Механизмът за реакция на халогениране на алкани, безплатни курсови работи, есета и дисертации

Тъй като хлорирането и бронирането на метан и други алкани постъпленията по същия механизъм, то ще даде представа за знанията на всички реакции на халогениране на алкани. Както беше отбелязано по-горе, механизмът за реакция трябва да обясни на известните експериментални факти. В реакцията на механизъм метан хлориране не трябва да противоречи на следните факти:

· Смес от метан и хлор не реагира на тъмно при стайна температура;

· Реакцията протича на тъмно при температура над 250 ° С;

· Реакцията протича при стайна температура в обучение на реакционната смес с ултравиолетова светлина;

· Реакция може да протече на тъмно при стайна температура или леко загряване в присъствието на съединения, които са способни при тези условия да генерират свободни радикали (например, Pb (С2 Н5) 4);

· ...
Ако реакцията протича под ултравиолетова радиация, тя има висока квантовата ефективност (за всеки абсорбира система фотон е оформен от няколко хиляди молекули метил хлорид);

· Присъствието на кислород в реакционната смес забавя реакцията. Продължителността на периода на забавяне зависи от количеството кислород в сместа.

Следващият механизъм на свободна смяна напълно да обясни по-горе факти:

В първия етап на реакцията (иницииране) под действието на ултравиолетова радиация или разцепване отопление homolytic връзка се появява в молекулата на хлор. Енергията на това съобщение - 58 ккал / мол (242.83 кДж / мол) - най-ниската между молекулите, участващи в реакцията. В резултат на разликата формира поради халоген атомен хлор молекула, притежаваща несдвоен електрон и с много висока реактивност.

Сблъсък на хлорен атом, с молекула на резултатите метан в отделянето от последната от водороден атом и радикал образуването на метил (етап 2а). Получената свободна метилов радикал има само седем електрони и тенденция към електронен октет и намаляване на енергия поради образуване на връзка, проявяват много висока реактивност.

Допълнителни метилов радикал отделя от хлорен атом, с молекула свързващи електрон да образуват метил хлорид (2Ь етап). Реакционната маса е ново генериран свободен хлор.

Фигура 6.1. Енергия диаграма хлориране на метан

На разглежданите реакция не е просто свободен радикал реакция заместване (SR), процес верига. Верига нарича реакция, която включва няколко етапа, всеки от които образува частици, което води до следващата стъпка. Само вътрешното Нобелова награда за химия за изследванията си на верижни реакции получи академик NN Семьонов (1956).

етап растеж верига (2а и 2Ь) не може да продължи неопределено време. Стъпка, в които не са генерирани радикални видове, наречени стъпки верига терминатор (рекомбинацията на свободни радикали) и показани по-горе в Схема (3а-в).

Този механизъм се обяснява всички опитни факти, представени по-горе.

Халогенирането на висши алкани протича по същия механизъм, както е халогенирането на метан. Реакцията се усложнява от факта, че, започвайки с пропан, образуването на изомерни халогениран.

Да разгледаме бромиране метилбутан (вж. Фигура). В тази реакция, формирането на четири монобромо I-IV. Съединенията I и IV са първични bromoproizvodnymi, II - третичен и III - вторични. Предвид това, че третичната метилбутан една молекула, 2 средно и 9 първични водородни атома, трябва да се очакват съотношение на изомери I и IV реакции на идентични скорости на тези разпоредби. III. II = 9. 2. 1. Въпреки това, в експеримент, смес със съотношение други изомери. Резултатът, получен чрез бромиране на повече от 95% от съединението II, около 5% от съединение III и следи от съединенията I и IV.

Този резултат води до извода на реакцията, третичен атом, който бромиране е по-бързо от средното и средно, от своя страна, е по-бързо от основната. Тъй като определянето на скоростта стъпка халогениране е образуването на алкиловия остатък (..., виж фигура 6.1), лекота на образуване на свободни радикали намалява в реда:

третичен> вторичен> първичен> метил

Същата последователност се намалява и стабилността на радикални видове. Обща закон на органичната химия: стабилната частица, тя се формира по-лесно. Това заключение се отнася за свободните радикали, катиони и аниони.

Причината за стабилността горе промени на свободни радикали е да делокализация на несдвоен електрон разположен на р орбитите и се състои в свързване с връзки S електрони. Колкото по-разклонена въглеродна верига, в атом, носещ несдвоен електрон, по-високата стабилност радикал, и по този начин се образува по-лесно.

Относителните размери на бромиране, при третични, вторични и първични въглеродни атоми включват както 1. 1600. 82. Реакцията на хлориране същия модел. Въпреки хлоро значително по-реактивен, като по този начин по-малко селективно (избирателно) реагент, така че разликата в скоростта не е толкова голямо, и е 5,0. 3.8. 1.0 съответно. Следователно реакция хлориране винаги води до сложни смеси monochlorination продукти. Ето защо, ако в хода на решаване на проблема, за да получите monogalogenoproizvodnoe директно халогениране на реакцията на бромиране балкан трябва да се извърши.

Както е отбелязано по-горе, реактивността на алкани е ниска. Заедно с това, че хлорирането и бронирането също така да се отбележи, на няколко реакции. През 1888 г., MI Konovalov описва реакцията на течна фаза нитриране на алкани. Konovalov Реакцията протича при около 100-150 ° С при 10-15% азотна киселина.

Течната фаза нитриране протича с нисък добив, и през 1934 г. беше модифициран GB Haas, който предлага да се извършва нитриране в парна фаза (Konovalov Haas-реакция).

Реакцията протича с радикал механизъм. Въпреки лесна замяна на водород в промените на нитриране в нормалната последователност третичен> вторичен> първичен> метил, реакцията е придружено от разрушаване на всички възможно да се образуват mononitroproizvodnyh.

Сред функционализирани алкани заемат важно място сулфонирани производни (CMC). Концентрирана сярна киселина действа върху долните алкани като оксидант и директно сулфониране е възможно само в случай на по-високи производни. За да се ограничи въвеждането в молекулата на въглеводород обикновено се използва сулфо заобикаляне прилагане sulfochlorination реакция (действие SO2 + Cl2) или сулфоксидиращо (SO2 + О2).

При осветяване с ултравиолетова светлина парафини влиза в реакция заместване със смес от хлор и серен оксид (IV) за образуване на сулфонил хлориди.

Реакцията протича чрез механизъм верига. Етап започване - homolytic разцепване на хлорни молекули.

Един от най-важните приложения на алкани е да ги използват като гориво. Flaming окисление на алкани в присъствието на кислород води до пълното им горене до въглероден диоксид и вода, за да се освободи големи количества топлина.

Механизмът на тази реакция не е инсталиран до края, независимо от наличието на голям брой математически модели. Няма съмнение, че това свободните радикали верижна реакция.

При пресоване на смес от бензин пара, състояща се от алкани с въздух образува перокси съединение, което води до така наречената "удар". Най-лесният формата на пероксидни алкани нормалната структура, която се състои от така наречената "направо бензин". Значително по-добри antiknock свойства са алкани, в структура, където има кватернерен въглероден атом. В основата на условно мащаб оценка моторно гориво се поставя изооктан (2,2,3-триметилпентан), което се дължи на октановото число 100 и п -geptanu притежава силни детонация свойства - 0. Трябва да се отбележи, че има гориво с номер октан 100. бензин и повече AI-95 има точно същите антидетонаторни свойства, като смес от 95% изооктан и 5% п-хептан.

Химическата промишленост трябва повече нисши въглеводороди, отколкото може да се екстрахира от въглеводородната суровина. Алкани пиролиза (от гръцката дума PYR - пожар и lisis - унищожаване), т.е. термично разлагане. Пиролиза на алкани се нарича напукване. Термичен крекинг на алкани се пропуска през колона метал се нагрява до висока температура (450 до 900 ° С). В тази по-висока алкани се превръщат в наситени съединения с по-ниско молекулно тегло, алкени и водород. Като пример, крекинг на пропан, което води до образуването на пропилей, етилен, метан и водород.