Halogenierung von 2-Methylbutan

Lys · Anmeldungsdatum: 22.02.2024 Beiträge: 8

Meine Frage:
Hallo liebes Chemikerforum-Team,

ich lese mich in das Werk "Organic Chemistry: A Tenth Edition" ein und habe eine Frage betreffend die Halogenierung von Alkanen. Konkreter geht es um die Mono-Chlorinierung von 2-Methylbutan (Übung 10-4). Ich verstehe, dass daraus folgende Halogenkohlenwasserstoffe entstehen können:
1-Chloro-2-Methylbutan,
1-Chloro-3-Methylbutan,
2-Chloro-2-Methylbutan und
2-Chloro-3-Methylbutan.

Kann mir jemand bestätigen, dass dabei 9x mögliche primäre Kohlenstoffatome, 2x mögliche sekundäre und 1x mögliches tertiäres halogeniert werden kann? Ich versuche nämlich die relativen Verhältnisse der oben genannten vier Produkte zu ermitteln.
Besten Dank
Lys

Meine Ideen:
1-Chloro-2-Methylbutan => Chlor kann eins der 3x Wasserstoffatome am 1en Kohlenstoffatom ersetzen.
1-Chloro-3-Methylbutan => Chlor kann eins der 3x Wasserstoffatome am 1en Kohlenstoffatom ersetzen.
2-Chloro-2-Methylbutan => Chlor kann das 1x Wasserstoffatom am 2en Kohlenstoffatom ersetzen.
2-Chloro-3-Methylbutan => Chlor kann eins der 2x Wasserstoffatome am 2en Kohlenstoffatom ersetzen.

Nobby · Moderator Anmeldungsdatum: 20.10.2014 Beiträge: 6444 Wohnort: Berlin

Ja ist richtig.

OC-Gast · Gast

Bei der radikalischen Chlorierung von Kohlenwasserstoffen ist die Selektivtät zwischen prim,sek und tert-Positionen sehr gering,daher reicht hier die rein statistische Betrachtung,also Häufigkeitsverteilung wie oben für die Berechnung einer Produktverteilung des monhalogenierten Produtks.
Bei der Bromierung zeigt sich eine deutlich höhere Selektivität.
So ergibt Bromierung von 2-Methylpropan fast ausschließich 2-Brom-2-methylpropan,auch wenn pri:tert 8:1 ist.

OC-Gast.

Lys · Anmeldungsdatum: 22.02.2024 Beiträge: 8

Danke schon mal.
Stimmt es, dass ein sekundäres Kohlenstoffatom die 3,5-fache Wahrscheinlichkeit hat ein Chloratom zu binden im Vergleich zu einem primären Kohlenstoffatom? Und das ein tertiäres Kohlenstoffatom die 5-fache Wahrscheinlichkeit hat ein Chloratom zu binden im Vergleich zu einem primären Kohlenstoffatom? Ich komme nämlich nicht auf die gleichen End-Verhältnissen der vier Produkten wie im Lösungsvorschlag vom Buch.

Beste Grüße

OC-Gast · Gast

Die Werte beziehen sich auf die Selektivtät der radikalischen Substitution mit Cl2.
Dort für pri:sek oft 1:3,7:5 .Bei der Bromierung sind größere Selektivitäten zu beobachten.
Das Ausrechnen der Produktverteilung wird bei der Chlorierung entweder ohne diese relativ geringen Selektivtätsunterschiede berechnet,da dann nur die Häufigkeit von prim/sek/tert-H zueinander.
Oder die statistische Verteilung wird noch mit der jeweiligen Selektivität gewichtet.
Beim 2-Methylbutan wären 9 prim-H zu einem tert-H mit den Faktoren 1 und 5 zu multiplizieren.
Was hast du gerechnet und wie soll die "Lösung" aussehen?

OC-Gast.

Lys · Anmeldungsdatum: 22.02.2024 Beiträge: 8

Hallo OC-Gast, anbei mein Lösungsvorschlag.
Viele Grüße

Lys · Anmeldungsdatum: 22.02.2024 Beiträge: 8

Hallo OC-Gast, anbei mein Lösungsvorschlag (Teil 2).
Viele Grüße

Lys · Anmeldungsdatum: 22.02.2024 Beiträge: 8

In meinem Lösungsansatz verwende ich die Verhältnisse 1:3,5:5 für Cl2. Jedenfalls erklärt das für mich noch nicht, weshalb die zwei Produkte
1-Chloro-2-Methylbutan,
1-Chloro-3-Methylbuta,
angeblich in unterschiedlichen %-Verhältnisse entstehen sollen Hilfe

OC-Gast · Gast

Deine Rechnung stimmt soweit für das verhältnis von prim/sek/tert -Monochlorprodukten.
Du hast aber ein asymetrisches Alkan.Die drei Methylgruppen sind nicht gleich.
Wenn du in 1-Position(bzgl. der Lokanten des Edukts 2-Methylbutan) chlorierst(das ergibt 1Chlor-2-methylbutan,stehen dir sechs primäre H zur Verfügung,bei der Chlorierung am C4(das liefert das 1-Chlor-3-methylbutan)
stehen nur 3 H zur Verfügung).
Das mußt du statistisch berechnen(1:2),die Selektivität ist für alle jedoch 1.

OC-Gast.

Lys · Anmeldungsdatum: 22.02.2024 Beiträge: 8

Vielen Dank, jetzt ergibt alles Sinn. Ich hänge noch ein Bild an, der Vollständigkeit halber.
Viele Grüße Prost

OC-Gast · Gast

Paßt soweit.Da halt zwei "C1" im Edukt vorliegen,konnte doppelt soviel an 1-Chloro-2-methylbutan entstehen.
In vielen Übungsbeispielen wird das ganze am 2-Methylpropan vorgerechnet,da sind die pirmären alle gleich.

OC-Gast