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Publicado: 11 de septiembre de 2014
Halogenación de alcanos: Teoría
La halogenación del metano es una reacción que transcurre con formación de radicales libres y supone la sustitución de un hidrógeno por halógeno.
Perfíl de Energía
Vamos a representar en un diagrama de energía vs coordenada de reacción, las dos etapas de propagación para la halogenación del metano.
La primera etapa de propagación es la que limita lavelocidad del proceso, tiene la mayor energía de activación. El el diagrama se representan reactivos, productos, intermedios y estados de transición para la halogenación radicalaria del metano.
Al comparar las entalpías de las etapas de propagación de los diferentes halógenos, se observan importantes diferencias en los calores intercambiados. En el caso del flúor ambos pasos son exotérmicos(incluso la abstracción del hidrógeno) con un balance energético global de -103 Kcal/mol. Las energías de activación de los estados de transición en esta reacción son muy bajos, este hecho lo convierte en el halógeno más reactivo.
Estabilidad de radicales en halogenaciones radicalarias
Al romper de forma homolítica el enlace C-H de un alcano se producen radicales alquilo y átomos de hidrógeno libres.La energía necesaria para que ocurra esta rotura se denomina energía de disocíación y es tanto menor cuanto más estable sea el radical formado.
Como puede verse en las siguientes reacciones, la energía necesaria para romper un enlace C-H primario es muy superior a la requerida para romper el enlace C-H terciario.
Distribución de productos en las halogenaciones
En el propano existen dostipos de hidrógenos no equivalentes que pueden ser sustituidos por el halógeno, obteniéndose 1-cloropropano y 2-cloropropano.
La proporción en que se obtienen estos productos depende de dos factores: número de hidrógenos que hay para sustituir por halógeno y estabilidad del radical formado.
Distribución de productos en las halogenaciones
En el propano existen dos tipos de hidrógenos noequivalentes que pueden ser sustituidos por el halógeno, obteniéndose 1-cloropropano y 2-cloropropano.
La proporción en que se obtienen estos productos depende de dos factores: número de hidrógenos que hay para sustituir por halógeno y estabilidad del radical formado.
Número de hidrógenos
Como el propano tiene 6 hidrógenos primarios y 2 secundarios, la proporción de productos debería ser 3 a 1.Estabilidad de radicales
Sin embargo, los enlaces C-H secundarios son más débiles que los primarios y la sustracción de un hidrógeno secundario por parte del radical cloro es mas rápida que la de un primario (aproximadamente 4 veces más rápida). Estas diferencias en la velocidad de sustracción son debidas a la mayor estabilidad del radical secundario sobre el primario. Estos datos nos permitencalcular la proporción en la que se obtienen ambos productos.
Velocidades relativas
F(1 : 1,2 : 1,4), Cl(1 : 4 : 5), Br(1 : 250 : 6300). El primer número indica la velocidad con la que se sustituye un hidrógeno primario por el halógeno correspondiente. El segundo valor nos indica la velocidad de sustitución de un hidrógeno secundario por halógeno. El tercer valor se aplica a hidrógenos terciarios.Selectividad y reactividad
Cuanto mas reactivo es el halógeno, menos distingue entre hidrógenos primarios, secundarios o terciarios. El flúor halogena casi por igual los tres tipos de hidrógenos y se dice que es poco selectivo. Por el contrario el bromo es muy poco reactivo y busca los hidrógenos más fáciles de arrancar, (los terciarios) y los sustituye 6300 veces más rápido que los primarios.Se dice de él que es muy selectivo.
La baja reactividad del bromo hace que tenga una elevada selectividad, halogenando de forma muy mayoritaria la posición secundaria frente a la primaria. como puede observarse el cloro es mucho menos selectivo.
Que es el ecosistema
El ecosistema es el conjunto de especies de un área determinada que interactúan entre ellas y con su ambiente abiótico;...
La halogenación del metano es una reacción que transcurre con formación de radicales libres y supone la sustitución de un hidrógeno por halógeno.
Perfíl de Energía
Vamos a representar en un diagrama de energía vs coordenada de reacción, las dos etapas de propagación para la halogenación del metano.
La primera etapa de propagación es la que limita lavelocidad del proceso, tiene la mayor energía de activación. El el diagrama se representan reactivos, productos, intermedios y estados de transición para la halogenación radicalaria del metano.
Al comparar las entalpías de las etapas de propagación de los diferentes halógenos, se observan importantes diferencias en los calores intercambiados. En el caso del flúor ambos pasos son exotérmicos(incluso la abstracción del hidrógeno) con un balance energético global de -103 Kcal/mol. Las energías de activación de los estados de transición en esta reacción son muy bajos, este hecho lo convierte en el halógeno más reactivo.
Estabilidad de radicales en halogenaciones radicalarias
Al romper de forma homolítica el enlace C-H de un alcano se producen radicales alquilo y átomos de hidrógeno libres.La energía necesaria para que ocurra esta rotura se denomina energía de disocíación y es tanto menor cuanto más estable sea el radical formado.
Como puede verse en las siguientes reacciones, la energía necesaria para romper un enlace C-H primario es muy superior a la requerida para romper el enlace C-H terciario.
Distribución de productos en las halogenaciones
En el propano existen dostipos de hidrógenos no equivalentes que pueden ser sustituidos por el halógeno, obteniéndose 1-cloropropano y 2-cloropropano.
La proporción en que se obtienen estos productos depende de dos factores: número de hidrógenos que hay para sustituir por halógeno y estabilidad del radical formado.
Distribución de productos en las halogenaciones
En el propano existen dos tipos de hidrógenos noequivalentes que pueden ser sustituidos por el halógeno, obteniéndose 1-cloropropano y 2-cloropropano.
La proporción en que se obtienen estos productos depende de dos factores: número de hidrógenos que hay para sustituir por halógeno y estabilidad del radical formado.
Número de hidrógenos
Como el propano tiene 6 hidrógenos primarios y 2 secundarios, la proporción de productos debería ser 3 a 1.Estabilidad de radicales
Sin embargo, los enlaces C-H secundarios son más débiles que los primarios y la sustracción de un hidrógeno secundario por parte del radical cloro es mas rápida que la de un primario (aproximadamente 4 veces más rápida). Estas diferencias en la velocidad de sustracción son debidas a la mayor estabilidad del radical secundario sobre el primario. Estos datos nos permitencalcular la proporción en la que se obtienen ambos productos.
Velocidades relativas
F(1 : 1,2 : 1,4), Cl(1 : 4 : 5), Br(1 : 250 : 6300). El primer número indica la velocidad con la que se sustituye un hidrógeno primario por el halógeno correspondiente. El segundo valor nos indica la velocidad de sustitución de un hidrógeno secundario por halógeno. El tercer valor se aplica a hidrógenos terciarios.Selectividad y reactividad
Cuanto mas reactivo es el halógeno, menos distingue entre hidrógenos primarios, secundarios o terciarios. El flúor halogena casi por igual los tres tipos de hidrógenos y se dice que es poco selectivo. Por el contrario el bromo es muy poco reactivo y busca los hidrógenos más fáciles de arrancar, (los terciarios) y los sustituye 6300 veces más rápido que los primarios.Se dice de él que es muy selectivo.
La baja reactividad del bromo hace que tenga una elevada selectividad, halogenando de forma muy mayoritaria la posición secundaria frente a la primaria. como puede observarse el cloro es mucho menos selectivo.
Que es el ecosistema
El ecosistema es el conjunto de especies de un área determinada que interactúan entre ellas y con su ambiente abiótico;...
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