Radykalne reakcje w reaktorze Pantone. przez doktora PG z oceanografii.
Więcej: forum na zrozumieniu silnika pantone i dopingu wody
Wstęp.
Reakcje radykalne zachodzą po wzbudzeniu elektronu atomu, który przechodzi w stan singletowy (s2 lub s1), a następnie w stan tripletu (T1), który jest bardziej stabilny poprzez zmianę jego spinu. Elektron ten przekazuje swoją energię innym atomom w celu zainicjowania reakcji lub powraca do swojego stanu początkowego (s0), ponownie emitując ciepło lub foton fosforescencyjny.
Nazwę ten atom „S”, 3S *, gdy jest wzbudzony do stanu trypletu.
Reakcje typu I mogą zachodzić między tym atomem S a substratem „RH”, gdzie R = r-CH-CH2-r.
3S * + RH -> S + RH * (bezpośrednia transmisja energii)
3S * + RH -> SH. + R. (rozerwanie wodoru prowadzące do powstania rodników)
Reakcje typu II wykorzystują związek pośredni, na przykład tlen, który występuje naturalnie w postaci .OO-dwu-rodników. który staje się tlenem singletowym 1O2 *
3S * + O2 -> S + 1O2 *
1O2 * + RH -> ROOH (wodoronadtlenek)
Stamtąd może nastąpić cała seria reakcji:
R. + O2 (.OO.) -> ROO.
ROO. + SH. -> ROOH + S.
ROO. + ROOH -> RO. + RO.
RO. + SH. -> ROH (alkohol) + S
RO. + RH -> ROH + R.
RO. + O2 -> RO (keton) + HO2.
RO. –Regeneracja molekularna typu Maca Lafferty'ego–> r-CHO (aldehyd) + r. Pękanie
RO. + O2 -> r-CO-CH3 (keton) + r (alken) + pękanie HO2
ROOH –energia-> RO. + HO.
HO. + HO. -> H2O2 (nadtlenek wodoru)
HO. + R. -> ROH (alkohol)
HO2. -> O2 + H.
RO (keton) –energia + przegrupowanie molekularne-> r-CO-CH3 (krótszy keton) + r (alken) pękanie
Jak można zobaczyć, reakcje te są przeplatane i można wytwarzać wiele produktów, w tym ketony, alkohole, aldehydy, alkeny, o identycznych rozmiarach lub krótszych niż cząsteczka wyjściowa.
[Edytuj]
Przykład z oktanem (28)
Schematycznie przedstawiam oktan C8H18 w tej postaci H3C-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 lub H3C- (CH2) 6-CH3.
Cząsteczka jest symetryczna, więc istnieją 4 możliwości radykalnego ataku:
a) ° H2C- (CH2) 6-CH3
b) H3C- ° CH- (CH2) 5-CH3
c) H3C-CH2-°CH-(CH2)4-CH3
d) H3C-(CH2)2-°CH-(CH2)3-CH3
Stamtąd będziemy tworzyć nadtlenki 4:
a) ° OOCH2- (CH2) 6-CH3
b) H3C-HCOO ° - (CH2) 5-CH3
c) H3C-CH2-HCOO°-(CH2)4-CH3
d) H3C-(CH2)2-HCOO°-(CH2)3-CH3
Przez pociągnięcie H ° na inną cząsteczkę powstają odpowiednie wodoronadtlenki:
a) HOOCH2- (CH2) 6-CH3
b) H3C-HCOOH- (CH2) 5-CH3
c) H3C-CH2-HCOOH-(CH2)4-CH3
d) H3C-(CH2)2-HCOOH-(CH2)3-CH3
Może prowadzić do pierwszorzędowego alkoholu i uprzywilejowanego 3, ponieważ rodniki są bardziej stabilne na grupach trzeciorzędowych niż na grupach wtórnych niż na grupach pierwotnych:
a) HOCH2- (CH2) 6-CH3 (alkohol podstawowy)
b) H3C-HCOH- (CH2) 5-CH3 (alkohol wtórny)
c) H3C-CH2-HCOH- (CH2) 4-CH3 (alkohol wtórny)
d) H3C- (CH2) 2-HCOH- (CH2) 3-CH3 (alkohol wtórny)
lub aldehyd i ketony 3:
a) OCH- (CH2) 6-CH3
b) H3C-CO- (CH2) 5-CH3
c) H3C-CH2-CO-(CH2)4-CH3
d) H3C-(CH2)2-CO-(CH2)3-CH3
Dzięki przegrupowaniu molekularnemu ketony mogą prowadzić do krótszych cząsteczek:
b) H3C-CO- (CH2) 5-CH3 [C8] -> H3C-CO-CH3 [C3] + HC = CH- (CH2) 2-CH3 [C5]
c) H3C-CH2-CO- (CH2) 4-CH3 [C8] -> H3C-CH2-CO-CH3 [C4] + HC = CH-CH2-CH3 [C4]
d) H3C-(CH2)2-CO-(CH2)3-CH3 [C8] -> H2C=CH2 [C2]+ H3C-CO-(CH2)3-CH3 [C6]
d) H3C-(CH2)2-CO-(CH2)3-CH3 [C8] -> H2C=CH-CH3 [C3]+ H3C-CO-(CH2)2-CH3 [C5]
Krótko mówiąc, to pękanie prowadzi do cząsteczek od C2 do C6. Ponadto cząsteczki nienasycone będą łatwiej wzbudzać i lepiej reagować na reakcje rodnikowe, ponieważ C = C <=> ° CC °.
Wyjaśnia to również przegrupowanie z ketonami, które są również w postaci enoli: -CO-CH2- <=> -HOC = CH-