Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Получение и свойства алифатических радикалов





1. Образование свободных радикалов при гомолитическом расщеплении связей С-С или С-Н происходит при температуре 300-700оС или под действием свободно-радикальных реагентов.

2. Продолжительность существования свободных радикалов (устойчивость) увеличивается от первичных радикалов к вторичным и третичным:

. СН3   <   <

 

3. Химические превращения свободных радикалов.

а) Взаимодействие с предельными соединениями – радикал отрывает Н и образуется новый радикал:

  Cl . +   HCl +

 

б) Взаимодействие с непредельными соединениями: происходит присоединение с образованием также нового радикала:

CH3. + CH2=СН2 CH3-CH2-CH2.

в) -распад – радикалы с длинной углеродной цепью распадаются с разрывом С-С связи в -положении к углероду с неспаренным электроном.

CH3- CH2 : CH2- CH2 . CH3-CH2. + CH2=CH2

г) Диспропорционирование – перераспределение водорода, связанное с -распадом по С-Н связи:

    + СН3-СН2.     + СН3-СН3

 

д) Рекомбинация – соединение свободных радикалов друг с другом

СН3. + СН3. СН3-СН3

Зная особенности поведения свободных радикалов, легче уяснить основные закономерности конкретных реакций предельных углеводородов.

I тип. Реакция замещения

1.Реакции галоидирования. Самый энергичный реагент – фтор. Прямое фторирование приводит к взрыву. Наибольшее практическое значение имеют реакции хлорирования. Они могут протекать под действием молекул хлора на свету уже при комнатной температуре. Реакция протекает по свободно-радикальному цепному механизму и включает следующие основные стадии:

а) первая медленная стадия – инициирование цепи:

Cl : Cl Cl. + Cl.

R : H + . Cl HCl + R.

б) развитие цепи – образование продуктов реакции с одновременным образованием свободных радикалов, продолжающих цепной процесс:



R. + Cl : Cl RCl + Cl.

R : H + Cl. HCl + R.

в) обрыв цепи:

R. + Cl. RCl

Так как СI. реагент активный, он может атаковать молекулу уже полученного хлорпроизводного, в результате образуется смесь моно- и полигалогенозамещенных. Например:

 

CH4 + Cl2 HCl + CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 ССl4

хлористый метил –HCl -HCl -HCl

хлористый метилен хлороформ четырех-

хлористый углерод

Реакция бромирования протекает значительно труднее, т.к. бром менее активен, чем хлор и реагирует в основном с образованием более устойчивых третичных или вторичных радикалов. При этом второй атом брома вступает обычно в соседнее с первым положение, преимущественно у вторичного углерода.

 

  + Br2
изопентан   бромистый изопентан (2-бром-2-метилбутан)   2,3-дибром-2-метилбутан

Реакции иодирования практически не протекают, т.к. HI восстанавливает образующиеся йодистые алкилы.

2.Нитрование – замещение атома Н на группу NО2 при действии азотной кислоты. Идет при действии разбавленной азотной кислоты (12%) при высокой температуре 150оС под давлением (реакция Коновалова). Легче реагируют парафины изостроения, т.к. замещение легче происходит у третичного атома углерода:

 

  + HONO2 H2O +
изопентан   2-нитро-2-метилбутан

 

Механизм реакции нитрования связан с промежуточным образованием свободных радикалов. Инициированию способствует протекающий частично процесс окисления:


 

RH + HONO2 ROH + HONO

азотистая кислота

HONO + HONO2 HOH + 2 . NO2

 

  + . NO2    

 

H .

CH3-C-CH3 + . NO2 CH3-C-CH3 + HNO2

CH3 CH3

. NO2

CH3-C-CH3 + . NO2 CH3-C-CH3

CH3 CH3

т.е. радикальная реакция нитрования углеводородов не имеет цепного характера.

 

II тип. Реакции окисления

При обычных условиях парафины не окисляются ни кислородом, ни сильными окислителями (KMnO4, HNO3, K2Cr2O7 и др.).

При внесении открытого пламени в смесь углеводорода с воздухом происходит полное окисление (сгорание) углеводорода до СО2 и Н2О. Нагревание предельных углеводородов в смеси с воздухом или кислородом в присутствии катализаторов окисления MnО2 и других до температуры 300оС приводит к их окислению с образованием перекисных соединений. Реакция протекает по цепному свободно-радикальному механизму.

И: R : H R. + H. инициирование цепи

.. ..

Р: R. + O: :O: R-O-O.

.. ..

R-O-O. + R : H R-O-O-H + R.

гидроперекись алкана

O: R-O-O. + R. R-O-O-R обрыв цепи

перекись алкана

Легче всего подвергаются окислению третичные звенья, труднее вторичные и еще труднее – первичные. Образующиеся гидроперекиси разлагаются.

Первичные гидроперекиси при разложении образуют альдегиды или первичный спирт, например:

 

Н Н

СН3-С-С-О : О-Н 3-С-О . + . ОН СН3-С=О + Н2О

Н Н Н

гидроперекись этана уксусный альдегид

+ СН3-СН3

побочная

СН3-СН2ОН + СН3-СН2 .

Вторичные гидроперекиси образуют при разложении кетоны или вторичные спирты, например:

Н Н

СН3-С-О:ОН СН3-С-О . + . ОН Н2О + СН3-С=О

СН3 СН3 СН3

гидроперекись пропана

+ СН3-СН2-СН3

побочная

СН3-СН-ОН + СН3-. СН-СН3

СН3

изопропиловый спирт

Третичные гидроперекиси образуют кетоны, а также первичные и третичные спирты, например:

СН3 СН3 СН3

СН3-С-СН3 СН3-С : СН3 + . ОН СН3ОН + СН3-С=О

О-ОН О

гидроперекись изобутана

+ СН3-СН-СН3

СН3

Побочная

Изобутан

СН3 .

СН3-С-СН3 + СН3-С-СН3

ОН СН3

третбутиловый спирт

 

Любая гидроперекись может разлагаться также с выделением атомарного кислорода: СН3-СН2-О-О-Н СН3СН2-ОН + [O],

который идет на дальнейшее окисление:

О О

СН3-С + [О] СН3-С-ОН

Н

Поэтому кроме спиртов, альдегидов и кетонов образуются карбоновые кислоты.

Подбором условий реакции можно добиться получения одного какого-либо продукта. Например: 2 СН4 + О2 2 СН3ОН.

 

 

В промышленных масштабах окислением предельных углеводородов (С1020) получают синтетические жирные кислоты (СЖК).

По мере увеличения углеводородной цепочки способность углеводорода к окислению увеличивается. Например, эйкозан окисляется при 100оС.

Н

С17Н35-СН2-СН2-СН3 + О2 С17Н35-СН2-С-СН3

эйкозан О-ОН

гидроперекись эйкозана

О О

Н2О + С17Н35-СН2 + С-СН3 С17Н35-С-ОН + СН3-С-ОН

О

метилоктадецилкетон стеариновая кислота

2-нонадеканон (октадекановая)

 

Используется для производства мыла, ее натриевой соли, стеарата натрия.

III тип. Реакции термического расщепления
предельных углеводородов

1.Крекинг – расщепление предельных углеводородов на более низкомолекулярные предельные и непредельные углеводороды. Протекает при нагревании без доступа воздуха до 450-550оС. Механизм термического крекинга – свободно-радикальный.

 

2 1 1 СН3-СН2-СН2 . . СН3 СН3-СН=СН2+СН4

СН3-СН2 : СН2 : СН3

бутан 2 СН3-СН2 . + . СН2-СН3 СН2=СН2+СН3-СН3

 

При расщеплении более высокомолекулярных углеводородов при невысоком давлении могут протекать реакции -распада образовавшихся свободных радикалов.

 

С10Н22 2СН3-СН2-СН2 : СН2-СН2 2СН3-СН2-СН2 . + 2СН2=СН2

Декан 2С10Н22

10Н21 . + 2СН3-СН2-СН3

 

2.Дегидрирование (дегидрогенизация) – отщепление водорода происходит под действием более высокой температуры, чем крекинг.

СН3-СН=СН-СН3 2-бутен

СН3-СН2-СН2-СН3

бутан -Н2

СН3-СН2-СН=СН2 1-бутен

В присутствии катализаторов, например, Сr2O3, температура реакции может быть снижена до 300оС.

 









Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...





Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2021 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.