Esercitazione n. 10 - Reazioni degli ... (CH3)3C. + CH 2=CH2 (CH3)3CCH2CH2 a) . b) Br . + CH 2=CH2 CH

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    Esercitazione n. 10 - Reazioni degli alcani

    1. Classificare ciascuno degli idrogeni indicati come primario, secondario, terziario, allilico o benzilico:

    a) (CH3)3CCH3 b) (CH3)3CH c) H H

    d) e)

    H

    HH

    benzilico

    primario terziario secondario

    allilico

    2. Mettere i seguenti radicali in ordine crescente di stabilità:

    Un radicale al C è una specie a DIFETTO ELETTRONICO: è tanto più stabile quanto più questo difetto viene compensato (delocalizzazione o sostituenti a rilascio elettronico)

    . .. CH3CH=CHCH2CH2 CH3CHCH3 CH3CH2C(CH3)2< <

    N° gruppi alchilici (effetto + I)

    .

    .

    .

    .

    . CHCH3 CHCH3

    CHCH3 CHCH3 CHCH3 <

    stabilizzato per risonanza

    .. .

    ecc.

    CHCH=CH2CH=CH-CH2 CH-CH=CH2 <

    ancora più stabilizzato per risonanza

    3. Elencare i seguenti radicali in ordine crescente di reattività:

    La reattività di una specie reattiva dipende dalla sua stabilità: più è stabile e meno è reattiva

    . . CH3. CH.

  • 2

    CH. CHCH

    .

    .

    ecc. CH

    .

    CH CH

    .

    . . .

    (CH3)2CCH2CH3>

    .

    5. Dire, per ciascuno dei seguenti radicali, se è "molto reattivo" o "poco reattivo"

    un radicale "molto reattivo“ significa che è poco stabile

    Cl. CH3CH2. F.

    un radicale “poco reattivo“ significa che è stabile

    per risonanza o perché l'atomo sopporta bene l'elettrone spaiato I

    .

    . O O. O

    . O

    . O

    .

  • 3

    .. N N N

    .

    N

    . N .

    N

    . ecc.

    6. Scrivere le strutture di risonanza dei seguenti radicali:

    .

    CH2 CH2 .

    . .

    . .

    .CHCH3 CHCH3 CHCH3 CHCH3 CHCH3

    . . .

    ecc. CH=CH-CH2 CH-CH=CH2 CH-CH=CH2

    .. .

    ecc. CH=CH-CH2 CH-CH=CH2

    CH-CH=CH2

    . . CH2 CH CH2CH2 CH CH2

    CH2 .

    . CH2

    ecc.

  • 4

    . .CH3

    C O

    O .

    CH3 C

    O

    O .

    7. In ciascuno dei seguenti composti indicare la posizione (o le posizioni) che vi aspettate vengano attaccate da un radicale a bassa energia:

    Se un radicale è “a bassa energia” significa che è POCO reattivo e perciò MOLTO SELETTIVO: solo le posizioni più reattive (cioè quelle che danno i radicali più stabili) verranno attaccate

    CH3

    CH3 H allilici: danno radicali stabili per risonanza

    CH3

    CH CH3

    CH3 H terziari: danno radicali stabili per effetto induttivo (+I) degli alchili

    H benzilici: danno radicali stabili per risonanza

    H allilici: danno radicali stabili per risonanza

  • 5

    8. Indicare, per ciascuna delle seguenti reazioni, se si tratta di uno stadio di inizio, di propagazione o di arresto (termine):

    INIZIO si formano radicali da specie che non lo sono

    PROPAGAZIONE

    TERMINE

    una specie radicalica scompare, ma un’altra si forma

    scompaiono i radicali

    (CH3)3CBr + Br . a) (CH3)3C

    . + Br2

    b) Cl2 2 Cl .

    propagazione

    inizio

    c) 2 CH3CH2CH3 + CH3CH=CH2CH3CH2CH2 . arresto

    d) 2 CH3CH2 . CH3CH2CH2CH3 arresto

    e) Cl. + CH3CH2CH3 CH3CHCH3 + HCl .

    propagazione

    9. Indicare se ciascuna delle seguenti reazioni è uno stadio di inizio, di propagazione o di arresto:

    (CH3)3C . + CH2=CH2 (CH3)3CCH2CH2

    . a)

    b) Br. + CH2=CH2 .CH2CH2Br

    propagazione

    propagazione

    c) .

    CO3H C O

    O inizio

    10. Il metilcicloesano viene trattato con cloro, irradiando con luce ultravioletta. Scrivere l'equazione chimica della reazione e tutti i prodotti di monoclorurazione.

    Cl2, hν

    HCl

    + + + +

    CH3

    Cl

    CH3 Cl

    CH3

    Cl

    CH3 ClCH2ClCH3

  • 6

    11. Completare le seguenti reazioni scrivendo (se c'è) il prodotto organico (o i prodotti) che si forma e dandone il nome:

    a) etano + iodio, a caldo

    + I2 Δ

    CH3 CH3 nessuna reazione

    + F2CH3 CH2 CH3 reazione esplosiva

    b) propano + fluoro

    c) 2,2,4-trimetilpentano + cloro, alla luce

    Cl2, hνCH3 C CH2 CH CH3

    CH3

    CH3 CH3 HCl CH3 C CH2 C CH3

    CH3

    CH3 CH3

    Cl CH3 C CH CH CH3

    CH3

    CH3 CH3

    Cl +

    CH3 C CH2 CH CH3

    CH2

    CH3 CH3

    Cl

    CH3 C CH2 CH CH2

    CH3

    CH3 CH3

    Cl + +

    c) 2,2,4-trimetilpentano + cloro, alla luce

    Cl2, hνCH3 C CH2 CH CH3

    CH3

    CH3 CH3 HCl

    CH3 C CH2 C CH3

    CH3

    CH3 CH3

    Cl CH3 C CH CH CH3

    CH3

    CH3 CH3

    Cl +

    CH3 C CH2 CH CH3

    CH2

    CH3 CH3

    Cl

    CH3 C CH2 CH CH2

    CH3

    CH3 CH3

    Cl + +

    d) 2,2,4-trimetilpentano + bromo, alla luce

    Br2, hνCH3 C CH2 CH CH3

    CH3

    CH3 CH3 HBr

    CH3 C CH2 C CH3

    CH3

    CH3 CH3

    Br

  • 7

    12. Completare le seguenti reazioni, specificando il nome dei composti organici ottenuti:

    a) ciclopentano + cloro, ad elevata temperatura

    + Cl2 HCl +

    clorociclopentano

    Δ Cl

    b) ciclobutano + idrogeno, in presenza di Pt, scaldando;

    + H2 Δ Pt butano

    CH3 CH2 CH2 CH3

    c) metilciclopropano + idrogeno, in presenza di Pt, a temperatura ambiente

    + H2 Pt

    25°C +

    butano metilpropano (isobutano) CH3 CH CH3

    CH3 CH3 CH2 CH2 CH3

    CH3

    e) metilciclopropano + HI

    + HI

    CH3

    CH2 CH CH2

    CH3

    H I CH2 CH2 CH CH3 H I

    CH2 CH2 CH CH3 I H

    + +

    1-iodo-2-metilpropano 2-iodobutano 1-iodobutano

    d) ciclopropano + bromo, irradiando con luce ultravioletta

    + Br2 hν

    1,3-dibromopropano

    CH2 CH2 CH2 Br Br

  • 8

    13. Scrivere tutti i possibili prodotti della reazione tra 3-metilpentano e cloro alla luce ultravioletta ( solo i prodotti di monoclorurazione); giustificare l'orientamento che si osserva e scrivere una delle reazioni di arresto della catena.

    CH2 CH2 CH3CH3CH CH3 Cl2, hν

    HCl

    + CH CH2 CH3CH3 CH CH3 Cl

    + CH2 CH CH3CH3 CH CH3 Cl

    + CH2 CH2 CH3CH2 CH CH3

    Cl + CH2 CH2 CH2CH3 CH CH3

    Cl

    CH2 CH2 CH3CH3 C CH3

    Cl

    radicale terziario

    radicali secondari

    radicali primari

    Arresto: Qualunque urto tra due specie radicaliche

    14. Completare le seguenti reazioni del butano, specificando i nomi dei composti organici che si ottengono:a) con cloro, alla luce; b) con ossigeno (autoossidazione); c) con ossigeno (combustione); d) pirolisi; e) con bromo ad elevata temperatura.

    Cl2, hν

    Δ

    Δ

    + + ecc.

    2-bromobutano

    4 CO2 + 5 H2O

    + 1-clorobutano2-clorobutano

    + butilidroperossido

    sec-butilidroperossido

    CH3 CH2 CH2 CH2 OOH CH3 CH2 CH CH3 OOH

    CH3 CH2 CH CH3

    Cl

    O2

    CH3 CH3

    CH3 CH CH2 CH3 Br

    Br2 CH2 CH2

    CH3 CH2 CH2 CH3

    O2

    CH3 CH2 CH2 CH2 Cl

  • 9

    15. Completare le seguenti reazioni del 3-metilpentano, specificando in ogni caso i nomi dei composti organici che si formano e scrivendo in ogni caso il meccanismo: a) con bromo, ad elevata temperatura; b) con ossigeno (autoossidazione); c) pirolisi.

    Δ

    3-bromo-3-metilpentano

    CH3 CH2 CH3CH2

    CH3 CH CH3 CH2 CH3CH2

    CH3 C Br

    Br2

    meccanismo

    ΔBr2 2 Br .inizio

    CH3 CH2 CH3CH2

    CH3 CH+

    CH3 CH2 CH3CH2

    CH3 C Br

    Br. lento

    CH3 CH2 CH3CH2

    CH3 C. + HBr

    CH3 CH2 CH3CH2

    CH3 C. + Br2

    propagazione

    a)

    termine 2 Br. Br2

    Br. CH3 CH2 CH3CH2

    CH3 C.+ CH3 CH2 CH3CH2

    CH3 C Br

    CH3 CH2 CH3CH2

    CH3 C.2 CH3 CH2 CH3CH2

    CH3

    C CH3 CH2 CH3CH2

    CH3 C

    CH3 CH2 CH3CH2

    CH3 C OOH

    O2 CH3 CH2 CH3CH2

    CH3 CH

    Δ CH3 CH2 CH3CH2

    CH3 CH miscela di alcani ed alcheni a catena più

    corta MECCANISMI: v. lezioni

    b)

    c)

  • 10

    16. a) Quali saranno i prodotti di disproporzione di CH3CH2CH2CH2.? e di CH3C.HCH3? b) quali saranno i prodotti di acoppiamento dei radicali in (a), separatamente e insieme?

    disproporzione

    CH3 CH2 CH2 CH2 .

    + CH3CH2CHCH2 H.

    +CH3 CH2 CH2 CH3 CH2 CH CH2 CH3

    + .

    + .

    CH3 CH CH3 CH3CH2CH2

    H CH3 CH2 CH3 CH2 CH CH3

    accoppiamento

    CH3 CH2 CH2 CH2 .

    + CH3CH2CH2CH2 .

    CH3 CH2 CH2 CH2 CH3CH2CH2CH2

    . +

    . CH3 CH CH3 CH3 CH CH3

    CH3 CH CH3 CH3CHCH2

    . +

    .

    CH3 CH2 CH2 CH2 CH3CH CH3

    CH3CHCH3CH3 CH2 CH2 CH2

    17. Completare le seguenti reazioni, mostrando solo il prodotto organico principale e specificandone il nome:

    + Br2 hν

    a)

    CH3 CH3

    Br

    + CH3

    Br

    3-bromo-1-metilcicloesene 3-bromo-3-metilcicloesene

  • 11

    CH3+

    Br

    CH3

    Br

    = CH2CH2+ Br +

    Br

    6-bromo-1-metilcicloesene

    1-bromometilcicloesene 1-bromo-2-metilliden- cicloesene

    b)

    + hν CH2CH2CH3

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