VO Organische Chemie in der molekularen Biologie I

VO Organische Chemie I 8. Alkane
Die Halogenatome unterscheiden sich außerordentlich in ihrer Reaktionsfähigkeit:
• F2 >> Cl2 >> Br2 >> I2
• Gasförmiges Fluor reagiert mit einem Alkan explosionsartig
• Beispiele direkter Iodierungen sind hingegen sehr selten
• In der Praxis ist die Halogenierung also auf Chlor und Brom beschränkt
Chlor ist das billigste der Halogene und zeigt einen Reaktionsmechanismus über drei Stufen:
1. Cl2 => 2 Cl· Bindungsenthalpie (243 kJ/mol) muss zur Spaltung
aufgebracht werden (H > 0); dies geschieht durch
Erhitzen oder Bestrahlen mit blauem bzw. UV-Licht
2. RH + Cl· => R· + HCl Entstehung eines Alkylradikals, einem sehr
reaktionsfähigen Teilchen (H < 0)
3. R· + Cl2 => RCl + Cl · Entstehung eines Chloralkans, das Chlorradikal greift
wieder bei Punkt 2 ein (H < 0)
Die Halogenierung ist ein einfaches Beispiel für eine Kettenreaktion. Eine Kettenreaktion ist
eine Folge chemischer Reaktionen, bei der das zur Auslösung der ersten Reaktion
(Startreaktion) erforderliche Teilchen im Verlauf der Reaktion immer wieder gebildet wird.
Wenn bei den einzelnen Reaktion Wärme frei wird, steigt die Temperatur; geschieht dies
entsprechend rasant, läuft die Kettenreaktion explosionsartig ab.
Auch H2 + Cl2 => 2 HCl ist eine Kettenreaktion („Chlorknallgas“): Bei Zimmertemperatur
und im Dunkeln ist die Mischung stabil; trifft sie ein UV-Strahl, ist die erzeugte Reaktion
dermaßen exotherm, dass die Bildung von HCl praktisch explosionsartig erfolgt.
Bei allen Kettenreaktionen finden auch Nebenreaktionen statt
z.B. Kettenabbruchreaktionen (2 R· => R2 oder 2 Cl· => Cl2).
Wenn mehrere Reaktionen ablaufen,
bestimmt die langsamste Reaktion
(= Reaktion mit der höchsten
Aktivierungsenergie, in der rechten
Abbildung G * 2) die Gesamt-
geschwindigkeit (vgl. Autokolonne:
das langsamste Auto gibt das
Tempo vor).
G G
R–H + Cl·
R· + HCl R· + Cl2
* 1
G * 2
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R–Cl +Cl·