

Reaktion 2. Ordnung: B + C2 A k2

v =d[A]

dt= k2[A]2

∫∫ =−tA

A

dtkA

Adt

0

][

][2 2

0][

][

1 1[A]t [A]o

= ; t1/2 =1

k2[A]o

k2t(1)

Zeit t

1/[A

] t

1/[A]0 A + B C + Dk2

v = - = - = k2 [A] [B]dAdt

dBdt

Wenn [A]0 = [B]0 ⇒ dann gilt Gleichung (1)

Wenn [A]0 ≠ [B]0 ⇒ Umsatzvariable: x

v = = k2 ([A]0 - x) ([B]0 - x)dxdt

Wenn [A]0 « [B]0 ⇒ Reaktion pseudo1. Ordnung mit [B] = [B]0 = konstant

Beispiel:

Berechnen Sie: a) Wie groß ist [HI]t nach t = 12 min ?b) Wie groß ist t, wenn [HI]t = 0.25 mol/l ist ?

c) Halbwertszeit t½

2 HI (g) 410°C H2 (g) + I2 (g)

k2 = 5.1 10-4 l/(mol s) [HI]t = 0.36 mol/l

v = - = kobs [A], kobs = k2 [B]0d[A]

dt

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Folie192

Reaktion 0. Ordnung: v = - = k0d[A]dt

z.B. bei enzymatischen Reaktionen bleibt in manchen Fällen die Reaktionsgeschwindigkeit vwährend der gesamten Reaktion konstant und ist unabhängig von der Substrat-Konzentration [A].

Reversible Reaktionen (Gleichgewichtsreaktionen)

A + B C + Dk2

k-2

dAdt

dBdtv = - = - = k2 [A][B]

dCdt

dDdtv = - = - = + = + = k-2 [C][D]dA

dtdBdt

Gleichgewichtskonstante: K = =[C][D][A][B]

k2k-2

Massenwirkungsgesetz (MWG)(kinetische Ableitung)

v = v : k2 [A][B] = k-2 [C][D]

Beim Erreichen des Gleichgewichtes gilt:

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Folie193Temperaturabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit

Arrhenius-Gleichung:k = A ·e

- EA

RT

k - GeschwindigkeitskonstanteA - Arrhenius-FaktorEA - Aktivierungsenergie [KJ/mol]R - allgemeine GaskonstanteT - absolute Temperatur [K]

ln A

ln k

∆(ln k)

∆ 1T

1T

[K-1]

EA

R∆(ln k)

∆ 1T

=-

Steigung der Geraden:

ln k = ln A - ·EA

R1T

Diagramm der potentiellen Energie einer Reaktion

A

B

∆E

EAEA

EnergieÜbergangszustand [ÜZ]

Reaktionskoordinate

EA - AktivierungsenergieEnergiedifferenz zwischen Übergangszustandund Grundzustand

∆E - Energiedifferenz der Grundzustände

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Folie194Rotation um die σ-C-C-Bindung

Propan: C3H8 H3C CH2 CH3

C

CH

H

CH

H

H

H

H HH

H

HCH3

H

H

C

CH

CH3

H

HH

H

Rotationsbarriere EA = 13.8 kJ/mol (3.3 kcal/mol)

Butan: C4H10 zwei Strukturisomere (Konstitutionsisomere)

H3C CH2 CH2 CH3

n-Butan Isobutan: Methylpropan

H3C CH CH3

CH3 RK

EA= 12.6 (3)

E kJ/mol(kcal/mol)

ϕ H

H

H

HH

HH

H

H

HH

H

H

HHH H

H

60° 120° 180°ϕ

Übergangszustand:ekliptische Konformation

Rotations-barriere EA

1 cal = 4.184 J

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Folie195

-120° 60°

kJ/mol(kcal/mol)

E

15.8 (3.8)

RK

3.8 (0.9)

CH3

H

HH

HCH3

CH3 H

HHH

CH3

ϕ

anti

-180°

H

HH H

CH3

CH3

gauche gauche

H HH H

CH3CH3CH3H

HHH

CH3 ϕ

-60° 0°

18.8 (4.5)

Rotation um die zentrale C–C-Bindung in n-Butan (CH3-CH2–CH2-CH3)

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Folie196Thermodynamische Behandlung eines Gleichgewichtes

A Bk1

k2K =

k2k1

= [B]∞

[A]∞ Gleichgewichtskonstante

∆G = -RTlnK∆G = ∆H – T∆S

lnK =

∆G - Gibbs-Reaktionsenthalpie∆H - Reaktionsenthalpie∆S - ReaktionsentropieR = 8.4145 J mol-1K-1 (1.9872 cal mol-1K-1)

RS

RTH - ∆

+∆

5050 1 e K RT

0-===

1882 4.6 e K RT

3800

===

298.15 KBeispiele:

∆G = 0 kJ/mol

∆G = -3.8 kJ/mol

Im Gleichgewicht liegt n-Butan 82% in der anti-+ 18% in der gauche-Konformation vor.

CH3

H

HH

HCH3

CH3 H

HHH

CH3

anti gauche

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Folie197Theorie des Übergangszustandes (Eyring-Theorie)Thermodynamische Behandlung von Grund- und Übergangszustand.

A

B

∆G≠

∆G

RT

H

R

S

BRS RT

H

B1 e e

h

T k e

h

T k k

-≠

∆≠

∆≠∆+

≠∆

=⋅

=

A Bk1

≠k1 = kB .

Kh

T .

≠∆G = -RTlnK ≠

≠∆G = ∆H - T∆S ≠ ≠

∆G = -RT lnK∆G = ∆H - T∆S ∆G≠ - Gibbs-Aktivierungsenthalpie

∆H≠ - Aktivierungsenthalpie∆S≠ - Aktivierungsentropie

kB - Boltzmann-Konstante

h - Planck´sches Wirkungsquantum

10B 10 2.085 h

k⋅=

Arrhenius-Gleichung

≠∆G = -RTln .k1 .hkB Tk1 =

Th.kB e

≠- ∆GRT

RT

E

1eA k

⋅=A

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Folie198Cycloalkane: CnH2n (n = 3, 4, 5, ...)

Cyclopropan Cyclobutan Cyclopentan CyclohexanC3H6 C4H8 C5H10 C6H12

H2C

H2CCH2

H2C

H2C CH2

CH2

CH2H2C

H2CCH2

CH2

CH2CH2

H2C

H2C

CH2

CH2

CycloheptanC7H14

CyclooctanC8H16

H2C

H2C

H2C CH2

CH2

CH2H2C

H2C

H2C

H2C CH2CH2

CH2CH2H2C

Cl

CH3 1

2 3

45

12

34

5

CH CH2

CH3

CH CH3

CH312 3 4 5

1-Chlor-3-methyl-cyclopentan

2-Cyclohexyl-4-methylpentan

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Folie199Stabilität von Cycloalkanen (Ringspannung)a) Winkelspannung (A. von Bayer 1885)

Cyclopropan Cyclobutan Cyclopentan CyclohexanC3H6 C4H8 C5H10 C6H12

n-Propan(C3H8)

109° (Tetraeder-winkel)

60° 90° 108° 120°

Bildungsenthalpien ∆H°f [kJ/mol] und die daraus abgeleiteten Spannungsenergien von Cycloalkanen (CH2)n

n Cycloalkan ∆H°f (exp.) ∆H°f /n pro CH2 Spannungsenergie S.E.

3 Cyclopropan +53.2 +17.7 115

4 Cyclobutan +28.5 +7.1 111

5 Cyclopentan -77.0 -15.4 26

6 Cyclohexan -123.0 -20.5 0 (Referenz)

7 Cycloheptan -118.0 -16.9 26

8 Cyclooctan -124.0 -15.5 40

15 Cyclopentadecan -301.0 -20.1 7

alle Energiewerte in kJ/mol

Spannungsenergie: S.E. (CH2)n = ∆H°f (exp.) - n (-20.5)

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Folie200Nicht-planare Geometrie von Cycloalkanen (CH2)n n>3

Sesselkonformation von Cyclohexan

In beiden Sesselkonformationen stehen alle Wasserstoffatome auf Lücke.

Ha

Ha

He

Ha

He

HeHa

He

Ha

He

He

Ha

Ha

HeHa

HeHa

He

Ha

Ha

He

Ha

HeHe Umklappen (schnell)

a - axiale - äquitorial (equitorial)Sessel (1)

a - axiale - äquitorialSessel (2)

Newman-Projektion

Ha

He

Ha

HeHaHa

HeHe

Wannenkonformation(ca. 30 kJ/mol instabiler als die Sesselkonformation wegen ekliptischer Wechselwirkungen unddes geringen HH-Abstandes am C-1 und C-4)

H

H

H

H

H

H

H

H

H

HH HH

HHH

HH

HH

183 pm

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Folie201Ringinversion des Cyclohexan-Sessels

Halbsessel

Twist

Wanne1

234

56 HH

123

4

5 6

Sessel

EA [kJ/mol]

46

23

7

183pm

Ha

He

Ha

He

123

4 5 6He

HaHe

Ha

1

234

5 6

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Folie202b) Torsionsspannung: verursacht durch ekliptische Wechselwirkungen

H

HH

HH

HH

H Ha

He

Ha

He

planar ungünstigalle H-Atome ekliptisch

nicht-planar günstigergestaffelte Konformation

Cyclobutan (CH2)4

planar ungünstig gestaffelt ekliptisch

HH

H

H

H H

HH

HH

H

H

H

HH

H

HH

H

H

Cyclopentan (CH2)5

Gebogene Bindungen im Cyclopropan (Coulson und Moffit) (”Bananenbindungen”)

starke Bindung durch wirksameÜberlappung der Molekülorbitale schwache Bindung durch weniger wirksame

Überlappung der Molekülorbitale

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Folie203

(e)

H

H

H

CH3= > =

(a)anti-Konformation

stabilergauche-Konformation

weniger stabil

H

H

H

CH3H

H

H

CH3

H

H

H

H

CH3

H

Ha

CH3e

He

CH3a95 : 5

∆G0 = 7.3 kJ mol-1

(1.7 kcal mol-1)

Konformationsgleichgewichte bei substituierten Cyclohexan-Derivaten

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Folie204StereoisomereDefinition:Sie haben dieselben Bindungsverknüpfungen, unterscheiden sich aber in der räumlichenAnsicht der Gruppen.

Decalin C10H18 (bicyclische Verbindung)

cis-Decalin(Sdp.: 195°C)

trans-Decalin(Sdp.: 185°C)

H

H

(starres Gerüst)

H

HH

H

Ha

CH3e

Ha

CH3e

CH3aHe

He

CH3a

∆G = +8.4 kJ/mol

cis-1,2-DimethylcyclohexanHa

CH3e

CH3a

He

CH3aCH3

eHe

Ha

∆G = 0 kJ/mol

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Folie205Steroide

Anreicherung im Gewebe und an den Arterienwänden, mitverantwortlichfür Kreislauf- und Herzerkrankungen

(Gallensäuren)Im Sekretgemisch enthalten, dient im Zwölffingerdarm zur Emulgierung, Verdauung und Absorption von Fetten

eins der Nebennierenrindenhormone,dient zur Behandlung rheumatischerErkrankungen, reguliert Elektrolyt-und Wasserhaushalt.

Cholsäure CortisonCholesterin

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Folie206Steroide

männliches Sexualhormon, verantwortlich für sekundäre männliche Geschlechts-merkmale (tiefe Stimme, Bartwuchs etc.), wird in den Hoden produziert.

weibliches Sexualhormon, verantwortlich für die sekundärenweiblichen Geschlechtsmerkmale,

ist an der Regulierung desMenstruationscyclus beteiligt.

Schwangerschaftshormon, sorgt dafür, daß der Uterus für die Einnistung der befruchteten Eizelle bereit ist.

Steroidhormone sind z.B. auch die Wirkstoffe der „Pille“

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Folie207Chlorierung von Methan

CH4 + Cl2 + HClChlormethan (Methylchlorid)

hν oder ∆TH3C Cl

CH2Cl2 + Cl2 + HClCCl

ClClH

Trich lormethan (Chloroform)

CH3Cl + Cl2 + HClH2CCl

ClDichlormethan (Methylenchlorid)

CHCl3 + Cl2 CCl

ClClCl

Tetrachlormethan (Tetrachlorkohlenstoff)

+ HCl

Chlorierte Kohlenwasserstoffe (CKW) — Verwendung als relativ unpolare Lösungsmittel

Chloroform CHCl3 ist narkotisch wirksam, jedoch sehr toxisch:heute keine Verwendung mehr als Narkosemittel.

Iodmethan: CH3–I — wichtiges Reagenz zur Übertragung von Methylgruppen (cancerogen)

Halothan: (2-Brom-2-chlor-1,1,1-trifluorethan) — NarkosemittelCHBr

ClF3C

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Folie208Reaktionsmechanismus: radikale Substitution Kettenreaktion

Cl Cl 2 Cl∆T oder hν ChlorradikaleStart:

Kettenfortpflanzung: H3C H + Cl H Cl + H3C Methylradikal H3C + Cl Cl H3C Cl + Cl

2 Cl Cl ClH3C2 H3C CH3

H3C + Cl H3C Cl

Kettenabbruch:

Ineffektive Schritte: Cl + Cl Cl Cl Cl + Cl

H3C + H CH3 H3C H + CH3

R H + X2∆T oder hν

R X + HXbeliebigesAlkan

Alkylhalogenid(X = F, Cl, Br)

Allgemein:

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Folie209Halogenierung von Alkanen

X = F, Cl, Br

CH3 CH3 + X2 hν od. ∆ CH3 CH2 X + HX

Ethan Ethylhalogenid (-halogenid = -fluorid, -chlorid, -bromid

CH3 CH2 CH3 + X2 hν od. ∆ - HX

CH3 CH2 CH2 X + CH3 CH CH3

X

Produktverhältnis: X = Cl 45% 55%X = Br 3% 97%

Propan n-Propylhalogenid Isopropylhalogenid

CH3 CH2 CH2 CH3 + X2 CH3 CH2 CH2 CH2 Xhν od. ∆ - HX

CH2 CH CH3

XCH3+

Produktverhältnis: X = Cl 28% 72%X = Br 2% 98%

n-Butan n-Butylhalogenid sec.-Butylhalogenid(1-Halogenbutan) (2-Halogenbutan)

CH3 CH CH3

CH3

+ X2 CH3 CH CH2

CH3

X +hν od. ∆ - HX

CH3 C CH3

CH3

X

Produktverhältnis: X = Cl 64% 36%X = Br Spur >99%

Isobutan Isobutylhalogenid tert.-Butylhalogenid(Methylpropan) (1-Halogen-2- (2-Halogen-2-methylpropan)

methylpropan)

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Folie210Mechanismus: Radikal-Ketten-Reaktion

X2 2 Xhν od. ∆ Startreaktion

+ X CH3 CH2 CH3 CH3 CH2 CH2 + H X (1)

+ X CH3 CH2 CH3 CH3 CH CH3 + H X (2)

n-Propylradikal

Isopropylradikal

+ X2 CH3 CH2 CH2 CH3 CH2 CH2 X + X (3)

CH3 CH CH3 + X2 CH3 CH CH3

X+ X (4)

Kettenfortpflanzung

R + X R X

R + R R R

+ X X X X

Abbruchreaktion

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Folie211

kprim.

ksec. H X

H X

+

+

+ X

prim.sec.prim.

H3C CH2 CH2 CH3

sec.

H3C CH2 CH2 CH2

H3C CH2 CH CH3

n-Butylradikal

sec.-Butylradikal

H3C CH CH3

CH3

prim.

tert.

+ X

kprim.

ktert.

H3C CH CH2

CH3

+ H X

H3C C CH3

CH3

H X+

Isobutylradikal

tert.-Butylradikal

Das Radikal Br ist weniger reaktiv aber selektiver als das Radikal Cl .

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Folie212Relative Reaktionsgeschwindigkeit (R.G.)der Halogenierung von Alkanen, bezogen jeweils auf einen Wasserstoff:

tert. > sec. > prim.X = Cl 5.0 : 3.8 : 1.0X = Br 1600 : 82 : 1

Bestimmung der relativen R.G. durch intramolekulare Konkurrenzexperimente

H Cl CH3 Cl+CH4 Cl2

+ H3C CH3 H3C CH2 Cl H Cl+

1 : 400 (Produktverhältnis)

Bestimmung der relativen R.G. durch intermolekulare Konkurrenzexperimente

erweiterte Reaktivitätsreihe (relative R.G.):

tert. > sec. > prim. > CH4 (relative R.G.)

EA,tert. < EA,sec. < EA,prim. < EA,CH3

Aktivierungsenergien der Alkylradikalbildung)

Stabilitätsreihe der freien Alkylradikale

CCH3

CH3

H3C CCH3

CH3

H CH

HH3C C

H

HH> > >

CR

RR C

R

RH C

H

HR> > > Methylradikal

tert. sec. prim.