Química Orgânica 1 · Reações radicalares e seletividade
1-Clorobutano e 2-clorobutano a partir de butano
Condições: Cl₂, hν
Desenhe este problema você mesmo
Arraste dos elétrons que se movem até onde eles vão, ou toque em um e depois no outro. Cada seta é verificada; Dica ajuda quando você travar. Não precisa de conta.
O mecanismo, passo a passo
Próximo mostra as setas curvas de cada passo e as explica. Os passos escritos estão abaixo.
Ler todos os 7 passos escritos
Iniciação: quebra do Cl₂ pela luz
A luz rompe homoliticamente a ligação Cl–Cl em dois radicais cloro. Duas moléculas de butano e mais duas moléculas de Cl₂ são desenhadas para que se possam acompanhar lado a lado os caminhos primário e secundário.
As setas curvas
- A luz fornece a energia para romper a fraca ligação Cl–Cl, e um elétron da ligação fica no primeiro átomo de Cl.
- O segundo elétron da ligação fica no outro átomo de Cl, então a homólise gera dois radicais cloro neutros e nenhum íon.
Propagação: abstração de um hidrogênio primário
Um radical cloro remove um hidrogênio de um CH3 terminal, gerando o radical butila primário. A abstração pelo cloro é exotérmica, com estado de transição precoce, então até os hidrogênios primários reagem rapidamente.
As setas curvas
- O elétron desemparelhado do radical cloro fornece um elétron da nova ligação H–Cl.
- Um elétron da ligação C–H primária se emparelha com ele para completar a ligação H–Cl.
- O outro elétron da C–H primária fica no carbono como o elétron desemparelhado do radical butila.
Propagação: abstração de um hidrogênio secundário
O outro radical cloro remove um hidrogênio secundário do C2 de um segundo butano, gerando o radical sec-butila, mais estável. Por hidrogênio, isso é só cerca de 3,9 vezes mais rápido que a abstração primária.
As setas curvas
- O elétron desemparelhado do radical cloro fornece um elétron da nova ligação H–Cl.
- Um elétron da ligação C–H secundária se emparelha com ele para completar a ligação H–Cl.
- O outro elétron da C–H secundária fica no carbono como o elétron desemparelhado do radical sec-butila.
Preveja a proporção
Fração de produto = número de hidrogênios × reatividade por hidrogênio: 4 × 3,9 = 15,6 para os secundários e 6 × 1 = 6 para os primários. 15,6 / 21,6 ≈ 72 % de 2-clorobutano.
Propagação: o radical butila captura cloro
O radical butila ataca o Cl₂, formando a ligação C–Cl do 1-clorobutano e liberando um novo radical cloro. Essa etapa é rápida e exotérmica e leva a cadeia adiante.
As setas curvas
- O elétron desemparelhado do radical butila fornece um elétron da nova ligação C–Cl.
- Um elétron da ligação Cl–Cl se emparelha com ele para completar a ligação C–Cl.
- O outro elétron da Cl–Cl fica no átomo de Cl mais distante, regenerando o radical cloro que propaga a cadeia.
Propagação: o radical sec-butila captura cloro
O radical sec-butila, planar, captura cloro de outro Cl₂ por qualquer uma das faces. A proporção de produtos já estava definida quando os hidrogênios foram removidos.
As setas curvas
- O elétron desemparelhado do radical sec-butila fornece um elétron da nova ligação C–Cl.
- Um elétron da ligação Cl–Cl se emparelha com ele para completar a ligação C–Cl.
- O outro elétron da Cl–Cl fica no átomo de Cl mais distante, regenerando o radical cloro que propaga a cadeia.
1-Clorobutano, 2-clorobutano e HCl
Os dois monocloretos se formam: cerca de 28 % de 1-clorobutano e 72 % de 2-clorobutano. O radical sec-butila é atacado pelas duas faces, então o 2-clorobutano é racêmico.
O que você vai praticar
Desenhe os dois caminhos da cloração do butano, a abstração de hidrogênio primário e a de secundário, e preveja a proporção entre 1-clorobutano e 2-clorobutano.
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