6.7: واکنش های رادیکال
- Page ID
- 215618
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\( \newcommand{\dsum}{\displaystyle\sum\limits} \)
\( \newcommand{\dint}{\displaystyle\int\limits} \)
\( \newcommand{\dlim}{\displaystyle\lim\limits} \)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
\( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)
\( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)
\( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
\( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)
\( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\(\newcommand{\longvect}{\overrightarrow}\)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\(\newcommand{\avec}{\mathbf a}\) \(\newcommand{\bvec}{\mathbf b}\) \(\newcommand{\cvec}{\mathbf c}\) \(\newcommand{\dvec}{\mathbf d}\) \(\newcommand{\dtil}{\widetilde{\mathbf d}}\) \(\newcommand{\evec}{\mathbf e}\) \(\newcommand{\fvec}{\mathbf f}\) \(\newcommand{\nvec}{\mathbf n}\) \(\newcommand{\pvec}{\mathbf p}\) \(\newcommand{\qvec}{\mathbf q}\) \(\newcommand{\svec}{\mathbf s}\) \(\newcommand{\tvec}{\mathbf t}\) \(\newcommand{\uvec}{\mathbf u}\) \(\newcommand{\vvec}{\mathbf v}\) \(\newcommand{\wvec}{\mathbf w}\) \(\newcommand{\xvec}{\mathbf x}\) \(\newcommand{\yvec}{\mathbf y}\) \(\newcommand{\zvec}{\mathbf z}\) \(\newcommand{\rvec}{\mathbf r}\) \(\newcommand{\mvec}{\mathbf m}\) \(\newcommand{\zerovec}{\mathbf 0}\) \(\newcommand{\onevec}{\mathbf 1}\) \(\newcommand{\real}{\mathbb R}\) \(\newcommand{\twovec}[2]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\ctwovec}[2]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\threevec}[3]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cthreevec}[3]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fourvec}[4]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfourvec}[4]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fivevec}[5]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfivevec}[5]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\mattwo}[4]{\left[\begin{array}{rr}#1 \amp #2 \\ #3 \amp #4 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\laspan}[1]{\text{Span}\{#1\}}\) \(\newcommand{\bcal}{\cal B}\) \(\newcommand{\ccal}{\cal C}\) \(\newcommand{\scal}{\cal S}\) \(\newcommand{\wcal}{\cal W}\) \(\newcommand{\ecal}{\cal E}\) \(\newcommand{\coords}[2]{\left\{#1\right\}_{#2}}\) \(\newcommand{\gray}[1]{\color{gray}{#1}}\) \(\newcommand{\lgray}[1]{\color{lightgray}{#1}}\) \(\newcommand{\rank}{\operatorname{rank}}\) \(\newcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\col}{\text{Col}}\) \(\renewcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\nul}{\text{Nul}}\) \(\newcommand{\var}{\text{Var}}\) \(\newcommand{\corr}{\text{corr}}\) \(\newcommand{\len}[1]{\left|#1\right|}\) \(\newcommand{\bbar}{\overline{\bvec}}\) \(\newcommand{\bhat}{\widehat{\bvec}}\) \(\newcommand{\bperp}{\bvec^\perp}\) \(\newcommand{\xhat}{\widehat{\xvec}}\) \(\newcommand{\vhat}{\widehat{\vvec}}\) \(\newcommand{\uhat}{\widehat{\uvec}}\) \(\newcommand{\what}{\widehat{\wvec}}\) \(\newcommand{\Sighat}{\widehat{\Sigma}}\) \(\newcommand{\lt}{<}\) \(\newcommand{\gt}{>}\) \(\newcommand{\amp}{&}\) \(\definecolor{fillinmathshade}{gray}{0.9}\)واکنش های رادیکال بسیار کمتر از واکنش های قطبی رایج هستند، اما با این حال در برخی از فرآیندهای صنعتی و مسیرهای بیولوژیکی مهم هستند. ما در بخش های 10.3 و 10.4 به آنها با جزئیات بیشتری نگاه خواهیم کرد اما به طور خلاصه خواهیم دید که چگونه در این مرحله اتفاق می افتند.
یک رادیکال بسیار واکنش پذیر است زیرا حاوی یک اتم با تعداد عجیب الکترون (معمولاً هفت) در لایه ظرفیت خود است، نه یک اکتت گاز نجیب. رادیکال می تواند به روش های مختلفی به اکتت پوسته والنس دست یابد. به عنوان مثال، ممکن است یک اتم و یک الکترون پیوند را از یک واکنش دهنده دیگر جدا کند و یک رادیکال جدید را پشت سر بگذارد. نتیجه خالص یک واکنش جایگزینی رادیکال است.
متناوباً، یک رادیکال واکنش دهنده ممکن است به یک پیوند دوگانه اضافه شود، یک الکترون را از پیوند دوگانه بگیرد و یک رادیکال جدید تولید کند. نتیجه خالص یک واکنش اضافی رادیکال است.
نمونه ای از یک واکنش رادیکال مفید صنعتی، واکنش کلر با متان برای تولید کلرومتان است که برای تولید حلال های دی کلرومتان (CH 2 Cl 2) و کلروفرم (CHCl 3) استفاده می شود. این فرآیند با تابش Cl 2 با نور ماوراء بنفش آغاز می شود تا پیوند Cl - Cl نسبتاً ضعیف Cl 2 را بشکند و رادیکال های کلر (· Cl) تولید کند.
رادیکال های کلر سپس با انتزاع یک اتم هیدروژن برای دادن HCl و یک رادیکال متیل (· CH 3) با متان واکنش نشان می دهند که بیشتر با Cl 2 واکنش نشان می دهد تا کلرومتان به علاوه یک رادیکال کلر جدید که چرخه می کند و مرحله اول را تکرار می کند. بنابراین، هنگامی که دنباله شروع می شود، به یک چرخه خود پایدار از تکرار مراحل (a) و (b) تبدیل می شود و روند کلی را به یک واکنش زنجیره ای تبدیل می کند.
به عنوان یک مثال بیولوژیکی از یک واکنش رادیکال، به سنتز پروستاگلاندین ها، یک کلاس بزرگ از مولکول ها که در تقریبا تمام بافت ها و مایعات بدن یافت می شود، نگاه کنید. تعدادی از داروها بر اساس پروستاگلاندین ها یا مشتق شده اند، از جمله داروهایی که باعث ایجاد زایمان در هنگام زایمان می شوند، فشار داخل چشم را در گلوکوم کاهش می دهند، آسم برونش را کنترل می کنند و به درمان نقایص مادرزادی قلب کمک می کنند.
بیوسنتز پروستاگلاندین با انتزاع یک اتم هیدروژن از اسید آراشیدونیک توسط یک رادیکال آهن-اکسیژن آغاز می شود، در نتیجه یک رادیکال کربن در یک واکنش جایگزینی تولید می شود. از اندازه مولکول ها نترسید؛ بر تغییراتی که در هر مرحله رخ می دهد تمرکز کنید. (برای کمک به شما در انجام این کار، بخش بدون تغییر مولکول «ghosted» است، با تنها بخش واکنش پذیر به وضوح قابل مشاهده است.)
پس از انتزاع اولیه یک اتم هیدروژن، رادیکال کربن سپس با O 2 واکنش می دهد تا یک رادیکال اکسیژن ایجاد کند، که با یک \(\ce{C=C}\) پیوند درون همان مولکول در یک واکنش اضافی واکنش می دهد. چندین تبدیل دیگر در نهایت پروستاگلاندین H 2 را تولید می کند.
کلرزنی رادیکال آلکان ها به طور کلی مفید نیست زیرا مخلوط محصولات اغلب زمانی حاصل می شود که بیش از یک نوع پیوند C-H در بستر وجود داشته باشد. تمام محصولات جایگزینی مونوکلرو C 6 H 13 Cl را که ممکن است با واکنش 2-متیل پنتان با Cl 2 بدست آورید، بکشید و نامگذاری کنید.
- پاسخ
-
1-کلرو-2-متیل پنتان، 2-کلرو-2-متیل پنتان، 3-کلرو-2-متیل پنتان، 2-کلرو-4-متیل پنتان، 1-کلرو-4-متیل پنتان.
با استفاده از فلش های قلاب ماهی منحنی، مکانیسم تشکیل حلقه سیکلوپنتان پروستاگلاندین H 2 را پیشنهاد می کند.
- پاسخ
-
