Química Orgánica 1 · Radicales, alcoholes y éteres
Cloración del 2,2-dimetilbutano: tres monocloruros
Condiciones: Cl2, hν
Dibuja este problema tú mismo
Arrastra desde los electrones que se mueven hasta donde van, o toca uno y luego el otro. Cada flecha se revisa; Pista te ayuda cuando te atascas. No necesitas cuenta.
El mecanismo, paso a paso
Siguiente reproduce las flechas curvas de cada paso y las explica. Los pasos escritos están abajo.
Leer los 9 pasos escritos
La luz rompe el Cl₂
La luz rompe el Cl₂ en dos átomos de cloro. El 2,2-dimetilbutano tiene tres tipos de hidrógeno (nueve en los metilos del terc-butilo, dos en C3 y tres en C4), así que se dibujan tres moléculas del alcano y tres Cl₂ más para seguir cada ruta.
Las flechas curvas
- Un electrón del enlace Cl–Cl se queda en el primer átomo de cloro.
- El otro electrón se queda en el segundo cloro, lo que da dos radicales cloro.
El Cl• arranca un hidrógeno de un metilo del terc-butilo
Un átomo de cloro toma uno de los nueve hidrógenos equivalentes de los tres metilos unidos a C2. Se forma un radical primario de tipo neopentilo; es el radical menos estable de los tres, pero hay muchos de estos hidrógenos.
Las flechas curvas
- El electrón desapareado del cloro inicia el enlace H–Cl con un hidrógeno de un metilo de C2.
- Un electrón de ese enlace C–H primario completa el enlace H–Cl.
- El otro electrón se queda en el carbono del CH₂, que ahora es un radical primario junto al carbono cuaternario.
El Cl• arranca un hidrógeno de C3
El segundo átomo de cloro arranca uno de los dos hidrógenos de C3, el único grupo CH₂. El radical secundario es más estable y se forma unas 3.8 veces más rápido por hidrógeno.
Las flechas curvas
- El segundo radical cloro inicia un enlace H–Cl con un hidrógeno de C3.
- Un electrón del enlace secundario C3–H completa este enlace H–Cl.
- El otro electrón se queda en C3 y da un radical secundario junto al grupo terc-butilo.
El radical primario toma Cl del Cl₂
El radical primario de la rama del terc-butilo abstrae un cloro del Cl₂ y da 1-cloro-2,2-dimetilbutano. Se libera un nuevo átomo de cloro que continúa la cadena.
Las flechas curvas
- El electrón desapareado del carbono del CH₂ inicia el enlace C–Cl.
- Un electrón del Cl–Cl completa el nuevo enlace C–Cl en ese CH₂.
- El otro electrón del Cl–Cl se queda en el átomo de cloro que sale.
El nuevo Cl• arranca un hidrógeno de C4
El átomo de cloro regenerado arranca un hidrógeno de C4, el metilo terminal del grupo etilo. Este radical primario, a dos carbonos del centro cuaternario, conduce al producto minoritario.
Las flechas curvas
- El radical cloro regenerado inicia un enlace H–Cl con un hidrógeno de C4.
- Un electrón del enlace C4–H completa este enlace H–Cl.
- El otro electrón se queda en C4, el radical primario al final de la cadena.
Calcula la distribución
Multiplica el número de hidrógenos de cada tipo por su reactividad relativa (primario 1, secundario 3.8) y luego normaliza.
El radical de C3 toma Cl del Cl₂
El radical secundario plano de C3 captura un cloro del Cl₂ por cualquiera de sus caras. Por eso el 3-cloro-2,2-dimetilbutano se forma como mezcla racémica.
Las flechas curvas
- El electrón desapareado de C3 inicia el enlace C3–Cl.
- Un electrón de este Cl₂ completa el enlace C3–Cl.
- El electrón restante se queda en el otro átomo de cloro.
El radical de C4 toma Cl del Cl₂
El radical primario terminal toma un cloro del último Cl₂ y da 1-cloro-3,3-dimetilbutano. La proporción de productos quedó fijada en los tres pasos de abstracción, no aquí.
Las flechas curvas
- El electrón desapareado de C4 inicia el enlace C4–Cl.
- Un electrón del último Cl₂ completa el enlace C4–Cl.
- El otro electrón sale en un átomo de cloro que propaga la cadena.
Tres monocloruros del 2,2-dimetilbutano
La mezcla contiene aproximadamente 46 % de 1-cloro-2,2-dimetilbutano, 39 % de 3-cloro-2,2-dimetilbutano racémico y 15 % de 1-cloro-3,3-dimetilbutano, además de HCl. Los nueve hidrógenos del terc-butilo pesan más que los hidrógenos secundarios, más reactivos pero escasos.
Qué vas a practicar
Dibuja las tres abstracciones de hidrógeno en la cloración del 2,2-dimetilbutano con Cl2 y luz, y calcula el porcentaje de cada monocloruro.
Acabas de dibujar cada flecha de este problema.
Cada uno de los 5349 problemas de Orgánica 1 y 2 funciona así: comentarios en cada flecha, pistas cuando te atascas y un modo examen sin pistas. Gratis con una cuenta, sin tarjeta.
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