Bromheptan(e) - Radikalische Substitution

[Butandiolmonoacrylat]

Da das hier keine wirkliche Syntheseanleitung sondern eher ein toller Schauversuch ist, entschied ich mich ihn in OC zu posten.

Reaktionsmechanismus:

Brom reagiert mit n-Heptan unter dem Einfluss harter UV- Strahlung in einer Kettenreaktion zu Bromheptanen, höheren Alkanen und Bromwasserstoff.
C₇H₁₄ + Br₂  C₇H₁₃Br + HBr


Durchführung:

10 mL gesättigtes Bromwasser wird mit 10 mL n-Heptan in einem 250 mL Rundkolben vorgelegt und auf einen Magnetrührer gestellt. Ein Normschliffadapter mit Kern und Gewinde wird auf den Kolben aufgesetzt und ein Lichtwellenleiterkabel eingeschraubt.
Der Rührer wird angeschaltet, sodass sich kontinuierlich Brom in der Heptanphase löst. Dann beginnt man die Bestrahlung mit UV, in diesem Fall wurden 1500 J/cm² gewählt. Nach Bestrahlungsende sind beide Phasen klar. In der wässrigen Phase konnte Bromwasserstoff nachgewiesen werden (Bromid Test und PH-Wert)



Erklärung:

Durch die Bestrahlung sind Bromheptane und eventuell höhern Alkane entstanden, welche in der Heptanphase gelöst vorliegen sowie Bromwasserstoff, welcher in die wässrige Phase übergegangen ist. Durch die Reaktion des Broms wurde die Lösung / Emulsion entfärbt.

Bestrahlt wurde mit Licht zwischen 579-313 nm



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So ein Schauversuch ist ja doch ziemlich sinnlos aber ich hatte meinen Spaß. 

[Heuteufel]

Gut gemacht. 
Interessant wäre zu wissen, wie das Verhältnis 1-Bromheptan/ mehrfach substituierte Heptanderivate ist.
Übrigens braucht es mal gar kein so energiereiches Licht, damit die Reaktion abläuft. Ich kann mich noch erinneren, dass in der Schule die Reaktion mal auf einem Overhead-Projektor als Lichtquelle gezeigt wurde. Das HBr lässt sich hierbei wirkungsvoll mit einem mit Ammoniak getränkten Wattebausch "nachweisen".

Noch ein paar Tipps für andere schöne Versuche zur photochemischen Halogenierung:

1) Hohe Glassäule zu gleichen Volumen durch Wasserverdrängung mit H₂ und Cl₂ (Wasser mit Cl₂ sättigen) füllen, dann mit UV bestrahlen. Man sieht schön, wie sich ölige Tropfen an dem Glas bilden und das Wasserniveau ansteigt. Ist die UV-Einstrahlung zu stark, so gerät die Reaktion außer Kontrolle und es kommt zu einer sehr heftigen Explosion (auf jeden Fall heftig genug um den Versuchsaufbau zu demolieren ).

2) Rundkolben mit Cl₂ füllen und ein wenig Benzol hineingeben. Beim Bestrahlen mit einer starken UV-Lampe bildet sich ein dichter Nebel und Kristalle scheiden sich an der Gefäßwand ab. Es hat sich Lindan (http://de.wikipedia.org/wiki/Lindan) gebildet.

[Kanonenfutter]

Hey schöner Versuch und wie immer Top Ausstattung.
Aber ich habe eine Kleinigkeit zu mäkeln. Du sagst das du 1-Bromheptan erhälst, da du aber einen radikalischen Mechanismus hast wirst du mir großer Wahrscheinlichkeit kein primäres Radikal erzeugen. Eher werden die sekundären anderen 5 möglichen Radikale  gebildet, welche dann die entsprechenden Bromverbindungen ergeben.

[HardChemistryStudent]

1-Bromheptan wird vermute ich auch sogar nur wenig entstanden sein, weil nicht die Brom Radikale direkt das Alkan angreifen, sondern das Alkan erst mit Brómradikalen unter entstehung von HBr radikalisiert werden muss und dann das Alkanradikal mit Br2 zum Bromalkan und einem weiteren Bromradikal reagiert. Primäre Radikale sind aber viel instabiler als sekundäre oder tertiäre, deshalb sollte in diesem Fall vermehrt an sek. C-Atomen substituiert werden als an den primären an den Enden der C-Kette.

Right?

Nebenprodukte könnten dementsprechend auch noch lustige dicke Alkane sein (durch Rekombination der Alkanradikale)

Trotzdem cooles experiment... mich würde auch mal interessieren was dabei rausgekommen ist...

Muss auch mal wieder was kochen 
Nur leider reicht die Zeit zurzeit noch nichtmal für ne Bolognese

So habe Morgen früh Uni! Bis dann!

[Butandiolmonoacrylat]

Super, danke für die Tipps, da hätte ich auch selber drauf kommen können  . Habe die Informationen in meinem Beitrag korrigiert.
Der gleiche Versuch hatte für 3,5 mL iodgesättigten Heptans ganze 5 h Belichtung in einer Suprasil-Küvette gebraucht . Dabei musste ich die Küvette mit kaltem Wasser umspülen, damit das Heptan nicht zu kochen beginnt. Da sieht man mal wieder, wie unreaktiv Iod ist, und wie lichtempfindlich die Iodalkane sind, die immer wieder und wieder im Licht zerfallen und so selbst neue Radikale freisetzen... Eine beinahe unendliche Reaktion mit wohl tausenden Nebenprodukten...

[Heuteufel]

Right?

Aber sicher.   Wobei bei höheren Temperaturen oder bei reaktiveren Radikalen (z.B. bei Chlor) die statistische Verteilung auch zunehmend eine Rolle spielt... Hier jedoch zu vernachlässigen. Ärgerlich nur, dass ich das ganze gelesen habe, ohne was zu merken. Gut, dass Kanonenfutter besser aufpasst!