Química Orgánica 1 · Reacciones radicalarias y selectividad
1-Clorobutano y 2-clorobutano a partir de butano
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 butano y otras dos de Cl₂ para poder seguir en paralelo la rama primaria y la secundaria.
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 un CH3 terminal y da el radical butilo primario. La abstracción por cloro es exotérmica y tiene un estado de transición temprano, así que incluso los hidrógenos primarios reaccionan rápidamente.
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 butilo.
Propagación: abstracción de un hidrógeno secundario
El otro radical cloro arranca un hidrógeno secundario del C2 de una segunda molécula de butano y da el radical sec-butilo, más estable. Por hidrógeno, esto es solo unas 3.9 veces más rápido que la abstracción primaria.
Las flechas curvas
- El electrón desapareado del radical cloro aporta un electrón del nuevo enlace H–Cl.
- Un electrón del enlace C–H secundario se aparea con él para completar el enlace H–Cl.
- El otro electrón del C–H secundario se queda en el carbono como el electrón desapareado del radical sec-butilo.
Predice la proporción
Proporción de producto = número de hidrógenos × reactividad por hidrógeno: 4 × 3.9 = 15.6 para los secundarios y 6 × 1 = 6 para los primarios. 15.6 / 21.6 ≈ 72 % de 2-clorobutano.
Propagación: el radical butilo toma cloro
El radical butilo ataca al Cl₂, forma el enlace C–Cl del 1-clorobutano y libera un nuevo radical cloro. Este paso es rápido y exotérmico, e impulsa la cadena.
Las flechas curvas
- El electrón desapareado del radical butilo 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 sec-butilo toma cloro
El radical sec-butilo, plano, toma cloro de otra molécula de Cl₂ por cualquiera de sus caras. La proporción de productos ya quedó fijada al arrancar los hidrógenos.
Las flechas curvas
- El electrón desapareado del radical sec-butilo 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.
1-Clorobutano, 2-clorobutano y HCl
Se forman los dos monocloruros: cerca de un 28 % de 1-clorobutano y un 72 % de 2-clorobutano. El radical sec-butilo se ataca por ambas caras, así que el 2-clorobutano es racémico.
Qué vas a practicar
Dibuja las dos ramas de la cloración del butano, la abstracción de hidrógenos primarios y la de secundarios, y predice la proporción de 1-clorobutano y 2-clorobutano.
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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