Substitution radicalaire

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Cours particuliers Cluses/Annecy
SEBASTIEN BRUNEAU

Physique, Chimie, Mathématiques
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La substitution radicalaire concerne les alcanes. Ils réagissent avec les dihalogènes  substitution radicalaire d’un H par un X.

Mécanisme

Etape d’initiation

On génère des radicaux libres qui vont réagir avec l’alcane pour former d’autres radicaux.

SR 1.gif

Remarque : on peut aussi former des radicaux libres avec des peroxydes RO-OR’.

Etape de propagation

Ce radical va réagir avec l’alcane pour former un radical carboné.

SR2.gif

SR3.gif

Ce Cl- va réagir avec un autre CH4. On a une réaction qui s’auto entretien.

Etape de terminaison

Il y a 3 possibilités en fonction de ce qu’il reste dans le milieu :

  • SR4.gif
  • SR5.gif
  • SR6.gif

Diagramme énergétique

Il représente les variations d’énergie qui ont lieu au cours de la réaction.

SR7.gif

L’énergie d’activation (Ea) détermine la vitesse de réaction. En effet, v = k[c] avec k = Aexp(-Ea/RT). Plus Ea est grande, plus la vitesse est faible. La deuxième étape est plus rapide que la première.

Régiosélectivité

C’est l’endroit où va se faire la réaction. Dans une molécule, tous les H différents conduisent à des produits différents.

Exemple : le 2-méthylpropane.

On a deux types de H dans cette molécule.

  • SR8.gif

On a une chance sur dix d’obtenir ce produit.

  • SR9.gif

On a neuf chances sur dix d’obtenir celui-ci.

Statistiquement le deuxième devrait être majoritaire or il se trouve qu’en réalité c’est le premier (car le carbocation intermédiaire est plus stabilisé grâce aux effets inducteurs).

Si un radical est plus stable qu’un autre, alors l’énergie d’activation qui conduit au plus stable est plus faible que celle qui mène au second.

On forme beaucoup plus vite le radical stable. C’est la vitesse de réaction qui influe sur la régiosélectivité.

Lorsque plusieurs produits peuvent être obtenus, le composé majoritaire sera celui qui résulte de la formation du radical le plus stable.

Remarque : un radical tertiaire est plus stable qu’un secondaire qui est plus stable qu’un primaire.

SR10.gif

Comme tous les H sont susceptibles d’être substitués, on obtient des mélanges de produits que l’on sépare par distillation.


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