Reazioni degli Idrocarburi Combustione degli alcani propano 2

Reazioni degli Idrocarburi

Combustione degli alcani propano 2 CH 2 = CHCH 3 propene CH CCH 3 propino cicloesano + 9 O 2 + 4 O 2 6 CO 2 + 6 H 2 O 3 CO 2 + 2 H 2 O

Combustione degli alcani Ossigeno in eccesso: CH 4 + 2 O 2 CO 2 + 2 H 2 O Ossigeno in difetto: CH 4 + 3 O 2 2 CO + 2 H 2 O CH 4 + O 2 + H 2 O metanale

La combustione degli alcani è una rezione Red. Ox L’Ossigeno è l’ossidante che si riduce -4 0 CH 4 + 2 O 2 +4 -2 -2 CO 2 + 2 H 2 O Il Carbonio è il riducente che si ossida

La combustione degli alcani è una rezione Red. Ox -4 CH 4 -4 0 +2 -2 3 + O 2 2 0 CH 4 + O 2 -2 CO + 2 H 2 O +1 H 0 C metanale +1 H -2 + H 2 O O -2

Scissione dei Legami Omolitica elettrone spaiato X● ●X X● + ●X due radicali Eterolitica X● ●Y atomo più elettronegativo orbitale vuoto lone pair + X + catione elettrofilo acido di Lewis ●Y ● anione nucleofilo base di Lewis

Tipi di reazione Sostituzione Y C X X Y C + Y A B Addizione C C + A-B A B Eliminazione C C + A-B

Gli alcani danno reazione di Sostituzione Radicalica H C R'' R R' X X H C R'' R R' H è sostituito da X

Alogenazione del metano CH 4 + Cl 2 CH 3 Cl + HCl Reattività H : 3° > 2° > 1° > CH 3 -H

Sostituzione radicalica H H H H + Cl 2 H H H H H Cl H +HCl

Sostituzione radicalica 1. Inizio Cl hn, calore Cl 2 Cl . Nella prima fase della reazione si scinde il legame Cl - Cl 2. Propagazione H H C H H + . Cl H H C . H Cl H Nella seconda fase un atomo (radicale) di cloro induce la scissione omolitica di un legame C-H del metano

3. Propagazione H H C H . H + Cl Cl H C Cl + Cl . H Iniziatore della reazione Reazione a catena Nella terza fase il radicale metile induce la scissione omolitica di una seconda molecola di cloro.

Termine H H C . H + . C H H C C H H H C . +. Cl H Cl . +. Cl H H H C Cl H Cl 2 La reazione a catena si interrompe quando due radicali si combinano per formare una molecola stabile

Sostituzione Radicalica 1° Cl 2 Cl. Cl H 2° H C H H + Cl. H H C. + Cl H H H 3° H C. Cl H Cl + Cl.

Gli alcheni danno reazioni di addizione A C C sp 2 + A-B B C C sp 3

addizione di idrogeno H H C C H H H + H H 2 H C C H H H etene H H H etano H H H H cicloesene + H 2 H H H H H cicloesano H H

addizione di alogeni H H C C H H etene H H + Br 2 H C C H Br Br dibromoetano

addizione di H 2 O + etanolo etene H H H ciclopentanolo H OH H H H H ciclopentene + H 2 O H H

addizione di HCl etene cloroetano

Il Meccanismo della Addizione Elettrofila carbocatione orbitale pz vuoto p H H H s s H HH H+ H s H HH H Cl Cl- C H + H C H H H+ lenta H H C H + C Cl H H Cl - veloce H H H C C H Cl H

Meccanismo della reazione di Addizione Elettrofila Addizione di H 2 O catalizzata da acidi H H C C H H+ H H lenta H C + C H H O H H veloce H H H C C H O H H H + H H H 2 O è un nucleofilo e non può interagire con l’orbitale p H+ viene recuperato al termine della reazione e può essere considerato un catalizzatore H+ + H H H C C H OH H

Addizione elettrofila del Br 2 al propene H H C C 1) H H CH 3 Br + H Br - C C + Br H CH 3 catione bromonio Br - 2) H H C C + Br H CH 3 H Br H C C H CH 3 Br

Addizione di HCl a un alchene asimmetrico H H H C C CH 3 H H + HCl C C H H Cl 2 -cloropropano CH 3 propene H H H C C CH 3 Cl H 1 -cloropropano

Regiospecificità dell’addizione elettrofila A) H H C C CH 3 H + H+ CH 3 + carbocatione secondario H H H C C CH 3 + H carbocatione primario H H B) H C C CH 3 + Cl H + carbocatione secondario H H H C C CH 3 H Cl 2 -cloropropano

Stabilità dei carbocationi H R CH 3 H C H H H metilico primario secondario H 3 C C CH 3 terziario

H Cl H C C H HCl Addizione 1, 2 H H Addizione elettrofila ai dieni coniugati H H H C C H H H Cl Addizione 1, 4

H H C C H H+ H H H C C H H + H H C C H H carbocatione allilico

carbocatione allilico H + H H H C C H H + H H C C H H Cl- Cl. Cl H H C H C C H H H Addizione 1, 2 H H HCl H C C H H Addizione 1, 4

Polimerizzazione radicalica dei dieni coniugati H R CH 3 C C H H CH 3 C C H H CH 3 R CH 2 C CH CH 2

R H C O R C H O O Ozonuri

Reazione di formazione R R O 3 C C H R R R H C C H O O O H H molozonuro R H C R O C O O H H 2 O 2 R O O H H OH OH gem-diolo Reazione di idrolisi C ozonuro 2 R C C H C R O H 2 O O aldeide

Anche gli Alchini danno reazioni di Addizione Elettrofila

Addizione di bromo al propino H Br H C C CH 3 H Br C C Br CH 3 C C Br Br Br H Br Br CH 3 Br C C CH 3 Br

Addizione di H 2 O H C C CH 3 + H 20 H+ H 3 C C CH 3 O propanone

H C C CH 3 H C C + H C C + H H CH 3 C C H O H H H+ H OH 2 H CH 3 OH 2 + enolo protonato CH 3 + CH 3 C C CH 3 + H+ O H enolo H 3 C C O CH 3 propanone