ブタンのモノ塩素化・臭素化

質問

n-Butanをモノ塩素化すると生成する異性体は全部で何種類あるでしょうか？
また、モノ臭素化すると、反応の様子はどうなるか？

回答No.2

noname#160321 · ベストアンサー

追加有難うございます。

連鎖開始:
Ｂｒ2 →　２Ｂｒ・(熱または光)
連鎖伸長:
Ｂｒ・ + ＣＨ3-ＣＨ2-ＣＨ2-ＣＨ3 → ＨＢｒ　+　ＣＨ3-ＣＨ(・)-ＣＨ2-ＣＨ3
Ｂｒ2　+　ＣＨ3-ＣＨ(・)-ＣＨ2-ＣＨ3　→　Ｂｒ・　+　ＣＨ3-ＣＨＢｒ-ＣＨ2-ＣＨ3
連鎖終止(停止):
Ｂｒ・ + ＣＨ3-ＣＨ(・)-ＣＨ2-ＣＨ3 →ＣＨ3-ＣＨＢｒ-ＣＨ2-ＣＨ3
(開始の逆もある)
さて、この反応の律速は連鎖開始とブタンからの水素引き抜きです。
連鎖開始を無視すると、メチル水素とメチレン水素の抜かれ方の違いはＣ-Ｈ結合の結合エネルギーに依存し、また速度から考えるとメチル水素六個に対しメチレン水素四個なので。メチル水素が数の上で有利、結合強度はメチレン水素の方が小さい。
上にはメチレン水素の例だけ書きましたが、メチル水素が抜かれても、
ＣＨ3-ＣＨ2-ＣＨ2-ＣＨ2・
が代わりに出来るだけで、伸長反応の形式は変わりません。
tokakiku86様は化学の授業を受けておられるようなので「専門家」の端くれ扱いさせていただき、ここから先メチレン水素が引き抜かれる２-ブロモブタンとメチル水素が引き抜かれて出来る１-ブロモブタンの「生成比」が幾らになるかは「教科書」か「原文献」か「ネット」で調べて下さい。
それが勉強。^^

補足

丁寧な回答ありがとうございます！！
連鎖停止段階についてなんですが、
　ＣＨ3-ＣＨ(・)-ＣＨ2-ＣＨ3 + ＣＨ3-ＣＨ(・)-ＣＨ2-ＣＨ3→
　ＣＨ3-ＣＨ(・)-ＣＨ2-ＣＨ3 + ＣＨ3-ＣＨ2-ＣＨ2-ＣＨ2・→
　ＣＨ3-ＣＨ2-ＣＨ2-ＣＨ2・ + ＣＨ3-ＣＨ2-ＣＨ2-ＣＨ2・→
の３つの反応は考慮しなくていいのでしょうか？
参考書によると、Rをアルキル基として、
２R・→R-R　も考えられるようなのですが・・
余裕があれば答えてくれると幸いです！

回答No.4

noname#160321

追加の質問有難うございます。追加していただけると嬉しい。^^
>>ＣＨ3-ＣＨ(・)-ＣＨ2-ＣＨ3 + ＣＨ3-ＣＨ(・)-ＣＨ2-ＣＨ3→
>>ＣＨ3-ＣＨ(・)-ＣＨ2-ＣＨ3 + ＣＨ3-ＣＨ2-ＣＨ2-ＣＨ2・→
>>ＣＨ3-ＣＨ2-ＣＨ2-ＣＨ2・ + ＣＨ3-ＣＨ2-ＣＨ2-ＣＨ2・→
はい確かにその通り、あります。生成物を分析すると検出されます。
あとは「濃度」が高いラジカルが出会い易い、ので量が多いということだけ追加しておきます。

＃３のご指摘は「痛いー」(爆)　２-ブロモブタンには光学異性体があるんですよねー。

お礼

doc_sundayさん、何回も回答してもらって、すごい役に立ちました！！本当にありがとうございました！！

回答No.3

Kemi33

既に「専門家」の方から回答がありますので，簡単にアドバイスのみしておきます。

> n-Butanをモノ塩素化すると生成する異性体は全部で何種類あるでしょうか？

　#1 の回答にある通りですが，「光学異性体」の可能性もお忘れにならないように。

> また、モノ臭素化すると、反応の様子はどうなるか？

　これは，塩素化と臭素化で何か（反応速度とか，選択性とか，・・・）違いがあるか，有るなら何故その違いが生じるか，無いなら何故違いが無いと考えられるか，といった事が問われていると考えられます。

　したがって，#2 に書かれているラジカル連鎖反応の中で塩素と臭素の違いが，水素引き抜き段階や塩素化・臭素化の段階にどう影響するか，それが上記の事にどう影響するかを考えれば良い事になります。

　詳細は有機化学の教科書を御覧になってみて下さい。私の手元に有る「Vollhardt Schore Organic Chemistry Third Edition」には出ています。訳本も有りますので図書館ででも探して見て下さい。

お礼

貴重なアドバイスありがとうございます！！
その本は学校の図書館にあるみたいなので、調べてみます！！

回答No.1

noname#160321

>>n-Butanをモノ塩素化すると生成する異性体は全部で何種類あるでしょうか？
n-Butaneに水素は何種類ありますか?その種類だけあります。
答え:メチル水素が1種類、メチレン水素が1種類。
>>反応の様子はどうなるか？
メチル水素とメチレン水素のどちらが臭素と置き換わるかと言うことでしょうか?
試薬は臭素でラジカル連鎖反応でしょうか?

補足

回答ありがとうございます。
「ハロゲン化の遊離基連鎖機構」という分野を学んでいる所なので、ラジカル連鎖反応だと思います。試薬も臭素です。モノ臭素化の反応の様子については、私自身も題意が理解できずに困っているのですが、おそらく、連鎖生長段階・連鎖停止段階とかを考えるんだと思います。メチル水素・メチレン水素の両方を考えてもらえるとうれしいです。
情報が少なくて申し訳ないのですが、よろしくおねがいします！