32
SINTEZE I REAKCIJE OSNOVNIH KLASA ORGANSKIH JEDINJENJA 2. HALOGEN-ALKANI 7. DERIVATI BENZENA: SPECIFIČNE REAKCIJE AROMATIČNOG PRSTENA 8. KARBOKSILNE KISELINE I DERIVATI: -KISELINSKI HLORIDI -ANHIDRIDI -ESTRI -KARBOKSAMIDI -NITRILI 6. ALKINI 4. ALDEHIDI I KETONI 5. ALKENI 3. ALKOHOLI I ETRI 1. ALKANI 9. AMINI SVE REAKCIJE SU MEĐUSOBNO POVEZANE

SINTEZE I REAKCIJE OSNOVNIH KLASA ORGANSKIH ...chem.bg.ac.rs/~misai/ORGANSKA HEMIJA ZA FFH_2020/_001...SMESE ALKANA POZNATE KAO PETROL-ETRI, PARAFINSKA ULJA). FRAKCIJE NAFTE (PENTAN

  • Upload
    others

  • View
    7

  • Download
    1

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: SINTEZE I REAKCIJE OSNOVNIH KLASA ORGANSKIH ...chem.bg.ac.rs/~misai/ORGANSKA HEMIJA ZA FFH_2020/_001...SMESE ALKANA POZNATE KAO PETROL-ETRI, PARAFINSKA ULJA). FRAKCIJE NAFTE (PENTAN

SINTEZE I REAKCIJE OSNOVNIH KLASA ORGANSKIH JEDINJENJA

2. HALOGEN-ALKANI

7. DERIVATI BENZENA: SPECIFIČNE REAKCIJE AROMATIČNOG PRSTENA

8. KARBOKSILNE KISELINE I DERIVATI:-KISELINSKI HLORIDI-ANHIDRIDI-ESTRI-KARBOKSAMIDI-NITRILI

6. ALKINI

4. ALDEHIDI I KETONI

5. ALKENI

3. ALKOHOLI I ETRI

1. ALKANI

9. AMINI

SVE REAKCIJE SU

MEĐUSOBNO POVEZANE

Page 2: SINTEZE I REAKCIJE OSNOVNIH KLASA ORGANSKIH ...chem.bg.ac.rs/~misai/ORGANSKA HEMIJA ZA FFH_2020/_001...SMESE ALKANA POZNATE KAO PETROL-ETRI, PARAFINSKA ULJA). FRAKCIJE NAFTE (PENTAN

REAKCIJE ALKANA

Page 3: SINTEZE I REAKCIJE OSNOVNIH KLASA ORGANSKIH ...chem.bg.ac.rs/~misai/ORGANSKA HEMIJA ZA FFH_2020/_001...SMESE ALKANA POZNATE KAO PETROL-ETRI, PARAFINSKA ULJA). FRAKCIJE NAFTE (PENTAN

ALKANI SU JEDINJENJA BEZ FUNKCIONALNIH GRUPA -NE POSTOJI DEO MOLEKULA KOJI POKAZUJE

SPECIFIČNU REAKTIVNOST.

-NAPROTIV, SVI DELOVI MOLEKULA ALKANA (SVE C-H I C-C VEZE) REAGUJU SLIČNO, NPR. PRI

HALOGENOVANJU ILI OKSIDACIJI (SAGOREVANJU).

GLAVNI PRIRODNI IZVORI ALKANA:

1. PRIRODNI GAS (NIŽI ALKANI KOJI SU GASOVITI PRI OBIČNOM PRITISKU I TEMPERATURI): SASTOJI SE

UGLAVNOM OD SMESE METANA, CH ; ETANA ,C H ; PROPANA,C H I BUTANA,C H .(U MANJOJ MERI SARŽI I 4 2 6 3 8 4 10

DRUGE UGLJOVODONIKE, POSEBNO ALKENE, KAO I DRUGA ORGANSKA JEDINJENJA)

2. NAFTA - TEČNA SMESA RAZLIČITIH ORGANSKIH JEDINJENJA KOJA POSEBNO SARŽI VIŠE ALKANE (SA

VEĆIM BROJEM C ATOMA), DRUGE UGLJOVODONIKE (ALKENE, AROMATIČNE UGLJOVODONIKE) KAO I DRUGA

ORGANSKA JEDINJENJA.

-PRIRODNI GAS I NAFTA IMAJU BIOGENO POREKLO. POSTAJU TRANSFORMACIJOM BIOLOŠKOG MATERIJALA

(BILJKE, ŽIVOTINJE) POD SPECIFIČNIM USLOVIMA (PRITISAK, TEMPERATURA, ODSUSTVO KISEONIKA) U

GEOLOŠKIM SLOJEVIMA NA DUBINI OD VIŠE KILOMETARA. PROCES JE VEOMA SPOR I TRAJE MILIONIMA

GODINA.

- ORGANSKA JEDINJENJA POSTAJU I RAZLIČITIM NE-BIOGENIM PROCESIMA. JEDNOSTAVNA JEDINJENJA,

KAO CO , CO, H O i H REAGUJU POD DEJSTVOM TOPLOTE, PRITISKA I/ILI UV ZRAČENJA PRI ČEMU POSTAJU 2 2 2

SMESE ORGANSKIH JEDINJENJA. METAN SE ČESTO JAVLJA U GASOVIMA VULKANSKOG POREKLA.

Page 4: SINTEZE I REAKCIJE OSNOVNIH KLASA ORGANSKIH ...chem.bg.ac.rs/~misai/ORGANSKA HEMIJA ZA FFH_2020/_001...SMESE ALKANA POZNATE KAO PETROL-ETRI, PARAFINSKA ULJA). FRAKCIJE NAFTE (PENTAN

MORA I JEZERA UGLJOVODONIKA (METAN, ETAN, PROPAN....) NA TITANU

FOTOGRAFIJA TITANA U VIDLJIVOMI BLISKOM INFRACRVENOM SPEKTRALNOMPODRUČJU.U GORNJEM LEVOM UGLU UOČAVAJU SEMORA I JEZERA U REGIONU SEVERNOG

oPOLA (t~ -180 C).(SONDA CASSINI, NASA).

KOMPOZITNA RADARSKA SLIKA TITANA (REGION

SEVERNOG POLA). MORA, JEZERA I REKE (PLAVO)

TEČNIH UGLJOVODONIKA I TEČNOG AZOTA. (BOJE SU

DODATE KOMPJUTERSKI, " )False-colors" .

Page 5: SINTEZE I REAKCIJE OSNOVNIH KLASA ORGANSKIH ...chem.bg.ac.rs/~misai/ORGANSKA HEMIJA ZA FFH_2020/_001...SMESE ALKANA POZNATE KAO PETROL-ETRI, PARAFINSKA ULJA). FRAKCIJE NAFTE (PENTAN

PRIMENA PRIRODNOG GASA I NAFTE:

-PRIRODNI GAS SE NEPOSREDNO (ILI UZ MINIMALNO PREČIŠĆAVANJE) KORISTI KAO GORIVO;

-TAKOĐE SE KORISTI I KAO SIROVINA U HEMIJSKOJ INDUSTRIJI, POSEBNO ZA DOBIJANJE NIŽIH HLOR-

I BROM-ALKANA

-SIROVA NAFTA SE UOBIČAJENO NE KORISTI KAO TAKVA, VEĆ SE RAFINIRA DESTILACIJOM A TAKOĐE

I EKSTENZIVNO HEMIJSKI MODIFIKUJE PROCESIMA KOJI SU U PETROHEMIJI POZNATI KAO

KREKOVANJE I REFORMING.

o-NA OVAJ NAČIN POSTAJU RAZLIČITE VRSTE TEČNIH GORIVA NIŽE TAČKE KLJUČANJA <~ 100 C

(BENZINI), KAO I BROJNIE FRAKCIJE VIŠE TAČKE KLJUČANJA (MAZUT, BITUMEN, ASFALT I DR.)

-VIŠE FRAKCIJE SE TAKOĐE KORISTE KAO GORIVA (NPR. DIZEL) ALI I U GRAĐEVINSKOJ INDUSTRIJI

(BITUMEN, ASFALT I DR.), MAŠINSKOJ INDUSTRIJI (NPR. ULJA ZA PODMAZIVANJE), KAO RASTVARAČI U

HEMIJSKOJ INDUSTRIJI (PENTAN, HEKSAN, HEPTAN, MEDICINSKI BENZIN).

SMESE ALKANA POZNATE KAO PETROL-ETRI, PARAFINSKA ULJA).

FRAKCIJE NAFTE (PENTAN ITD., TAKOĐE SE KORISTE I KAO SIROVINE U HEMIJSKOJ INDUSTRIJI,

POSEBNO ZA DOBIJANJE VIŠIH HLOR- I BROM-ALKANA

Page 6: SINTEZE I REAKCIJE OSNOVNIH KLASA ORGANSKIH ...chem.bg.ac.rs/~misai/ORGANSKA HEMIJA ZA FFH_2020/_001...SMESE ALKANA POZNATE KAO PETROL-ETRI, PARAFINSKA ULJA). FRAKCIJE NAFTE (PENTAN

HEMIJSKE OSOBINE ALKANA

-IAKO NEMAJU FUNKCIONALNIH GRUPA, ALKANI VRLO LAKO I SPONTANO PODLEŽU JEDNOJ HEMIJSKOJ

REAKCIJI - OKSIDACIJI TJ. SAGOREVANJU.

IAKO SU IZUZETNO ZNAČAJNI KAO GORIVA, OKSIDACIJE ALKANA SE NE MOGU IZVODITI SELEKTIVNO (UZ

REĐE IZUZETKE).

-UKOLIKO IMA DOVOLJNO KISEONIKA, CEO MOLEKUL SPONTANO IZGORI (SHEMA DOLE, PRIMER METANA),

PRI ČEMU POSTAJU SAMO VODA I UGLJEN-DIOKSID, A OSLOBAĐA SE VELIKA KOLIČINA ENERGIJE

(TOPLOTA, SVETLOST).

-UKOLIKO NEMA DOVOLJNO KISEONIKA, POSTAJU SLOŽENE SMESE, KOJE UKLJUČUJU UGLJEN-MONOKSID

(C=O), ORGANSKA JEDINJENJA RAZLIČITE STRUKTURE, KAO I ELEMENTARNI UGLJENIK (ČAĐ, GAR)

-U SVAKOM SLUČAJU, OKSIDACIJA ALKANA SE NE MOŽE, (ILI VEOMA RETKO), PRIMENJIVATI U HEMIJSKOJ

INDUSTRIJI ZA SELEKTIVNU FUNKCIONALIZACIJU ALKANA, PRI ČEMU BI (HIPOTETIČNO) POSTAJALA DRUGA

JEDINJENJA KAO NPR. ALKOHOLI, KARBOKSILNE KISELINE ITD.

H C

H

H

H O O O C O OHH

+ +2 4 2 4

Page 7: SINTEZE I REAKCIJE OSNOVNIH KLASA ORGANSKIH ...chem.bg.ac.rs/~misai/ORGANSKA HEMIJA ZA FFH_2020/_001...SMESE ALKANA POZNATE KAO PETROL-ETRI, PARAFINSKA ULJA). FRAKCIJE NAFTE (PENTAN

-DA BI SE KAO SIROVINE (REAKTANTI) KORISTILI U HEMIJSKOJ INDUSTRIJI, ALKANI SE TIPIČNO

FUNKCIONALIZUJU NA DRUGE NAČINE - NAPRIMER KONVERZIJOM U HALOGEN-ALKANE, POSEBNO HLOR-

ALKANE I BROM-ALKANE.

-OVE REAKCIJE IZVODE SE DEJSTVOM ELEMENTARNOG HALOGENA (Cl , Br ) NA ALKAN, POD 2 2

DEJSTVOM, ULTRA-LJUBIČASTOG ZRAČENJA (UV).

-ULOGA UV ZRAČENJA JESTE DA INICIRA POSTAJANJE SLOBODNIH RADIKALA, A CEO PROCES SE

OZNAČAVA KAO SLOBODNO-RADIKALSKA SUPSTITUCIJA.

-SLOBODNO-RADIKALSKA SUPSTITUCIA PREDSTAVLJA ZAMENU POJEDINIH C-H VEZA HALOGENOM,

TAKO DA POSTAJU NOVE C-Cl ILI C-Br VEZE. (TAKOĐE DOLAZI I DO RASKIDANJA C-C VEZA).

-SLOBODNO-RADIKALSKA SUPSTITUCIJE UVEK UKLJUČUJU HOMOLITIČKO CEPANJE VEZE IZMEĐU DVA

ATOMA, PRI ČEMU POSTAJU ELEKTRO-NEUTRALNE, ALI TERMODINAMIČKI NESTABILNE VRSTE, POZNATE

KAO SLOBODNI RADIKALI.

- OSNOVNA OSOBINA SLOBODNIH RADIKALA JESTE DA POSEDUJU 1 NESPARENI ELEKTRON, TJ.

POLU-POPUNJENU ORBITALU.

Page 8: SINTEZE I REAKCIJE OSNOVNIH KLASA ORGANSKIH ...chem.bg.ac.rs/~misai/ORGANSKA HEMIJA ZA FFH_2020/_001...SMESE ALKANA POZNATE KAO PETROL-ETRI, PARAFINSKA ULJA). FRAKCIJE NAFTE (PENTAN

-HOMOLITIČKO CEPANJE KOVALENTNIE VEZE OBIČNO SE JAVLJA KADA DVA ATOMA KOJA ČINE VEZU

IMAJU SLIČNU ELEKTRONEGATIVNOST, TJ. KADA KOVALENTNA VEZA NIJE IZRAZITO POLARIZOVANA.

PREMA PAULING-u, TO JE SLUČAJ AKO JE RAZLIKA U ELEKTRONEGATIVNOSTI DVA ATOMA KOJA ČINE VEZU

~<0,3 (NA PAULING-ovoj SKALI ELEKTRONEGATIVNOSTI). U TOJ KATEGORIJI NALAZE SE, PORED

MOLEKULA HALOGENA (Cl , Br ) PRE SVEGA ALKANI. 2 2

ENERGIJA KOJU JE POTREBNO ULOŽITI ZA HOMOLITIČKU DISOCIJACIJU POJEDINIH X-H VEZA

kcal/mol

ENERGIJA KOJA SE OSLOBAĐA PRI HETEROLITIČKOJ DISOCIJACIJU VEZA U HALOGENO-VODONICIMA

kcal/mol

H H H H

H F

H Cl

H Br

H I

H

H

H

H

F

Cl

Br

I

H OH H OH

H NH2 H NH

2

+

+

+

+

+

+

+

104

135

103

87

71

119

107

H F +H F

H Cl +H Cl

H Br +H Br

H I +H I

+(gas) (hidrat) (hidrat)

H O2

H O2

+(gas) (hidrat) (hidrat)

H O2

+(gas) (hidrat) (hidrat)

H O2

+(gas) (hidrat) (hidrat)

EGZOTERMNO

EGZOTERMNO

TOPLOTA SE VEZUJE -REAKCIJA JE ENDOTERMNA TOPLOTA SE OSLOBAĐA -

REAKCIJA JE EGZTEMNA

EGZOTERMNO

EGZOTERMNO

Page 9: SINTEZE I REAKCIJE OSNOVNIH KLASA ORGANSKIH ...chem.bg.ac.rs/~misai/ORGANSKA HEMIJA ZA FFH_2020/_001...SMESE ALKANA POZNATE KAO PETROL-ETRI, PARAFINSKA ULJA). FRAKCIJE NAFTE (PENTAN

CH3 CH3

CH C3H2

CH3

CH C3H2

CH2

CH3

CH3

CCH3

CH3

CH3

CH3

CCH3

CH3

CH3 CH3

CH3 CH2CH3

CH C3H2

CH2CH3

CH C3H2

CH2

CH3CH3 CH

2CH3 CH

2

CH3

CH C3

CH3

CH3

C

CH3

CH3

CH3

CH3

CCH3

CH3

CH3

C CH3

CH3

+

+

+

+

+

+ 72

84

82

87

86

90

NEKI PRIMERI HOMOLITIČKE DISOCIJACIJE C-H VEZA (A) i , C-C VEZA, (B) kcal/mol

CH3 H

CH3 CH2CH3 CH

3

CH C3H2

CH3

CH C3H2

CH2

CH C3 HCH3

CH C3H2

CH3

CH3

CHCH3

CH3

CH3

CCH3

CH3

H

H

H

H

+

+

+

+

+

105

98

98

94.5

93

(A) DISOCIJACIJE C-H VEZA (B) DISOCIJACIJE C-C VEZA

Page 10: SINTEZE I REAKCIJE OSNOVNIH KLASA ORGANSKIH ...chem.bg.ac.rs/~misai/ORGANSKA HEMIJA ZA FFH_2020/_001...SMESE ALKANA POZNATE KAO PETROL-ETRI, PARAFINSKA ULJA). FRAKCIJE NAFTE (PENTAN

CH3

CH2CH C

3H

2

H

CH3

CH

CH3

HCH3

CH

CH3

H

H

HCH3

CH3

CH3

H CH C3

CH3

CH3

98 kcal/mol+

94,5 kcal/mol+

+ 93 kcal/mol

KOD JEDNOSTAVNIH ALKANA VAŽI PRAVILO DA SU TERMODINAMIČKI NAJSTABILNIJI TERCIJERNI

ALKIL-RADIKALI, ZATIM SEKUNDARNI, A NAJMANJE SU STABILNI PRIMARNI ALKIL RADIKALI.

Page 11: SINTEZE I REAKCIJE OSNOVNIH KLASA ORGANSKIH ...chem.bg.ac.rs/~misai/ORGANSKA HEMIJA ZA FFH_2020/_001...SMESE ALKANA POZNATE KAO PETROL-ETRI, PARAFINSKA ULJA). FRAKCIJE NAFTE (PENTAN

PRIMERI: HLOROVANJE, BROMOVANJE I FLUOROVANJE METANA;

HLOROVANJE ETANA

H C

H

H

H H C

H

H

Cl Cl C

H

H

Cl

Cl C

Cl

H

Cl Cl C

Cl

Cl

Cl

Cl2 (VELIKI VIŠAK U

ODNOSU NA CH )4

UV zracenje ilitoplota (~300o)

-HCl

-HCl

-HCl

HLORMETAN(METILHLORID)

DIHLORMETAN(METILENHLORID)

Cl2

-HCl

HLOROFORM(TRIHLORMETAN)

TETRAHLORMETAN(UGLJEN TETRAHLORID)

Page 12: SINTEZE I REAKCIJE OSNOVNIH KLASA ORGANSKIH ...chem.bg.ac.rs/~misai/ORGANSKA HEMIJA ZA FFH_2020/_001...SMESE ALKANA POZNATE KAO PETROL-ETRI, PARAFINSKA ULJA). FRAKCIJE NAFTE (PENTAN

H C

H

H

H H C

H

H

Br Br C

H

H

Br

Br C

Br

H

Br Br C

Br

Br

Br

Br2 (VELIKI VIŠAK U

ODNOSU NA CH )4

UV zracenje ilitoplota (~300o)

-HBr

Br2

-HBr

-HBr -HBr

Br2Br2

BROMMETAN(METILBROMID)

DIBROMMETAN(METILENBROMID)

BROMOFORM TETRABROMMETAN

(TRIBROMMETAN) (UGLJEN TETRABROMID)

BROMOVANJE ETANA

PRIMERI: HLOROVANJE I BROMOVANJE METANA;

Page 13: SINTEZE I REAKCIJE OSNOVNIH KLASA ORGANSKIH ...chem.bg.ac.rs/~misai/ORGANSKA HEMIJA ZA FFH_2020/_001...SMESE ALKANA POZNATE KAO PETROL-ETRI, PARAFINSKA ULJA). FRAKCIJE NAFTE (PENTAN

H3 CH3

Cl

Cl

Cl

ClCl

ClCl

Cl

Cl

Cl

ClClCl

Cl

Cl

ClCl

ClCl

ClCl

Cl

Cl

Cl

ClCl

Cl

Cl

Cl

Cl

Cl2 (VELIKI VISAK U

ODNOSU NA C H )2 6

INICIRANJE REAKCIJE:UV zracenje ili toplota (~300o)

-HCl

+Cl

2

+Cl2Cl2 +

+Cl2

Cl2

-HCl

-HCl -HCl

-HCl -HCl

+

HEKSAHLORETAN

C

PRIMERI: SUKCESIVNO SLOBODNO-RADIKALSKO HLOROVANJE ETANA:

Page 14: SINTEZE I REAKCIJE OSNOVNIH KLASA ORGANSKIH ...chem.bg.ac.rs/~misai/ORGANSKA HEMIJA ZA FFH_2020/_001...SMESE ALKANA POZNATE KAO PETROL-ETRI, PARAFINSKA ULJA). FRAKCIJE NAFTE (PENTAN

PRERADA NAFTE: PIROLIZA - HOMOLIZA VEZE PROUROKOVANA JE VISOKIM TEMPERATURAMA

PRIMER POSTAJANJA SLOBODNIH RADIKALA RAZLAGANJEM MOLEKULA HEKSANA.

POD DEJSTVOM TOPLOTE ILI UV ZRAČENJA, DOLAZI DO HOMOLITIČKOG CEPANJA POJEDINIH C-C VEZA U

MOLEKULU HEKSANA. (TAKOĐE SE CEPAJU I C-H VEZE). PRI TOME POSTAJU ODGOVARAJUĆE NEUTRALNE

ČESTICE - SLOBODNI RADIKALI.

UKOLIKO JE PRISUTAN I KATALIZATOR (NA BAZI PLEMENITIH METALA I DR.), OVE REAKCIJE SE ČESTVO

ODVIJAJU BRŽE I NA NIŽIM TEMPERATURAMA.

CH3

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH3

CH2

CH

2

CH

2

CH

2

CH3

CH3

CH3

CH2

CH2

CH

2

CH

2

CH3

CH3

CH

2

CH2

CH2

CH

2

CH3

+

+

+

1. 2.

3.

1.

2.

3.

HEKSAN

METIL-RADIKAL

ETIL-RADIKAL

PENTIL-RADIKAL

BUTIL-RADIKAL

PROPIL-RADIKAL PROPIL-RADIKAL

Page 15: SINTEZE I REAKCIJE OSNOVNIH KLASA ORGANSKIH ...chem.bg.ac.rs/~misai/ORGANSKA HEMIJA ZA FFH_2020/_001...SMESE ALKANA POZNATE KAO PETROL-ETRI, PARAFINSKA ULJA). FRAKCIJE NAFTE (PENTAN

PRIMER REAKCIJE SLOBODNIH RADIKALA POSTALIH RAZLAGANJEM MOLEKULA HEKSANA

-ZBOG TOGA ŠTO SU IZUZETNO REAKTIVNI, SLOBODNI RADIKALI VEOMA BRZO REAGUJU - ČESTO TAKO

ŠTO DVA RADIKALA FORMIRAJU NOVU C-C VEZU, PRI ČEMU POSTAJE NOV MOLEKUL ALKANA.

-PRIMERI:

CH3

CH3 CH

3CH

3

CH2

CH

2

CH

2

CH3

CH3

CH

2

CH2

CH3

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH3

CH2

CH

2

CH

2

CH3

CH2

CH

2

CH

2

CH3 CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH3

+

+

+

2 MOLEKULA METIL-RADIKALA

MOLEKUL PROPIL-RADIKALA I

BUTIL-RADIKALA

2 MOLEKULA BUTIL RADIKALA

ETAN

HEPTAN

OKTAN

PRERADA NAFTE: PIROLIZA - nastavak

HOMOLIZA VEZE PROUROKOVANA JE VISOKIM TEMPERATURAMA

Page 16: SINTEZE I REAKCIJE OSNOVNIH KLASA ORGANSKIH ...chem.bg.ac.rs/~misai/ORGANSKA HEMIJA ZA FFH_2020/_001...SMESE ALKANA POZNATE KAO PETROL-ETRI, PARAFINSKA ULJA). FRAKCIJE NAFTE (PENTAN

PRIMER ALTERNATIVNE REAKCIJE SLOBODNIH RADIKALA POSTALIH RAZLAGANJEM MOLEKULA HEKSANA

-SLOBODNI RADIKALI MOGU DA REAGUJU I TAKO ŠTO PREUZIMAJU VODONIK SA DRUGOG SLOBODNOG

RADIKALA PRI ČEMU POSTAJE PO JEDAN NOV MOLEKUL ALKANA I ALKENA.

-PRIMERI:

CH3

CH2

CH

2

CH2

CH3

CH3

CCH2

H H

CH2

CCH

2

CH3

H H

CH2

CH2

CH

2

CH3

CH3

CH

CH2

CH3

H

CH3

CCH2

H H

CH3

CH

CH2CH2

CH

2

CH2

CH3H

CH2CH2

CH

2

CH2

CH3

HCH2

CCH

2

CH2

CH3

H

+

+

+

+ +

METIL-RADIKAL + PROPIL-RADIKAL PROPEN + METAN

PROPEN + BUTAN

BUTAN + 1-BUTEN

PROPIL-RADIKAL + BUTIL-RADIKAL

BUTIL-RADIKAL + BUTIL-RADIKAL

PRERADA NAFTE: PIROLIZA - nastavak

HOMOLIZA VEZE PROUROKOVANA JE VISOKIM TEMPERATURAMA

Page 17: SINTEZE I REAKCIJE OSNOVNIH KLASA ORGANSKIH ...chem.bg.ac.rs/~misai/ORGANSKA HEMIJA ZA FFH_2020/_001...SMESE ALKANA POZNATE KAO PETROL-ETRI, PARAFINSKA ULJA). FRAKCIJE NAFTE (PENTAN

CH2

CH2

CH

2

CH

2

CH3

CH

2

CH3

KATALIZATOR:Pt-SiO2-Al2O3

500oC, 20 atm H2+ 4 H2

PRERADA NAFTE: REFORMING

-POD POSEBNIM USLOVIMA, IZ ALKANA SE MOGU DOBITI ARENI -

SUPSTITUISANI BENZENI (TOLUEN I DR.)

-DO TOGA DOLAZI NA POVIŠENOJ TEMPERATURI, POD PRITISKOM VODONIKA I U PRISUSTVU

KATALIZATORA.

-REAKCIJA SE ODVIJA SLOŽENIM MEHANIZMOM, PREKO SLOBODNO-RADIKALSKIH INTERMEDIJERA.

-PROCES JE VEOMA ZNAČAJAN JER OBEZBEĐUJE DOVOLJNE KOLIČINE ARENA ZA POTREBE HEMIJSKE

INDUSTRIJE

Page 18: SINTEZE I REAKCIJE OSNOVNIH KLASA ORGANSKIH ...chem.bg.ac.rs/~misai/ORGANSKA HEMIJA ZA FFH_2020/_001...SMESE ALKANA POZNATE KAO PETROL-ETRI, PARAFINSKA ULJA). FRAKCIJE NAFTE (PENTAN

MEHANIZAM SLOBODNO-RADIKALSKOG HLOROVANJA METANA

SVAKO SLOBODNO-RADIKALSKO HALOGENOVANJE ALAKNA ZAPOČINJE FAZOM INICIJACIJE -

HOMOLITIČKIM CEPANJEM MOLEKULA HOLORA (Cl-Cl ili Br-Br).

. .PRI TOME POSTAJU ATOMI Cl (ili Br ) KOJI SU PO SVOJOJ STRUKTURI SLOBODNI RADIKALI, JER SADRŽE

JEDAN NESPARENI ELEKTRON.

OVA FAZA JE ENDOTERMNA, JER ZAHTEVA DOVOĐENJE ENERGIJE (U OBLIKU UV ZRAČENJA).

MEĐUTIM, TA ENERGIJA JE POTREBNA SAMO DA ZAPOČNE REAKCIJU, JER HLOR-RADIKAL ZATIM POSTAJE

SPONTANO, REAKCIJOM SA METIL-RADIKALOM.

Cl Cl Cl 2 + 58 kcal/mol UV ZRAČENJE

INICIJACIJA

Page 19: SINTEZE I REAKCIJE OSNOVNIH KLASA ORGANSKIH ...chem.bg.ac.rs/~misai/ORGANSKA HEMIJA ZA FFH_2020/_001...SMESE ALKANA POZNATE KAO PETROL-ETRI, PARAFINSKA ULJA). FRAKCIJE NAFTE (PENTAN

C

H

H H

H

Cl C

H

H

H

H Cl+ + + 2 kcal/mol

METIL-RADIKAL

I OVA FAZA JE ENDOTERMNA (TROŠI 2 kcal/mol)

MEHANIZAM SLOBODNO-RADIKALSKOG HLOROVANJA METANA

PROPAGACIONA FAZA I

Cl Cl

METIL-RADIKAL

ATOM HLORAPRELAZNO STANJE I

Page 20: SINTEZE I REAKCIJE OSNOVNIH KLASA ORGANSKIH ...chem.bg.ac.rs/~misai/ORGANSKA HEMIJA ZA FFH_2020/_001...SMESE ALKANA POZNATE KAO PETROL-ETRI, PARAFINSKA ULJA). FRAKCIJE NAFTE (PENTAN

PROPAGACIONA FAZA I

Page 21: SINTEZE I REAKCIJE OSNOVNIH KLASA ORGANSKIH ...chem.bg.ac.rs/~misai/ORGANSKA HEMIJA ZA FFH_2020/_001...SMESE ALKANA POZNATE KAO PETROL-ETRI, PARAFINSKA ULJA). FRAKCIJE NAFTE (PENTAN

ENERGETSKI DIJAGRAM PROPAGACIONE FAZE I

Page 22: SINTEZE I REAKCIJE OSNOVNIH KLASA ORGANSKIH ...chem.bg.ac.rs/~misai/ORGANSKA HEMIJA ZA FFH_2020/_001...SMESE ALKANA POZNATE KAO PETROL-ETRI, PARAFINSKA ULJA). FRAKCIJE NAFTE (PENTAN

MEHANIZAM SLOBODNO-RADIKALSKOG HLOROVANJA METANA

PROPAGACIONA FAZA I: PRIBLIŽNI IZGLED PRELAZNOG STANJA I (UVEĆANO SA PRETHODNE SLIKE)

C

H

Cl

POLU-POPUNJENA 3p ORBITALA Cl ATOMA (RADIKALA)

C-H VEZA KOJA SE POSTEPENO PRODUŽAVA I RASKIDA HOMOLITIČKI

Cl-H VEZA KOJA SE POSTEPENO FORMIRA

-10VREMENSKA SKALA: < 10 s

Page 23: SINTEZE I REAKCIJE OSNOVNIH KLASA ORGANSKIH ...chem.bg.ac.rs/~misai/ORGANSKA HEMIJA ZA FFH_2020/_001...SMESE ALKANA POZNATE KAO PETROL-ETRI, PARAFINSKA ULJA). FRAKCIJE NAFTE (PENTAN

PROPAGACIONA FAZA I: PRIBLIŽNI IZGLED PRELAZNOG STANJA I

Page 24: SINTEZE I REAKCIJE OSNOVNIH KLASA ORGANSKIH ...chem.bg.ac.rs/~misai/ORGANSKA HEMIJA ZA FFH_2020/_001...SMESE ALKANA POZNATE KAO PETROL-ETRI, PARAFINSKA ULJA). FRAKCIJE NAFTE (PENTAN

MEHANIZAM SLOBODNO-RADIKALSKOG HLOROVANJA METANA

PROPAGACIONA FAZA II

C

H

H

H

Cl Cl C

H

H

H

Cl Cl + - 27 kcal/mol

METIL-RADIKAL

+

HLOR-METAN

Cl Cl Cl

Cl

Cl

METIL-RADIKAL

MOLEKUL HLORA

PRELAZNO STANJE II

HLOR-METAN

Cl +

Page 25: SINTEZE I REAKCIJE OSNOVNIH KLASA ORGANSKIH ...chem.bg.ac.rs/~misai/ORGANSKA HEMIJA ZA FFH_2020/_001...SMESE ALKANA POZNATE KAO PETROL-ETRI, PARAFINSKA ULJA). FRAKCIJE NAFTE (PENTAN

PROPAGACIONA FAZA II

Page 26: SINTEZE I REAKCIJE OSNOVNIH KLASA ORGANSKIH ...chem.bg.ac.rs/~misai/ORGANSKA HEMIJA ZA FFH_2020/_001...SMESE ALKANA POZNATE KAO PETROL-ETRI, PARAFINSKA ULJA). FRAKCIJE NAFTE (PENTAN

MEHANIZAM SLOBODNO-RADIKALSKOG HLOROVANJA METANA

Cl

C

Cl

PROPAGACIONA FAZA II: PRIBLIŽNI IZGLED PRELAZNOG STANJA II (UVEĆANO SA PRETHODNE SLIKE)

Page 27: SINTEZE I REAKCIJE OSNOVNIH KLASA ORGANSKIH ...chem.bg.ac.rs/~misai/ORGANSKA HEMIJA ZA FFH_2020/_001...SMESE ALKANA POZNATE KAO PETROL-ETRI, PARAFINSKA ULJA). FRAKCIJE NAFTE (PENTAN

PROPAGACIONA FAZA II: PRIBLIŽNI IZGLED PRELAZNOG STANJA II

Page 28: SINTEZE I REAKCIJE OSNOVNIH KLASA ORGANSKIH ...chem.bg.ac.rs/~misai/ORGANSKA HEMIJA ZA FFH_2020/_001...SMESE ALKANA POZNATE KAO PETROL-ETRI, PARAFINSKA ULJA). FRAKCIJE NAFTE (PENTAN

MEHANIZAM SLOBODNO-RADIKALSKOG HLOROVANJA METANA

reakciona koordinata

propagaciona faza 1 propagaciona faza 2POTPUNI

ENERGETSKI

DIJAGRAM

REAKCIJE

SLOBODNO-

RADIKALSKOG

HLOROVANJA

METANA

Page 29: SINTEZE I REAKCIJE OSNOVNIH KLASA ORGANSKIH ...chem.bg.ac.rs/~misai/ORGANSKA HEMIJA ZA FFH_2020/_001...SMESE ALKANA POZNATE KAO PETROL-ETRI, PARAFINSKA ULJA). FRAKCIJE NAFTE (PENTAN

ClCl

Cl

Cl

Cl

C

C

C

C

C

Cl

ENERGIJA

REAKCIONA KOORDINATA (VREME)

A. REAKTANTI

B. I PRELAZNO STANJE

C. INTERMEDIJER (METIL-RADIKAL) D. II PRELAZNO STANJE

E1 (max)

E intermedijeraE reaktanata

.E proizvoda (CH Cl +Cl + HCl)3

E2 (max)

MEHANIZAM SLOBODNO-RADIKALSKOG HLOROVANJA METANA - 3D ENERGETSKI DIJAGRAM REAKCIJE

Page 30: SINTEZE I REAKCIJE OSNOVNIH KLASA ORGANSKIH ...chem.bg.ac.rs/~misai/ORGANSKA HEMIJA ZA FFH_2020/_001...SMESE ALKANA POZNATE KAO PETROL-ETRI, PARAFINSKA ULJA). FRAKCIJE NAFTE (PENTAN

Cl Cl Cl

CH H3

H Cl

CH3

Cl ClCH3 Cl

Cl

Cl

ClCH H3

Cl ClCH3

prelazno stanje

PROPARGACIJA I

PROPARGACIJA II

+

DOVOD CH4

U SISTEM

A

B

D

E

UV (h )

INICIJACIJA

DOVOD Cl2U SISTEM

prelazno stanje

ODVOĐENJE IZSISTEMA

SLOBODNO-RADIKALSKO HLOROVANJE METANA SHEMATSKI PRIKAZ KONTINUALNOG PROCESA

HEMIJSKI REAKTOR

Page 31: SINTEZE I REAKCIJE OSNOVNIH KLASA ORGANSKIH ...chem.bg.ac.rs/~misai/ORGANSKA HEMIJA ZA FFH_2020/_001...SMESE ALKANA POZNATE KAO PETROL-ETRI, PARAFINSKA ULJA). FRAKCIJE NAFTE (PENTAN

MEHANIZAM SLOBODNO-RADIKALSKOG HLOROVANJA METANA - TERMINACIJA

SHEMA NA PRETHODNOJ STRANI POKAZUJE DA JE HLOROVANJE ALKANA (KONKRETNO METANA),

KONTINUALNI PROCES U KOME SU DIREKTNO SPREGNUTE DVE FAZE -

PROPAGACIJA I i PROPAGACIJA II.

MEĐUTIM, POSTOJE I SPOREDNE REAKCIJE KOJE PREKIDAJU OVU LANČANU REAKCIJU.

TAKVE REAKCIJE OZNAČAVAJU SE KAO TERMINACIJA, JER PRI NJIMA NESTAJU SLOBODNO-RADIKALSKE

VRSTE. TIPIČNE REAKCIJE OVOG TIPA PRIKAZANE SU NIŽE:

C

H

H

H

C

H

H

H

C

H

H

H

C

H

H

H

C

H

H

H

Cl C

H

H

H

Cl

Cl Cl Cl Cl

+

+

+

KAKO BI SE IZBEGAO PREKID LANČANE REAKCIJE, REAKCIONA SMESA (U BALONU) ILI U INDUSTRIJSKOM

REAKTORU SE KONSTANTNO OZRAČUJE UV ZRACIMA I TIME KONSTANTNO OBEZBEĐUJE DOVOLJNA

KONCENTRACIJA Cl RADIKALA.

Page 32: SINTEZE I REAKCIJE OSNOVNIH KLASA ORGANSKIH ...chem.bg.ac.rs/~misai/ORGANSKA HEMIJA ZA FFH_2020/_001...SMESE ALKANA POZNATE KAO PETROL-ETRI, PARAFINSKA ULJA). FRAKCIJE NAFTE (PENTAN

HLOROVANJE MOLEKULA SA SAMO JEDNOM VRSTOM VODONIKOVIH ATOMA

ciklopentan(veliki višak)

hlorciklopentan

MEHANIZAM SLOBODNO-RADIKALSKOG HLOROVANJA METANA - HLOROVANJE CIKLOALKANA