Reazioni degli Idrocarburi

CH3CH2CH3 + 5 O2 3 CO2 + 4 H2Opropano

H

H

H

H

H

H

H

HH

H H

H

9 O2 6 CO2 6 H2O

cicloesano

Combustione degli alcani

propene2 CH2 CHCH3 + 9 O2 6 CO2 + 6 H2O=

propinoCH CCH3 + 4 O2 3 CO2 + 2 H2O

CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O

CH4 + O2 CO + 2 H2O32

CH4 + O2 + H2OH CH

Ometanale

Ossigeno in difetto:

Ossigeno in eccesso:

Combustione degli alcani

La combustione degli alcani è una rezione RedOx

CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O-4 0 +4 -2 -2

Il Carbonio è il riducente che si ossida

L’Ossigeno è l’ossidante che si riduce

CH4 + O2 CO + 2 H2O32

-4 0 +2 -2 -2

La combustione degli alcani è una rezione RedOx

CH4 + O2 + H2O

metanale

H CH

O

-4 0 0

-2

-2+1

+1

Scissione dei Legami

Omolitica

X● ●X X● + ●Xdue radicali

elettrone spaiato

Eterolitica

X● ●Y X + Y

lone pair

●●

+ -

cationeelettrofiloacido di Lewis

anionenucleofilobase di Lewis

orbitale vuoto

atomopiù

elettronegativo

Tipi di reazione

C C A-B C C+

A B

C C A-B+C C

A B

Sostituzione

Addizione

Eliminazione

X

Y+ YC

Y

C

X

C

H

R R'R'' C

X

R R'R''

X

H

Gli alcani danno reazione di Sostituzione Radicalica

H è sostituito da X

CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl

Alogenazione del metano

Reattività H : 3° > 2° > 1° > CH3-H

Sostituzione radicalica

+ Cl2 +HCl

H

H

H

H

H

H

HH

H

H

H H

H

Cl

H

H

H

H

HH

H

H

H H

H

C H

H

H Cl

H

C

H

H.. .. H Cl+

Nella seconda fase un atomo (radicale) di cloro induce la scissione omolitica di un legame C-H del metano

Cl Cl Cl2 ..

Nella prima fase della reazione si scinde il legame Cl - Cl

1.Inizio

2.Propagazione

hcalore

Sostituzione radicalica

H

C

H

H .. Cl Cl+

H

C

H

H Cl ..Cl+

Nella terza fase il radicale metile induce la scissione omolitica di una seconda molecola di cloro.

Iniziatore della reazioneReazione a catena

3.Propagazione

H

C

H

H .. +

H

C

H

H

La reazione a catena si interrompe quando due radicali si combinano per formare una molecola stabile

Termine

H

C

H

H..H

C

H

H

Cl

H

C

H

H .. + ..H

C

H

H Cl

Cl+ ..Cl .. Cl2

H

C H

H

H Cl

H

C

H

H.. .. H Cl+

Cl Cl Cl2 ..

H

C

H

H .. Cl Cl+ Cl ..

H

C

H

H Cl +

1°

2°

3°

Sostituzione Radicalica

Gli alcheni danno reazioni di addizione

C C A-B C C+

A B

sp2 sp3

C CH

HH

HH2 C C

H

H

H

H

H

H+

etene etano

addizione di idrogeno

H

H

H

H

HH

H

H

H

HH2

H

H

H

HH

H

H

H

H

H

H H+

cicloesene cicloesano

C CH

HH

HBr2

C C

H

H

Br

H

Br

H+

etene dibromoetano

addizione di alogeni

C C

H

H H

H

H2O C C

H

H

OH

H

H

H+

etene etanoloH H

H

H

H

H

H

H + H2O

H

H

H

H

H

HH

OH H

H

ciclopentene ciclopentanolo

addizione di H2O

C CH

H

H

HHCl+ H C

H

H

C

H

Cl

H

etene cloroetano

addizione di HCl

H

H H

H

H

H

H

HH

+

H

HH

HH

H H

Cl

H+

Cl-

orbitale pz vuoto

carbocatione

Il Meccanismo della Addizione Elettrofila

C C C C C C

H+

+

H

H+ Cl-

ClHCl-

lenta veloce

H

H

H

HH

H

H

H

H

HH

H

Meccanismo della reazione di Addizione ElettrofilaAddizione di H2O catalizzata da acidi

C C

H+

H

H

H

H

O

HH

H+ +

H

C Clenta H

HH

H+

C CH

veloceH

H

H

H

OHH +O

HH

H2O è un nucleofiloe non può interagire

con l’orbitale H+ viene recuperato al termine

della reazione e può essere considerato un catalizzatore

C CH

H

H

H

H

OH

C CH

CH3

H

HBr

catione bromonio

Addizione elettrofila del Br2 al propene

1)

C C

Br

CH3Br

HH

H

Br

+

Br

C CH CH3

HH

+

Br

C CH CH3

HH

Br

2)

-

-

+

C CH

CH3

H

HHCl+

Addizione di HCl a un alchene asimmetrico

propene H C

H

H

C

H

CH3

Cl1-cloropropano

H C

H

H

C

H

CH3

Cl2-cloropropano

C CH

CH3

H

HH++

H C

H

H

C

H

CH3+

carbocatione secondario

H

H C

H

C

H

CH3+

carbocatione primario

A)

Regiospecificitàdell’addizione elettrofila

carbocatione secondario

B)+

H C

H

H

C

H

CH3 + Cl-

2-cloropropano

H C

H

H

C

H

CH3

Cl

primario secondario terziario

Stabilità dei carbocationi

C

H

H

H

C

R

H

H

C

CH3

H3C

H

C

CH3

CH3

H3C

metilico

C C

C

H

CH

H

H

H

H

HCl

C

C CH

HH

CH

H H

H Cl

C

H

H

C C

C

H

Cl

H

HHH

Addizione elettrofila ai dieni coniugati

Addizione 1,2

Addizione 1,4

CH

C CH

HH

C

H

HH

+C

HC

H

HH

HC

H

HC+

carbocatione allilico

C CH

C

H

H CH

HH

H+

CH

C CH

HH

C

H

HH

+C

HC

H

HH

HC

H

HC+

carbocatione allilico

C l- C l-

C CH

H

C

H

H

HH

CH

Cl

Addizione 1,2

CH

CH

HH

HC C

HCl

H

Addizione 1,4

Polimerizzazione radicalica dei dieni coniugati

C CCC

H

HH H

HCH3

R

C CCC

H

HH H

HCH3

R CH2 C CH

CH3

CH2 CH2C CH

CH3

CH2

Ozonuri

O

O OHH

R R

CC

molozonuro ozonuro

2H2O

H2O2

RC

OH

OH2

H H2O

gem-diolo aldeide

Reazione di formazione

Reazione di idrolisi

C CR

HH

R O3C C

RR

HHO O

O

O

O OHH

R R

CC

O

O OHH

R R

CC R CH

O

Anche gli Alchini danno reazioni di Addizione Elettrofila

C C CH3H Br Br C CBrH

Br CH3

C CBrH

Br CH3

C CBr

Br

H

Br

BrBr BrCH3

Addizione di bromo al propino

C C CH3H + H20H+

propanone

Addizione di H2O

CCH3

O

H3C

CCH

H

CH3

+

O H

H

CCH

H

CH3

OH2+

enolo protonato

+

CCH

H

CH3

OH2

CCH

H

CH3

O H

+ H+

enolo

propanonepropanone

C C CH3HH+

CCH

H

CH3

+

CCH

H

CH3

O H

CCH3

O

H3C