Reaktionen Flashcards
(11 cards)
Radikalische Substitution
Startreaktion
Bei der Startreaktion wird das Halogenmolekül X2 homolytisch in zwei Halogenradikale gespalten.
Cl2 -> 2Cl•
Kettenreaktion
In der Kettenreaktion greift das Halogenradikal die Kohlenwasserstoffkette R–H an und geht eine Atombindung mit einem Wasserstoff-Atom ein. Die restliche Kohlenwasserstoffkette R wird dabei zu einem Alkylradikal.
Cl• + H-R -> Cl-H + R•
Das Alkylradikal greift nun ein weiteres Halogenmolekül an und spaltet es homolytisch. Das Radikal bindet mit einem Halogenatom und ein weiteres Halogenradikal entsteht.
R• + Cl2 -> R-Cl + Cl•
Abbruchreaktion
Treffen zwei Radikale aufeinander, gehen sie miteinander eine Atombindung ein. Dabei entstehen keine neuen Radikale.
R• + Cl• -> R-Cl
R• + R• -> R-R
Cl• + Cl• -> Cl2
Beispiel
Hier ist die Reaktion am Beispiel der Reaktion von Methan mit Chlor gezeigt:
CH4 + Cl2 -> CH3-Cl + HCl
Elektrophile Substitution
(zB von Brom)
- Aromaten (keine Addition), Substitution H-Atom (Säurekatalysiert oder FeBr3)
- umso leichter, je höher die Elektronendichte im Ring ist
- Elektronenziehende Substituenten erschweren elektrophile aromatische Subsitution (-I/-M)
- Iod/ Acetat als Abgangsgruppe
- Phenole bilden als Zwischenprodukt Pi-Komplex mesomeriestabilisiert)
Nucleophile Substitution
(Sn1/Sn2)
- Beim Sn1 Mechanismus verlässt Abgangsgruppe das Molekül:
-> Bildung Carbeniumion (+ positive Ladung)
-> Angriff Nucleophil
-> in protischen Lösungsmitteln
-> Tertiäre Substrate
- Sn2 Mechanismus erfordert Rückseitenangriff des Nucleophils (entgegengesetzte Seite zur Abgangsgruppe)
-> Racemisierung bei Chiralitätszentrenangriff
-> Iod/ Acetat als Abgangsgruppe
-> tertiäres Amin als Hilfsbase für Nebenprodukt
-> typisch Stickstoffatom (CN-)
-> in aprotischen Lösungsmitteln (zB Aceton)
-> Primäre Substrate
Elektrophile Addition
(zB von Brom)
- Addition von Brom als trans/cis-2-Buten liefert Enantiomere (chiral bei trans Konfiguration)
- olefinische Doppelbindung kann addieren (Alkene/Alkine) ≠ aromatisch
- H+ Ion als Elektrophil kann an Carbeniumion addiert werden (Katalysator/Säure)
-> Hydratisierung H an enolische Bindung -> Alkohol (bevorzugt sekundär)
Nucleophile Addition
(zB an Carbonylgruppe)
- Aktivierung einer Carbonylgruppe durch Säurekatalyse (H bindet an Enol, Oxocarbeniumion -> psoitive Ladung C-Atom)
- Addition primärer Amine an Aldehyd -> Imin + Wasser
- Addition sekundärer Amine -> Enamin
- Thiolgruppe an Aldehyd -> Thiolhabacetal
- Veresterung (säurekatalysiert)
- säurekatalysierte Esterhydrolyse, Verseifung (alkalische)
- Entstehung/ Hydrolyse von Carbonsäureamiden
Eliminierung (E1)
- Abgangsgruppe verlässt Molekül (analog Sn1) und Anwesenheit starker Base
-> Abspaltung H-Atom und Ausbildung Doppelbindung (ß- Eliminierung benachbartes C) - intermediär Isomerisierung möglich -> cis&trans
- säurekatalysierte Dehydratisierung auch
ß-Eliminierung
Eliminierung (E2)
- Übergangszustand: angreifendes Nucleophil vebindet sich mit dem Proton -> instabil
- Bildung Alken
- proportionale Reaktionsgeschindigkeit
- keine freie Drehbarkeit bei Isomerisierung
Unterschied Subsitution/ Eliminierung
- starkes Nu mit schwach basischen Eigenschaften -> nucleophile Substitution
- schwaches Nu mit stark basischen Eigenschaften-> Eliminierung
- E1 läuft bevorzugt ab, wenn das Alkan tertiär und das Lösungsmittel protisch, Base sterisch
anspruchsvoll und schwach ist - E2 läuft bevorzugt ab, wenn das Alkan primär, das Lösungsmittel aprotisch und die Base stark und sterisch wenig anspruchsvoll ist.
Elektrophil
= Elektronenpaarakzeptores (Lewis Säure)
- Kationen: H+, Li+, Al3+, Fe3+
- Kationische Reaktionsintermediate: NO+, NO2+, Br+, Cl+
- Neutrale Moleküle mit Elektronenlücke: BF3, AlCl3, FeBr3
- Neutrale Moleküle mit verminderter Elektronendichte in Pi Bindungen: SO3, CO2, Tetracyanoethen
- Nitrogruppe (NO2)
- Sigma gebundene Moleküle, die sich leicht heterolytisch spalten lassen: Br2, Cl2
- Carbonylgruppe steigert die Elektrophilie
- Protonenkatalyse erhöht die Elekrophilie
- Carbonylverbindug elektrophiler Charakter
-> Thioester > Lacton > Aldehyd > Keton
-> Protonen (Elektrophil) werden von Nucleophilen angegriffen
Nucleophil
= Elektronenpaardonatoren (Lewis Base)
- Neutrale Moleküle mit freiem Elektronenpaar: NH3, R-NH2, H2O, R-OH
- Neutrale Moleküle mit erhöhter Elektronendichte in Pi Bindungen: R-CH=CH-R, elektronenreiche Aromaten, CO
- Phenol starkes Nu
- Amine (v.a. sekundäre), an Aromaten> SO2
- COOH
- Alkohol (prim./ sek.)
- freie SH Gruppe
- CN Alkin & Cyanidion
- Doppelbindungen
- Alkan- Derivate
-> Reagieren mit einem Elektrophil in einer nucleophilen Substitution, Sn2 Mechanismus
- Basisches Milieu: OH- (starkes Nu) , Saures Milieu: H2O (schwaches Nu)
- Aktivierende Wirkung im Ring: OH-Gruppe -> wird bevorzugt elektrophil angegriffen
-> NH2 > prim./sek. OH - Desaktivierende Wirkung auf ein Nu = Verringern der Elektronendichte = Verringern der reaktivität gegenüber Elektrophilen: Fluor, Chlor, CO-R
-> Nucleophile werden Acyliert (mit Essigsäurechlorid zu Ester oder Amid)
Polyreaktionen
- Monomere -> Polymere
- Polysaccharide sind natürliche Polykondensationsprodukte
- synthetische Polymere sind z.B. Kunststoff
- Polymerisation: In jedem Schritt eine Doppelbindung gelöst, während eine neue C-C Doppelbindung entsteht
- erfordern ungesättigte Monomere und ein Startmolekül
- z.B. ein Radikal, radikal isch Polymerisatio mit Startreaktion, Kettenwachstum und Abbruchreaktion
- oder Elektrophil (z.B. Proton -> Zwischenprodukt Carbenium-Ion)
- Bei Polymerisation von Glucose sind C2 und C5 die Verbindungsatome - Polykondensation: Entsstehung aus difunktionellen Monomeren unter Abspaltung von H2O oder HCl (z.B. Polyester, Polyamide)
- Carbonsäurechlorid und Phosgen mit HCl Abspaltung
- Polyester aus Disäure und Dialkohol mit H2O Abspaltung
