Substytucja alkanów.

[Berberis]

Mam pytanie odnośnie tego, czy jest jakaś ogólna zasada, mówiąca o tym, który wodór należy postawić najpierw (przy którym węglu)
Kiedy moja koleżanka robiła przy tablicy substytucję propanu bromem, chemiczka powiedziała, że brom należy przyłączyć do węgla z mniejszą liczbą wodorów (czyli mamy CH2, wywalamy jeden wodór, dajemy brom i powstaje CH-Br, a CH3 zostawiamy w spokoju, chyba że podstawiamy kolejne wodory)
Natomiast w podręczniku widziałam mnóstwo wzorów alkanów w których ta zasada nie jest zachowana, podstawiono wodór z CH3, a CH2 w ogóle nie jest ruszone, np. taki 1-chlorobutan) Więc jak to w końcu jest?.

.

[adamantan]

Dla reakcji substytucji rodnikowej na poziomie akademickim są takie zasady. Ogólnie opierają się one na uwzględnianiu tendencji do podstawiania atomów wodoru o rzędowość 1,2 lub 3 (czyli na trwałości powstających wolnych rodników) oraz ich ilości. Brak informacji w podstawie programowej czy obowiązuje to na maturze.

[Matthiu]

"Brak informacji w podstawie programowej czy obowiązuje to na maturze. I jak tu nie kochać tej polskiej matury, co?

[adamantan]

A jak w rzeczywistości przebiega zabawa ze zgrubnym przewidywaniem produktów substytucji rodnikowej. Ano wygląda tak (przerabiana zwykle na pierwszych zajęciach z alkanów dla studentów):

Zadanie.
Obliczyć zawartość procentową produktów monochlorowania w temperaturze pokojowej (empiryczne względne współczynniki reaktywności atomów wodoru wynoszą: H1^o:H2^o:H3⁰ = 1:3.8:5.0) i monobromowania w temperaturze 127^oC (empiryczne względne współczynniki reaktywności atomów wodoru wynoszą: H1^o:H2^o:H3⁰ = 1:82:1600) 3-metylopentanu.

Rozw.
Ilość atomów H1⁰ (na obu końcach) = 6 (produktem jest 1-chloro-3-metylopentan)
Ilość atomów H1⁰ (przy grupie 3-metylo) = 3 (produktem jest 3-(chlorometylo)pentan)
Ilość atomów H2⁰ = 4 (produktem jest 2-chloro-3-metylopentan)
Ilość atomów H3⁰ = 1 (produktem jest 3-chloro-3-metylopentan)

Ogólny wzór:
Gdy mogą powstać np. dwa różne produkty podstawienia:

n(produktu 1):n(produktu 2) = ((liczba H podst. w 1)*(wspl. reaktywności H w 1)):((liczba H podst. w 2)*(wspl. reaktywności H w 2))

n(1-chloro-3-metylopentan):n(3-(chlorometylo)pentan):n(2-chloro-3-metylopentan):(3-chloro-3-metylopentan) = (6*1) : (3*1) : (4*3,8) : (1*5) = 6 : 3 : 15,2 : 5

Procentowo:

20.5 % 1-chloro-3-metylopentan
10.3 % 3-(chlorometylo)pentan
52.1 % 2-chloro-3-metylopentan
17.1 % 3-chloro-3-metylopentan

Zadanie domowe:
1.) Sprawdzić, czy się nie pomyliłem w obliczeniach.
2.) Obliczyć podobnie dla reakcji bromowania. Jak wyniknie z uzyskanych danych bromowanie jest bardziej selektywne.