Reaktionen der Alkane, Nukleophile Substitution , Chiralität (VL 3) Flashcards
Erläutern sie die Reaktivität von Alkanen
- sehr reaktionsträge; reagieren nur unter bestimmten Voraussetzungen
- dazu müssen Bindungen gespalten und neue Bindungen aufgebaut werden
- zwei Möglichkeiten:
- heterolytische Bindungsspaltung unter Bildung von Ionen (A+B-/A-B+)
- homolytische Spaltung unter Bildung von Radikalen
Was sind die Eigenschaften von Radikalen ?
Radikale sind im Allgemeinen sehr reaktiv und kurzlebig. Die Restdauer kann erhöht sein, wenn das ungepaarte Elektron delokalisiert oder sterisch abgeschirmt ist.
Definieren Sie sterisch
Einfluss der räumlichen Ausdehnung eines Moleküls auf den Verlauf der Reaktion
Erläutern sie eine Radikalkettenreaktion mit Cl2
- ein einziges Radikal kann die Bildung vieler weiterer Radikale nach sich ziehen
Was ist Radikalische Substitution ?
Substitution = Ersatz / Austausch
- wird verwendet um Bestimmte Stoffe zu Produzieren. Produktgemische sind in der chemischen Industrie (und im Labor) meist unerwünscht, da unökonomisch. Die nicht benötigten Produkte müssen zudem teuer als Abfall entsorgt werden.
- dort wirkt die Regioselektivität der Radikalischen Substitution
Was ist die Bildungstendenz von Alkylradikalen und deren Radikalstabilität
Warum nimmt man an, dass das Verhältnis bei den Reaktionsprodukten 1-Chlorpropan , 2-Chlorpropan 6:2 (3:1) ist
3:1 da es 6 Primäre C-H Bindungen und 2 sekundäre C-H Bindungen gibt an einem Propanmolekül
Warum ist das Verhältnis nicht wie angenommen bei Reaktionsprodukten 1-Chlorpropan , 2-Chlorpropan 6:2 (3:1)
- Bei 600°C ist das der Fall, da hier die unterschiedliche Energie der Zwischenstufen keine Rolle spielt. ≙ kinetisch kontrollierte Reaktion
- bei 25°C spielen energetische (thermodynamische) Aspekte eine wichtige Rolle ≙ thermodynamisch kontrollierte Reaktion
- Das Mengenverhältnis spiegelt die Anzahl UND die Energetik der verschiedenen C-H Bindungen wieder.
Erläutern Sie den Ablauf und die Eigenschaften der Radikalischen Oxidation - Autoxidation
Die Autoxidation verläuft sehr langsam und ohne merkliche Wärmeentwicklung oder Flammenerscheinung, im Gegensatz zur Verbrennung. Dabei werden aus Kohlenwasserstoffen mit Hilfe von Initiatoradikalen zunächst Hydroperoxide gebildet, die langsam zu Alkoholen, Aldehyden, Ketonen und Carbonsäuren weiterreagieren können. Die Reaktion wird durch Licht, insbesondere ultraviolettes Licht, und Spuren von Metallen wesentlich beschleunigt.
Nennen und erläutern Sie die Folgende Reaktion
- Ein Initiatorradikal reagiert mit Sauerstoff unter Bildung eines Peroxyradikals.
- Dieses Peroxyradikal abstrahiert ein Wasserstoffatom aus einer Alkylkette, was zu einem Hydroperoxid und einem Alkylradikal führt.
- Das Alkylradikal reagiert wiederum mit Sauerstoff zu einem Peroxyradikal.
- Durch diesen Prozess werden zunächst Hydroperoxide (ROOH) gebildet, die unter Bruch der O–O-Bindung zu je einem Alkoxyradikal (R-O·) und Hydroxyl-Radikal (OH·) zerfallen können.
Erläutern sie das Ozongleichgewicht und F(Fluor) Cl(Chlor) KW(Kohlenwasserstoff)s
Ozon absorbiert UV-Licht - Gleichgewicht der Ozonschicht: O2 bildet durch UV-Licht 2 O·, die wiederum mit 2O2 zu 2O3 reagieren. Ozon kann durch O· auch wieder zu 2 O2 zerfallen usw. - Durch die FCKWs entstehen jedoch Halogenradikale, die dieses Gleichgewicht zerstören. Durch sie entstehen immer mehr Radikale und somit sinkt die Ozonkonzentration.
Nennen sie wichtige Halogenalkale und deren Verwendung
Definieren Sie den Induktionseffekt und die Ursache
Der Induktionseffekt ist die Fähigkeit eines Substituenten die Ladungsdichte der s- Elektronen der C-Substrat Einfachbindung zu sich hin ≙ - I-Effekt oder von sich weg ≙+ I-Effekt zu schieben Ursache: - Elektronegativitätdifferenz zwischen Substituent und Kohlenstoffatom - führt zur Ausbildung permanenter Dipolmomente (gemessen in Debeye [D])
Wer übt einen negativen Induktionseffekt aus?
alle elektronegativen Elemente (O, N, Halogene)
- alle Kationen
- sp2- und sp-hybridisierte Kohlenstoffatome
- I < -BR < -CL < -F
- NR2 < =NR < (3erbindung) N
- NR2 < OR < -F
Wer übt einen positiven Induktionseffekt aus?
alle Anionen : -O(-) , - NR(-)
Metalle: -SiR3 , -BR2, -Li , MgX, etc.
Alkylgruppen: -CH3, -CH2CH3
Was für einen Induktionseffekt hat Wasserstoff ?
Wasserstoff übt per Definition keinen Induktionseffekt aus
Definiere : Nukleophile Substitution (S(n))
Austausch von nukleophilen Gruppe (kernliebend, d.h. negativ polarisiert oder geladen) an einem positiv polarisierten Kohlenstoffatom
Wie verläuft eine Sn1-Reaktion ab ?
- Unimolekulare nukleophile Substitution
- folgt einem Geschwindigkeitsgesetz 1. Ordnung, d.h. es ist nur die Konzentration eines Stoffes für die Reaktionsgeschwindigkeit verantwortlich -> v= k*[S] (S=Substrat)
- die Reaktion verläuft in zwei Stufen: Zuerst wird nach der Abspaltung eines Substituenten ein planares Carbokation gebildet, welches anschließend mit einem Nukleophil unter Bldung des Sn1-Produkts weiterreagiert. Der erste Schritt erfolgt lansam und ist Geschwindigkeitsbestimmend, der zweite dagegen verläuft sehr schnell
- Carbonkation ist sp2-hybridisiert und planar
- das Nukleophil kann von beiden Seiten angreifen
- es wird ein statistisches 1:1 Gemisch gebildet zweier Enantiomere = Racemat
- Sn1 ist unimolekular, läuft aber in 2 Schritten ab!
2OC18
Wodurch werden Sn1-Reaktionen begünstigt ?
- Lösungsmittel die Kationen gut solvatisieren und stabilisieren, z.Bsp. Wasserstoffbrücken
- Wasser, Alkohole (polar, protisch)
- raumfüllende Substituenten, die die Bildung eines Carbokations begünstigen
Was bedeutet solvatisieren?
Wechselwirkung zwischen Lösemitteln und Stoff (zum Beispiel Wasserstoffbrücken)
Wie verläuft eine Sn2-Reaktion ?
- die Reaktion verläuft immer über einen Rückenseitenangriff. Dies lässt sich damit erklären, dass das angreifende Nukleophil der ebenfalls negativ geladenen Ausgangsgruppe im Weg stünde. falls beide auf derselben Seite wären
- Sn2 - Reaktionen verlaufen unter Inverion der Konfiguration am Kohlenstoffatom
Führe einen mechanistischen Vergleich zwischen Sn1 und Sn2 durch anhand der Darstellung 2OC22
Sn1: zweistufiger Prozess. Nach Abspaltung der Fluchtgruppe wird ein Intermediat gebildet
Sn2: einstufiger Prozess. Abspaltung der Fluchtgruppe und Anlagerung des Nukleophils geschehen synchron. Dabei wird ein Übergangszustand durchlaufen, dessen Lebensdauer gegen 0 geht
Nennen sie 4 Nukleophile Substitutionen mit ungeladenen Nukleophilen
Nennen Sie 4 Beispiele für Nukleophile Substitution mit anionischen Nukleophilen
Erklären Sie den Begriff Chiralität
- chirale Verbindungen lassen sich nicht durch Drehen ineinander überführen
- sie verhalten sich wie Bild und Spiegelbild
- Kohlenstoffatome mit 4 unterschiedlichen Substituenten sind immer chiral “Chiralitätszentrum”
