Química Orgánica 1 · Reacciones radicalarias y selectividad
Cloración del 2,3-dimetilbutano: dos 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 7 pasos escritos
Iniciación: la luz rompe el Cl₂
La luz rompe homolíticamente el enlace Cl–Cl en dos radicales cloro. Se dibujan dos moléculas de 2,3-dimetilbutano y otras dos de Cl₂ para poder seguir por separado las ramas primaria y terciaria.
Las flechas curvas
- La luz aporta la energía para romper el débil enlace Cl–Cl, y un electrón del enlace se queda en el primer átomo de Cl.
- El segundo electrón del enlace se queda en el otro átomo de Cl, así que la homólisis da dos radicales cloro neutros y ningún ion.
Propagación: abstracción de un hidrógeno primario
Un radical cloro arranca un hidrógeno de uno de los cuatro grupos metilo y da un radical primario. Hay doce hidrógenos de este tipo, lo que compensa su menor reactividad.
Las flechas curvas
- El electrón desapareado del radical cloro aporta un electrón del nuevo enlace H–Cl.
- Un electrón del enlace C–H primario se aparea con él para completar el enlace H–Cl.
- El otro electrón del C–H primario se queda en el carbono como el electrón desapareado del radical primario.
Propagación: abstracción de un hidrógeno terciario
El otro radical cloro arranca un hidrógeno terciario de una segunda molécula y da el radical terciario, más estable. Cada hidrógeno terciario reacciona unas cinco veces más rápido, pero solo hay dos.
Las flechas curvas
- El electrón desapareado del radical cloro aporta un electrón del nuevo enlace H–Cl.
- Un electrón del enlace C–H terciario se aparea con él para completar el enlace H–Cl.
- El otro electrón del C–H terciario se queda en el carbono como el electrón desapareado del radical terciario.
Predice la proporción
Proporción de producto = número de hidrógenos × reactividad por hidrógeno: 12 × 1 = 12 para los primarios y 2 × 5 = 10 para los terciarios. 12 / 22 ≈ 55 % de cloruro primario.
Propagación: el radical primario toma cloro
El radical primario ataca al Cl₂, forma el enlace C–Cl del 1-cloro-2,3-dimetilbutano y libera un nuevo radical cloro. Este paso es rápido y exotérmico, e impulsa la cadena.
Las flechas curvas
- El electrón desapareado del radical primario aporta un electrón del nuevo enlace C–Cl.
- Un electrón del enlace Cl–Cl se aparea con él para completar el enlace C–Cl.
- El otro electrón del Cl–Cl se queda en el átomo de Cl más alejado y regenera el radical cloro que propaga la cadena.
Propagación: el radical terciario toma cloro
El radical terciario toma cloro de otra molécula de Cl₂ y da 2-cloro-2,3-dimetilbutano. La proporción de los dos cloruros se fijó en los pasos de abstracción, no aquí.
Las flechas curvas
- El electrón desapareado del radical terciario aporta un electrón del nuevo enlace C–Cl.
- Un electrón del enlace Cl–Cl se aparea con él para completar el enlace C–Cl.
- El otro electrón del Cl–Cl se queda en el átomo de Cl más alejado y regenera el radical cloro que propaga la cadena.
Dos monocloruros y HCl
Los dos monocloruros se forman en cantidades similares: cerca de un 55 % de 1-cloro-2,3-dimetilbutano y un 45 % de 2-cloro-2,3-dimetilbutano. El C2 del cloruro primario es un nuevo estereocentro y se forma racémico.
Qué vas a practicar
Dibuja la abstracción de hidrógenos primarios y terciarios del 2,3-dimetilbutano por el Cl• y predice la proporción de los dos monocloruros.
Acabas de dibujar cada flecha de este problema.
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