Επτάνιο

Από testwiki
Μετάβαση στην πλοήγηση Πήδηση στην αναζήτηση

Πρότυπο:Πληροφορίες χημικής ένωσης

Το επτάνιο[1] είναι ένα αλκάνιο, δηλαδή άκυκλος κορεσμένος υδρογονάνθρακας, μοριακό τύπο C7H16 και ημισυντακτικό τύπο CH3(CH2)5CH3. Το επτάνιο έχει εξ' ορισμού βαθμό οκτανίου μηδέν (0).

Ονοματολογία

Η ονομασία «επτάνιο» προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα, το πρόθεμα «επτ-» δηλώνει την παρουσία επτά (7) ατόμων άνθρακα ανά μόριο της ένωσης, το ενδιάμεσο «-αν-» δείχνει την παρουσία μόνο απλών δεσμών μεταξύ ατόμων άνθρακα στο μόριο και η κατάληξη «-ιο» φανερώνει ότι δεν περιέχει χαρακτηριστικές ομάδες, δηλαδή ότι είναι υδρογονάνθρακας.

Δομή

Το μόριό του αποτελείται από επτά (7) άτομα άνθρακα (δύο (2) πρωτοταγή[2] και πέντε (5) δευτεροταγή[3]) και δεκαέξι (16) άτομα υδρογόνου.

Δεσμοί[4]
Δεσμός τύπος δεσμού ηλεκτρονική δομή Μήκος δεσμού Ιονισμός
C-H σ 2sp3-1s 109 pm 3% C- H+
C-C σ 2sp3-2sp3 154 pm
Κατανομή φορτίων
σε ουδέτερο μόριο
C#1,#7 -0,09
C#2-#6 -0,06
H +0,03

Παραγωγή

Απομόνωση από φυσικές και βιομηχανικές πηγές

  1. Απομονώνεται από το πετρέλαιο.
  2. Απομονώνεται από μίγματα που προκύπτουν από πυρόλυση βαρύτερων προϊόντων διύλισης πετρελαίου ή πολυμερών υδρογονανθράκων.

Παρασκευή με αντιδράσεις σύνθεσης: Από πρώτες ύλες με μικρότερη ανθρακική αλυσίδα

1. Από κατάλληλα ζεύγη αλκυλαλογονιδίου - αλκυλολιθίου:

1. Ζεύγος προπυλαλογονιδίου - βουτυλολιθίου ή προπυλολιθίου - βουτυλαλογονιδίου:

CH3CH2CH2CH2X+2Li|Et2O|CH3CH2CH2CH2Li+LiX
CH3CH2CH2X+CH3CH2CH2CH2LiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+LiX
ή
CH3CH2CH2X+2Li|Et2O|CH3CH2CH2Li+LiX
CH3CH2CH2CH2X+CH3CH2CH2LiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+LiX

2. Ζεύγος αιθυλαλογονιδίου - πεντυλολιθίου ή αιθυλολιθίου - πεντυλαλογονιδίου:

CH3CH2CH2CH2CH2X+2Li|Et2O|CH3CH2CH2CH2CH2Li+LiX
CH3CH2X+CH3CH2CH2CH2CH2LiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+LiX
ή
CH3CH2X+2Li|Et2O|CH3CH2Li+LiX
CH3CH2CH2CH2CH2X+CH3CH2LiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+LiX

3. Ζεύγος μεθυλαλογονιδίου - εξυλολιθίου ή μεθυλολιθίου - εξυλαλογονιδίου:

CH3CH2CH2CH2CH2CH2X+2Li|Et2O|CH3CH2CH2CH2CH2CH2Li+LiX
CH3X+CH3CH2CH2CH2CH2CH2LiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+LiX
ή
CH3X+2Li|Et2O|CH32Li+LiX
CH3CH2CH2CH2CH2CH2X+CH3LiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+LiX

2. Οι αντίστοιχες αντιδράσεις Wurtz είναι γενικά ασύμφορες γιατί παράγουν μίγματα με παραπροϊόντα. Π.χ.:[5]:

CH3X+CH3CH2CH2CH2CH2CH2X+6NaCH3CH3+CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3+6NaX

  • Τα προϊόντα αυτά διαχωρίζονται σχετικά εύκολα: Το βαρύτερο, το δωδεκάνιο είναι υγρό (σ.ζ.: 216,2 °C

 °C) στις ΣΣ[6] Το ζητούμενο (εδώ) επττάνιο είναι επίσης υγρό, αλλά πολύ πιο πτητικό (98,42&degC) και το αιθάνιο είναι αέριο (σ.ζ.: -88,6 °C).

Παρασκευή με αντιδράσεις χωρίς αλλαγή ανθρακικής αλυσίδας

1. Αναγωγή κατάλληλων αλκυλαλογονιδίων:

1. Με αναγωγή από «υδρογόνο εν τω γεννάσθαι», δηλαδή μέταλλο + οξύ[7]:

CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2X+Zn+HXCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+ZnX2
ή
CH3CH2CH2CH2CH2CHXCH3+Zn+HXCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+ZnX2
ή
CH3CH2CH2CH2CHXCH2CH3+Zn+HXCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+ZnX2
ή
CH3CH2CH2CHXCH2CH2CH3+Zn+HXCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+ZnX2

2. Με αναγωγή από LiAlH4 ή NaBH4[8]:

4CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2X+LiAlH44CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+AlX3+LiX
ή
4CH3CH2CH2CH2CH2CHXCH3+LiAlH44CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+AlX3+LiX
ή
4CH3CH2CH2CH2CHXCH2CH3+LiAlH44CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+AlX3+LiX
ή
4CH3CH2CH2CHXCH2CH2CH3+LiAlH44CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+AlX3+LiX

3 Με αναγωγή αντίστοιχων αλκυλιωδιδίων από HI:

CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2I+HICH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+I2
ή
CH3CH2CH2CH2CH2CHICH3+HICH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+I2
ή
CH3CH2CH2CH2CHICH2CH3+HICH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+I2
ή
CH3CH2CH2CHICH2CH3+HICH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+I2

4 Με αναγωγή από μέταλλα και στη συνέχεια υδρόλυση των παραγόμενων οργανομεταλλικών ενώσεων:
1. Με χρήση Li:

CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2X+2Li|Et2O|CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2Li+LiX[9]
CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2Li+H2OCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+LiOH
ή
CH3CH2CH2CH2CH2CHXCH3+2Li|Et2O|CH3CH2CH2CH2CH2CHLiCH3i+LiX
CH3CH2CH2CH2CH2CHLiCH3+H2OCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+LiOH
ή
CH3CH2CH2CH2CHXCH2CH3+2Li|Et2O|CH3CH2CH2CH2CHLiCH2CH3i+LiX
CH3CH2CH2CH2CHLiCH2CH3+H2OCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+LiOH
ή
CH3CH2CH2CHXCH2CH2CH3+2Li|Et2O|CH3CH2CH2CHLiCH2CH2CH3i+LiX
CH3CH2CH2CHLiCH2CH2CH3+H2OCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+LiOH

2. Με χρήση Mg[10]:

CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2X+Mg|Et2O|CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2MgX[11]
CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2MgX+H2OCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+Mg(OH)X
ή
CH3CH2CH2CH2CH2CHXCH3+Mg|Et2O|CH3CH2CH2CH2CH2CH(MgX)CH3
CH3CH2CH2CH2CH2CH(MgX)CH3+H2OCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+Mg(OH)X
ή
CH3CH2CH2CH2CHXCH2CH3+Mg|Et2O|CH3CH2CH2CH2CH(MgX)CH2CH3
CH3CH2CH2CH(MgX)CH2CH3+H2OCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+Mg(OH)X
ή
CH3CH2CH2CHXCH2CH2CH3+Mg|Et2O|CH3CH2CH2CH(MgX)CH2CH2CH3
CH3CH2CH(MgX)CH2CH2CH3+H2OCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+Mg(OH)X

2. Με καταλυτική υδρογόνωση κατάλληλων ακόρεστων αλειφατικών υδρογονανθράκων[12][13]:

1. Επτενίων:

CH3CH2CH2CH2CH2CH=CH2+H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH3CH2CH2CH2CH=CHCH3+H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH3CH2CH2CH=CHCH2CH3+H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3

2. Επταδιενίων:

CH3CH2CH2CH2CH=C=CH2+2H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH3CH2CH2CH=CHCH=CH2+2H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH3CH2CH=CHCH2CH=CH2+2H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH3C=CHCH2CH2CH=CH2+2H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH2=CHCH2CH2CH2CH=CH2+2H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH3CH2CH2CH=C=CHCH3+2H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH3CH2CH=CHCH=CHCH3+2H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH3CH=CHCH2CH=CHCH3+2H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH3CH2CH=C=CHCH2CH3+2H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3

3. Επτινίων:

CH3CH2CH2CH2CH2CCH+2H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH3CH2CH2CH2CCH3+2H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH3CH2CH2CCH2CH3+2H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3

4. Επτατριενίων:

CH3CH2CH2CH=C=C=CH2+3H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH3CH2CH=CHCH=C=CH2+3H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH3CH=CHCH2CH=C=CH2+3H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH2=CHCH2CH2CH=C=CH2+3H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH3CH2CH=C=CHCH=CH2+3H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH3CH=CHCH=CHCH=CH2+3H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH2=CHCH2CH=CHCH=CH2+3H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH3CH2CH=C=C=CHCH3+3H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH3CH=CHCH=C=CHCH3+3H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH2=CHCH2CH=C=CHCH3+3H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3

5. Επτενίνιων:

CH3CH2CH2CCCH=CH2+3H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH3CH2CCCH2CH=CH2+3H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH3CCCH2CH2CH=CH2+2H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
HCCCH2CH2CH2CH=CH2+2H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH3CH2CCCH=CHCH3+3H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH3CCCH2CH=CHCH3+3H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
HCCCH2CH2CH=CHCH3+3H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH3CH2CH2CH=CHCCH+3H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH3CCCH=CHCH2CH3+3H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
HCCCH2CH=CHCH2CH3+3H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3

6.Επτατετραένιων:

CH3CH2CH=C=C=C=CH2+4H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH3CH=CHCH=C=C=CH2+4H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH2=CHCH2CH=C=C=CH2+4H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH3CH=C=CHCH=C=CH2+4H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH2=CHCH=CHCH=C=CH2+4H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH2=C=CHCH2CH=C=CH2+4H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH3CH=C=C=CHCH=CH2+4H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH2=CHCH=C=CHCH=CH2+4H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3

7.Επταδιενίνιων:

CH3CH2CCCH=C=CH2+4H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH3CCCH2CH=C=CH2+4H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
HCCCH2CH2CH=C=CH2+4H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH3CCCH=CHCH=CH2+4H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
HCCCH2CH=CHCH=CH2+4H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
HCCCH=CHCH2CH=CH2+4H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH3CCCH=C=CHCH3+4H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
HCCCH2CH=C=CHCH3+4H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
HCCCH=CHCH=CHCH3+4H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH3CH2CH=C=CHCCH+4H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3

8. Επταδιινίων:

CH3CH2CH2CCCCH+4H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH3CH2CCCH2CCH+4H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH3CCCH2CH2CCH+4H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
HCCCH2CH2CH2CCH+4H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH3CH2CCCCCH3+4H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH3CCCH2CCCH3+4H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3

9. Επταπενταένιων:

CH3CH=C=C=C=C=CH2+5H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH2=CHCH=C=C=C=CH2+5H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH2=C=CHCH=C=C=CH2+5H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3

10. Επτατριενίνιων:

CH3CCCH=C=C=CH2+5H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
HCCCH2CH=C=C=CH2+5H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
HCCCH=CHCH=C=CH2+5H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
HCCCH=C=CCH=CH2+5H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
HCCCH=C=C=CHCH3+5H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3

11. Επταενδιίνιων:

CH3CCCCCH=CH2+5H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
HCCCH2CCCH=CH2+5H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
CH3CCCH=CHCCH+5H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
HCCCH2CH=CHCCH+5H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3

12. Επτατριίνιων:

CH3CCCCCCH+6H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
ή
HCCCH2CCCCH+6H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3

13. Επταεξαένιων:

CH2=C=C=C=C=C=CH2+7H2NiCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3

4. Με αναγωγή επτανάλης- Αντίδραση Wolf-Kishner[14]:

CH3CH2CH2CH2CH2CH2CHO+NH2NH2KOHCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+N2+H2O

5. Με αναγωγή επτανόνης-2 ή επτανόνης-3 ή επτανόνης-4 - Αντίδραση Clemmensen[15]:

CH3CH2CH2CH2CH2COCH3+2Zn+2HClCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+ZnCl2+ZnO
ή
CH3CH2CH2CH2COCH2CH3+2Zn+2HClCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+ZnCl2+ZnO
ή
CH3CH2CH2COCH2CH2CH3+2Zn+2HClCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+ZnCl2+ZnO

Παρασκευή με αντιδράσεις αποσύνθεσης με μείωση του μήκους της ανθρακικής αλυσίδας

[16]:

CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2COOH+NaOHCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COONa+H2O4CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+NaHCO3CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+NaOH+CO2
ή
CH3CH2CH2CH2CH2CH(CH3)COOH+NaOHCH3CH2CH2CH2CH2CH(CH3)COONa+H2O4CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+NaHCO3CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+NaOH+CO2 ή
CH3CH2CH2CH2CH(CH2CH3)COOH+NaOHCH3CH2CH2CH2CH(CH2CH3)COONa+H2O4CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+NaHCO3CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+NaOH+CO2 ή
CH3CH2CH2CH(CH2CH2CH3)COOH+NaOHCH3CH2CH2CH(CH2CH2CH3)COONa+H2O4CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+NaHCO3CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+NaOH+CO2

Φυσικές ιδιότητες και ισομερή

Το επτάνιο έχει τα ακόλουθα οκτώ (8) [δέκα (10) αν μετρηθούν και τα εναντιομερή] ισομερή:

  1. CH3(CH2)3CH(CH3)2: 2-μεθυλεξάνιο ή ισοεπτάνιο.
  2. CH3(CH2)2*CH(CH3)CH2CH3: R,S-3-μεθυλεξάνιο.
  3. (CH3)3C(CH2)2CH3: 2,2-διμεθυλοπεντάνιο ή νεοεπτάνιο.
  4. (CH3)2*CH(CH3)CH2CH3: R,S-2,3-διμεθυλοπεντάνιο.
  5. (CH3)2CΗCH2CΗ(CH3)2: 2,4-διμεθυλοπεντάνιο.
  6. (CH3CH2)2C(CH3)2: 3,3-διμεθυλοπεντάνιο.
  7. (CH3CH2)3CH: αιθυλοπεντάνιο.
  8. (CH3)3CCH(CH3)2: τριμεθυλοβουτάνιο ή τριπτάνιο.

Τα ισομερή αυτά παρόλο που έχουν ίδιο χημικό τύπο και μοριακό βάρος, έχουν διαφορετικές δομές και διαφορετικές ιδιότητες.

Συντακτικός τύπος
Δομή
Όνομα IUPAC
(ελληνική μορφή)
Όνομα
Μοριακό
Βάρος
Σημείο ζέσεως
(°C, 1 atm)
κ-επτάνιο
επτάνιο
100,21 98,42
2-μεθυλεξάνιο
ισοεπτάνιο
100,21 90
3-μεθυλεξάνιο 100,21 90,7
2,2-διμεθυλοπεντάνιο
νεοεπτάνιο
100,21 77,9
2,3-διμεθυλοπεντάνιο 100,21 89,4
2,4-διμεθυλοπεντάνιο 100,21 80,5
3,3-διμεθυλοπεντάνιο 100,21 85,7
αιθυλοπεντάνιο 100,21 93,5
τριμεθυλοβουτάνιο
τριπτάνιο
100,21 81,7

Χημικές ιδιότητες

Οξείδωση

1. Όπως όλα τα αλκάνια, το n-επτάνιο με περίσσεια οξυγόνου καίγεται προς διοξείδιο του άνθρακα και νερό[17]:

C7H16+11O27CO2+8H2O+4828,44J

  • Αν και η αντίδραση είναι μια έντονα εξώθερμη δεν συμβαίνει σε μέτριες θερμοκρασίες, γιατί για την έναρξή της πρέπει να υπερπηδηθεί πρώτα το εμπόδιο της διάσπασης των δεσμών C-C[18], των δεσμών C-H[19] και των δεσμών (Ο=Ο)[20] του O2:

2. Παραγωγή υδραερίου:

C7H16+7H2O7001100oCNi7CO+15H2

3. Καταλυτική οξείδωση προς επτανάνη-2, επτανάνη-3 και επτανάνη-4:

C7H16+O2Cu25CH3CH2CH2CH2CH2COCH3+25CH3CH2CH2CH2COCH2CH3+15CH3CH2CH2COCH2CH2CH3+H2O

  • Είναι τα κύρια προϊόντα της καταλυτικής οξείδωσης του πεντανίου, αλλά παράγεται και μια μικρή ποσότητα επτανάλης.

Αλογόνωση[21]

CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+X2UVaCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2X+bCH3CH2CH2CH2CH2CHXCH3+cCH3CH2CH2CH2CHXCH2CH3+dCH3CH2CH2CHXCH2CH2CH3+HX

  • Δραστικότητα των X2: F2 > Cl2 > Br2 > Ι2.
  • όπου 0<a,b,c,d<1, a + b + c + d = 0, διαφέρουν ανάλογα με το αλογόνο:
    • Τα F και Cl είναι πιο δραστικά και λιγότερο εκλεκτικά. Η αναλογία των προπυλαλογονιδίων τους εξαρτάται κυρίως πό τη στατιστική αναλογία των προς αντικατάσταση ατόμων H. Ειδικά γοα το χλώριο θα έχουμε:
Δηλαδή το μίγμα που προκύπτει είναι: 13,7% 1-χλωρεπτάνιο, 34,5% 2-χλωρεπτάνιο, 34,5% 3-χλωρεπτάνιο και 17,3% 4-χλωρεπτάνιο.
  • Τα Br και I είναι πιο εκλεκτικά και λιγότερο δραστικά. Η αναλογία των πεντυλαλογονιδίων μεταβάλλεται προς όφελος των δευτεροταγών (αυτών που το αλογόνο συνδέεται με δευτεροταγές άτομο C, δηλαδή ατόμου C ενωμένου με 2 άλλα άτομα C) πεντυλοαλογονίδιων. Ειδικα για το βρώμιο θα έχουμε:
Δηλαδή το μίγμα που προκύπτει είναι: 0,7% 1-βρωμεπτάνιο, 39,8% 2-βρωμεπτάνιο, 39,8% 3-βρωμεπτάνιο και 32,7% 4-βρωμεπτάνιο.
Ανάλυση του μηχανισμού της χλωρίωσης του CH3(CH2)5CH3:
1. Έναρξη: Παράγονται ελεύθερες ρίζες.

Cl2UV2Cl239kJ

  • Η απαιτούμενη ενέργεια προέρχεται από το υπεριώδες φως (UV) ή θερμότητα (Δ).
2. Διάδοση: Καταναλώνονται οι παλιές ελεύθερες ρίζες, σχηματίζοντας νέες.

CH3(CH2)5CH3+Cl0,14CH3(CH2)5CH2+0,35CH3CH2CH2CH2CH2CHCH3+0,35CH3CH2CH2CH2CHCH2CH3+0,35CH3CH2CH2CHCH2CH2CH3+HCl+14kJ [22]
CH3CH2CH2CH2CH2CHCH3+Cl2CH3CH2CH2CH2CH2CHClCH3+Cl+100kJ
CH3CH2CH2CH2CHCH2CH3+Cl2CH3CH2CH2CH2CHClCH2CH3+Cl+100kJ
CH3CH2CH2CHCH2CH2CH3+Cl2CH3CH2CH2CHClCH2CH2CH3+Cl+100kJ

3. Τερματισμός: Καταναλώνονται μεταξύ τους οι ελεύθερες ρίζες, κατά τη στατιστικά σπάνια περίπτωση της συνάντησής τους.

2ClCl2+239kJ
CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2+ClCH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2Cl+339kJ
CH3CH2CH2CH2CH2CHCH3+ClCH3CH2CH2CH2CH2CHClCH3+339kJ
CH3CH2CH2CH2CHCH2CH3+ClCH3CH2CH2CH2CHClCH2CH3+339kJ
CH3CH2CH2CHCH2CH2CH3+ClCH3CH2CH2CHClCH2CH2CH3+339kJ
2CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3+347kJ
2CH3CH2CH2CH2CH2CHCH3CH3CH2CH2CH2CH2CH(CH3)CH(CH3)CH2CH2CH2CH2CH3+347kJ
2CH3CH2CH2CH2CHCH2CH3CH3CH2CH2CH2CH(CH2CH3)CH(CH2CH3)CH2CH2CH2CH3+347kJ
2CH3CH2CH2CHCH2CH2CH3CH3CH2CH2CH(CH2CH2CH3)CH(CH2CH2CH3)CH2CH2CH3+347kJ

  • Είναι όμως πρακτικά δύσκολο να σταματήσει η αντίδραση στην παραγωγή μονοαλογονοπαραγώγων.
    • Αν χρησιμοποιηθούν ισομοριακές ποσότητες CH3(CH2)5CH3 και Χ2 θα παραχθεί μίγμα όλων των X-παραγώγων του CH3(CH2)5CH3
    • Αν όμως χρησιμοποιηθει περίσσεια CH3(CH2)5CH3, τότε η απόδοση τωμ μονοπαραγώγων αυξάνεται πολύ, λόγω της αύξησης της στατιστική πιθανότητας συνάντισης CH3(CH2)5CH3 με X. σε σχέση με την πιθανότητα συνάντισης μονοπαραγώγου και X., που μπορεί να οδηγήσει στην παραγωγή των υπόλοιπων X-παραγώγων.

Παρεμβολή καρβενίων

  • Τα καρβένια (π.χ. [:CH2]) μπορούν παρεμβληθούν στους δεσμούς C-H. Π.χ. έχουμε[23]:

CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3+CH3Cl+KOH38CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3+14CH3CH2CH2CH2CH2CH(CH3)2+14CH3CH2CH2CH2CH(CH3)CH2CH3+18CH3CH2CH2CH(CH3)CH2CH2CH3+KCl+H2O

  • Η αντίδραση είναι ελάχιστα εκλεκτική και αυτό σημαίνει ότι κατά προσέγγιση έχουμε;
  1. Παρεμβολή στους έξι (6) δεσμούς CH2-H: 6
  2. Παρεμβολή στους τέσσερεις (4) δεσμούς 2-CH-H: 4
  3. Παρεμβολή στους τέσσερεις (4) δεσμούς 3-CH-H: 4
  4. Παρεμβολή στους δύο (2) δεσμούς 4-CH-H: 2

Προκύπτει επομένως μίγμα οκτανίου ~37,5%, 2-μεθυλοεπτανίου ~25%, 3-μεθυλοεπτάνιου ~25% και 4-μεθυλοεπτάνιου 12,5%.

Καταλυτική ισομερείωση

Το επτάνιο μπορεί να υποστεί καταλυτική ισομερείωση προς όλα τα ισομερή του:

CH3(CH2)5CH3AlCl3CH3(CH2)4CH(CH3)2AlCl3CH3(CH2)3CH(CH3)CH2CH3AlCl3CH3(CH2)2CH(CH3)(CH2)2CH3AlCl3
(CH3)3C(CH2)2CH3AlCl3(CH3)2CHCH(CH3)CH2CH3AlCl3
(CH3)2CHCH2CH(CH3)CH3AlCl3(CH3CH2)2C(CH3)2AlCl3(CH3CH2)3CHAlCl3(CH3)3CCH(CH3)2

Αναφορές και σημειώσεις

  1. Χρησιμοποιούνται συχνά τα προθέματα n- ή κ- για να επισημάνουν ότι αναφερόμαστε στο γραμμικό ισομερές.
  2. Άτομο C ενωμένο με ένα (1) άλλο άτομο C.
  3. Άτομο C ενωμένο με δύο (2) άλλα άτομα C.
  4. Τα δεδομένα προέρχονται εν μέρει από το «Table of periodic properties of thw Ellements», Sagrent-Welch Scientidic Company και Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, Σελ. 34.
  5. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.2.2β, R = CH3, R' = CH3CH2CH2CH2
  6. Συνηθισμένες συνθήκες: P = 1 atm, Τ = 25 °C.
  7. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.2.1β., με R = CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2 ή CH3CH2CH2CH2CH2CHCH3 ή CH3CH2CH2CH2CHCH2CH3 ή CH3CH2CH2CHCH2CH2CH3
  8. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, §6.2.1α., με R = CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2 ή CH3CH2CH2CH2CH2CHCH3 ή CH3CH2CH2CH2CHCH2CH3 ή CH3CH2CH2CHCH2CH2CH3
  9. όπου |Εt2Ο| : άνυδρος διαιθυλαιθέρας
  10. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.2.4α., με R = CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2 ή CH3CH2CH2CH2CH2CHCH3 ή CH3CH2CH2CH2CHCH2CH3 ή CH3CH2CH2CHCH2CH2CH3
  11. αντιδρασήριο Grignard
  12. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.2.5.
  13. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 158, §6.9.4α.
  14. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.7.6β.
  15. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.7.6α, R = CH3CH2CH2CH2, R' = CH3 ή R = CH3CH2CH2CH2, R' = CH3CH2 ή R = R' = CH3CH2CH2
  16. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.2.3α., με R = CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2 ή CH3CH2CH2CH2CH2CHCH3 ή CH3CH2CH2CH2CHCH2CH3 ή CH3CH2CH2CHCH2CH2CH3
  17. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.1, v = 7 και μετατροπή μονάδας ενέργειας σε kJ.
  18. ΔHC-C= +347 kJ/mol
  19. ΔHC-H = +415 kJ/mol
  20. ΔHO-O=+146 kJ/mol
  21. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 152, §6.7.1β., με R = CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2 ή CH3CH2CH2CH2CH2CHCH3 ή CH3CH2CH2CH2CHCH2CH3 ή CH3CH2CH2CHCH2CH2CH3
  22. καθοριστικό ταχύτητας
  23. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.3, R = CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2 ή CH3CH2CH2CH2CH2CHCH3 ή CH3CH2CH2CH2CHCH2CH3 ή CH3CH2CH2CHCH2CH2CH3

Πηγές

Πρότυπο:Υδρογονάνθρακες