15 marca 2013

Ćwiczenia 4 (alkany c.d.)

1. 2,2,4-Trimetylopentan poddano monochlorowaniu. Ilu produktów można się spodziewać?
Nazwij je i przedstaw mechanizm otrzymywania dowolnego z nich.

2. Ile produktów monochlorowania propanu należy się spodziewać i jaki powinien być ich
stosunek gdyby wszystkie rodniki wodorowe odrywane były z taką samą energią?

3. Względna reaktywność atomów wodoru przy 1



, 2



, 3



atomie C w reakcji chlorowania

wynosi 1 : 4 : 5. Jakich produktów monochlorowania 2,2,3-trimetylobutanu należy się
spodziewać? Nazwij je i przedstaw mechanizm otrzymywania dowolnego z nich. W jakich
względnych ilościach powstaną?

4. Narysuj profil energetyczny reakcji monojodowania metanu jeśli dla etapu inicjacji: I

2

→ 2

I

∙



H = +36, E

akt

= 36 (wartości w kcal/mol), a podczas etapów propagacji: I

∙



CH

4



HI



CH

3

∙



H = +31, E

akt

= 33.6 (wartości w kcal/mol), natomiast dla reakcji CH

3

∙



I

2



CH

3

I



I

∙



H =



20, E

akt

= 1,0. Zaznacz na rysunku wszystkie wymienione wartości



H i E

akt

oraz sumaryczną

wartość



H.

5. Katalizowana światłem reakcja 1,1-difenylo-2-metylopropenu z małą ilością Br

2

daje 2

produkty:

C

C

CH

3

CH

3

Ph

Ph

Br

2

, hv

C

C

H

2

C

CH

3

Ph

Ph

C

C

CH

2

CH

3

Ph

Ph

Br

Br

+

W oparciu o mechanizm reakcji wyjaśnij dlaczego.

6. Narysuj pierścień cykloheksanu w konformacji krzesłowej, oznacz położenia wszystkich
atomów wodoru. Narysuj diagram energetyczny przekształcania pierścienia w jego druga
formę krzesłową.

7. Narysuj dwie konformacje krzesłowe trans-1-chloro-4-metylocykloheksanu. Która z nich
jest bardziej trwała i o ile? Zrób taką sama analizę dla izomeru cis. Który z izomerów jest
bardziej trwały? Który ma większe ciepło spalania? Naprężenie oddziaływania 1,3-
diaksjalnego H...CH

3

wynosi 0,9 kcal/mol, a H...Cl – 0,25 kcal/mol.

W domu:

1. Narysuj strukturę i nazwij alkan lub cykloalkan:

a/ C

5

H

12

z atomami wodoru wyłącznie przy 1° atomach węgla;

b/ C

5

H

12

z atomami wodoru wyłącznie przy 1° i 2° atomach węgla;

c/ C

5

H

12

mający atomy wodoru przy jedynym 3° atomie węgla;

d/ C

5

H

10

mający wyłącznie atomy wodoru przy 2° atomach węgla.

2. Bromowanie metanu przebiega wg następujących etapów:

Br

2

→ 2Br



(



H = +46 kcal/mol, E

a

= 46 kcal/mol);

CH

4

+ Br



→ CH

3



+ HBr (



H = +16 kcal/mol, E

a

= 18 kcal/mol);

CH

3



+ Br

2

→ CH

3

Br + Br



(



H = - 24 kcal/mol, E

a

= 1 kcal/mol);

Narysuj pełny diagram energetyczny reakcji, oznacz etap determinujący jej szybkość,
oblicz całkowite



H reakcji.

3. Względna reaktywność atomów wodoru przy 1



, 2



, 3



atomie C w reakcji

chlorowania wynosi 1 : 4 : 5. Jakich produktów monochlorowania 2,3-
dimetylobutanu należy się spodziewać? Nazwij je i przedstaw mechanizm
otrzymywania dowolnego z nich. W jakich względnych ilościach powstaną?

4. W wyniku katalizowanej światłem reakcji bromowania cykloheksenu powstał 3-

bromocykloheksen. Zaproponuj mechanizm tej reakcji wyjaśniający, dlaczego
bromowanie zachodzi wyłącznie na atomie węgla sąsiadującym z wiązaniem
podwójnym.

5. Dla każdego ze związków zaproponuj główny produkt/produkty wolnorodnikowego

bromowania: 2,2,3-trimetylobutan, metylocyklopentan, etylobenzen, 1-etylo-2-
metylocykloheksan.