substitutie beinvloeden

melchioro

hey allemaal,

Ik zit in 6VWO en ik ben bezig met mijn PWS. Ik wil hierbij bekijken wat er met de eigenschappen van een ester gebeurt als ik een waterstof atoom verwissel voor een andere stof zoals jood of broom.

en dan nu mijn vraag:
kan je substitutie zo beïnvloeden dat je weet welk waterstofatoom wordt vervangen door een andere stof?

Benm

Mogelijk. Van welk molecuul probeer je waterstoffen te substitueren?

Marko

Een waterstof kun je niet zomaar vervangen door een halogeen. Enkel in sommige uitzonderlijke gevallen, te weten elektrofiele aromatische substitutie en de Hell-Volhard-Zelinsky reactie is dat praktisch mogelijk.

Wat dat betreft heb je geluk dat je het aan een ester wil doen. Bij de HZV-reactie vervang je een H-atoom op een carbonzuur door (meestal) een Br-atoom. Dat carbonzuur kun je direct gebruiken om er een ester van te maken.

De gebruikte chemicaliën (PBr₃ en Br₂) zijn niet erg prettig, en je moet voorzichtig zijn bij de reactie vanwege warmteontwikkeling en vrijkomende gassen. (Enkel)onder begeleiding van een ervaren organisch chemicus is het te doen.

Wdeb

Marko schreef: Een waterstof kun je niet zomaar vervangen door een halogeen.

Hè? Wat te denken van broom bij hexaan in het licht? Radicalaire substitutie als ik het mij goed herinner?

Wdeb

Marko

Op papier werkt zo'n reactie schitterend, als in: je kunt er een mooi mechanisme voor tekenen. In de praktijk komt er een enorme mengelmoes aan verbindingen uit. Vertel zo'n radicaal maar eens welke van de aanwezige C'tjes hij moet aanvallen.

Je kunt er een mouw aan passen door cyclohexaan te gebruiken, daar is via een kleine omweg zelfs een heel makkelijke reactie mee te doen. Maar ja, in cyclohexaan zijn alle C'tjes en H'tjes hetzelfde, dus dat is een uitzondering.

Wdeb

Ja, dat begrijp ik. Maar het is dus wel mogelijk. En dus is er dan nu wel het correcte antwoord op zijn vraag, want hij vroeg of je het kon sturen.

Maar een aanvulling daarop: Als je een ester van verzadigde verbindingen maakt/hebt, kan je die dan simpel met chloor of broom halogeneren op deze manier, zonder de ester te slopen? En als je in een molverhouding van 1:1 werkt, kan je dan aannemen dat je enkel monogesubstitueerde esters verkrijgt. En is dit niet een Markovnikov-gestuurde richting?

Tjsa, hiervan heb ik weinig kaas gegeten, maar ik zie misschien mogelijkheden voor een onderzoek...en ik leer nog eens wat bij.

Wdeb

melchioro

allemaal hartstikke bedankt met de tips! Ik ga het zsm allemaal uitzoeken en ik laat van me horen

Marko

Wdeb schreef: Ja, dat begrijp ik. Maar het is dus wel mogelijk. En dus is er dan nu wel het correcte antwoord op zijn vraag, want hij vroeg of je het kon sturen.

[/quote]

Maar dat antwoord gaf ik al, want ik zei dat het niet praktisch was - misschien wel juist omdát er niets valt te sturen. En ik noemde een aantal gevallen waarin het wél praktisch is.

Het kan inderdaad, maar ja. Kernfusie kan ook, toch zul je niemand aanraden om een Tokamak te bouwen voor zijn PWS.
(ik ben goed in het maken van slechte vergelijkingen)

Maar om terug te komen op het onderwerp. Radicaalreacties leveren over het algemeen een mengsel van producten op, om de reden die ik noemde: Een radicaal maakt niet veel onderscheid. Bovendien vereisen ze bij gebruik van Br2 en dergelijke een sterke UV-bron nodig. Het zijn wel reactieve stoffen maar ze splitsen ook niet spontaan in 2 radicalen.

Simpel halogeneren kan daardoor vrijwel nooit, ook niet bij esters. Het is niet onmogelijk, maar je moet altijd voorbereid zijn op (moeilijke) scheidingen.
De reactie zoals die op de middelbare school wordt geleerd, met halogenen die in 2 radicalen splitsen en een kettingreactie opleveren waarbij substitutie optreedt, zul je op een lab niet meemaken.

Aan halogenering van esters en zuren is zo'n 150 jaar geleden al een hoop onderzoek verricht. Ik weet niet of je veel nieuws zult vinden

Markovnikov heeft hier niets mee te maken. De reacties die je hier noemt zijn radicalaire substitutiereacties, Markovnikov gaat over elektrofiele additie.

Benm

Het kan inderdaad, maar ja. Kernfusie kan ook, toch zul je niemand aanraden om een Tokamak te bouwen voor zijn PWS.
(ik ben goed in het maken van slechte vergelijkingen)

Inderdaad, ik zou eenieder aanraden dit te proberen. Vermoeddelijk zullen de meeste resultaten verhandelingen zijn over waarom de gebouwde machine niet werkt, maar de kans dat het 1 keer lukt is voldoende om zoiets te proberen.

Dat je niets nieuws zult vinden is in de regel niet erg: als je een onderzoek volgens de juiste methodiek uitvoert en je conclusie is dat het met de beschikbare middelen domweg niet mogelijk is, dan is dat ook een prima conclusie.

Ik denk dat zeker op middelbare scholen moet gelden dat het niet slagen van een poging alsnog een goed cijfer kan opleveren als er een goede onderbouwing is waarom het niet slaage, of zelfs waarom het eigenlijk bij voorbaat vrijwel kansloos was.

Marko

Benm schreef: Inderdaad, ik zou eenieder aanraden dit te proberen. Vermoeddelijk zullen de meeste resultaten verhandelingen zijn over waarom de gebouwde machine niet werkt, maar de kans dat het 1 keer lukt is voldoende om zoiets te proberen.

De kans dat zoiets, met de kennis van een middelbare scholier, de middelen en het budget van een middelbare school, en binnen het tijdsbestek dat voor een PWS staat, lukt is 0.
Het enig mogelijke resultaat van zo'n profielwerkstuk is dus een verzameling triviale redenen waarom het project niet geslaagd is in zijn opzet, en daarmee schiet je het doel volkomen voorbij.

Dat je niets nieuws zult vinden is in de regel niet erg: als je een onderzoek volgens de juiste methodiek uitvoert en je conclusie is dat het met de beschikbare middelen domweg niet mogelijk is, dan is dat ook een prima conclusie.

Het gaat helemaal niet om de vraag of je iets nieuws zult vinden. Het gaan erom of je uberhaupt in staat gaat zijn onderzoek te kunnen doen. Het is zinloos om te beginnen aan een expeditie waarvan je bij voorbaat al weet dat die niet gaat lukken.

Ik denk dat zeker op middelbare scholen moet gelden dat het niet slagen van een poging alsnog een goed cijfer kan opleveren als er een goede onderbouwing is waarom het niet slaage, of zelfs waarom het eigenlijk bij voorbaat vrijwel kansloos was.

Bij onderzoek kan van alles misgaan, en dat hoort er ook zeker bij. Maar dat wat er misgaat moet wel een leermoment zijn. Met andere woorden, het had iets moeten zijn dat in principe wel had kunnen lukken, waarna de leerling/student/onderzoeker kan nagaan wat er dan anders is gegaan dan zou moeten.

Je moet ook uitkijken dat de praktische handelingen die het middel waren om een onderzoeksvraag te beantwoorden niet tot hoofddoel verworden.

Als we dat betrekken op dit onderzoek:

De vraag is om de eigenschappen van een ester te vergelijken met die van een ester waar een H'tje is vervangen door een halogeen.
Dat is prima mogelijk in de praktijk, maar niet door middel van een substitutiereactie aan een ester. Dan gaat de praktijk voornamelijk bestaan uit het proberen van tot mislukken gedoemde reacties, en gaat het er bij voorbaat al niet van komen om eigenschappen te gaan vergelijken. En dat zou verschrikkelijk jammer zijn.

Er zijn immers (zie boven) reacties waarmee het wél mogelijk is.

Om dan terug te komen op de hoofdvraag of je substitutie kunt sturen: in sommige gevallen wel. Reacties verlopen via een mechanisme dat uit een aantal stappen bestaat, waarbij tussenproducten worden gevormd. De uitkomst van een substitutiereactie laat zich leiden door de stabiliteit van de tussenproducten. Als er meerdere tussenproducten mogelijk zijn met vergelijkbare stabiliteit, dan zal er uiteindelijk een mengsel aan producten ontstaan.
Zit er tussen de mogelijke tussenproducten veel verschil in stabiliteit, dan zal het eindproduct meestal maar één stof zijn.

In heel uitzonderlijke gevallen kun je zelf sturen welk eindproduct ontstaat, door de omstandigheden goed te kiezen. In de meeste gevallen wordt de reactie gestuurd, door details in de structuur van de moleculen die ervoor zorgen dat het ene tussenproduct meer stabiel is dan het andere.

Als je begrijpt welke factoren van invloed zijn op de stabiliteit kun je beredeneren welk(e) eindproduct(en) er bij een bepaalde reactie ontstaan. Aangezien verschillende reacties met verschillende mechanismes verlopen is het dan een kwestie van de juiste reactie kiezen, waarbij het product zal ontstaan dat je wil hebben.

Bovenstaande is dé basis van de organische chemie. Het gaat wat ver om dat hier in detail te behandelen, maar ik denk dat dat ook niet nodig is. Waar het vooral om gaat is dat je een reactie hebt die

a) een vooraf bekend eindproduct oplevert
b) redelijk goed uitvoerbaar is

Overigens kun je als "fall-back scenario" aanhouden dat je de benodigde stof(fen) gewoon bestelt. Maar dat is natuurlijk minder leuk

Wdeb

Ik hou van slechte vergelijkingen. Ze voegen iets toe aan de discussie. Goede zouden we allemaal wel kunnen bedenken.

Maar, omdat we dit topic toch helemaal gekaat hebben: Als ik broom bij hexaan breng en in het zonnetje zet, dan "verdwijnt" mijn broom. Nou heb ik laatst organisch 1 en 2 behaald, maar dat gaat idd vooral over stuurbare processen, zoals electrofiele en nucleofiele substituties.

Ik nieuwsgierig naar het mechanisme gezocht in de hoop dat ik daar met het behalen van die twee vakken afdoende background voor zou hebben, is het iets totaal anders....aaaahhhh...

En nu krijg ik van jou, toch in mijn ogen een kenner hier op dit heerlijke, onzalige organisch gebied, te horen dat het door mij gevonden mechanisme een "zeer sterke" UV-bron nodig. En aangezien ik dit achter glas en bij TL-licht heb uitgevoerd: Wat gebeurt er dan?

Wdeb

Marko

Het off-topic gedeelte kan prima worden afgesplitst

Mijn excuses als ik je in verwarring heb gebracht. De reactie die je hebt gezien treedt gewoon op. Maar ging het snel? En heb je de eindproducten en de conversie bepaald?

De reactie is een radicaalreactie. Wat je geleerd hebt over nucleofiele en elektrofiele substituties is maar beperkt toepasbaar op radicaalreacties. Algemene principes zoals stabilisatie, activeringsenergieën en dergelijke gelden net zo hard, maar de manier waarop deze uitwerken is anders.

Nu, carbokationen en radicalen hebben een overeenkomst: Ze komen negatieve lading tekort. Een carbokation in de vorm van een heel (bindings)elektronenpaar waardoor een formele positieve lading achterblijft, een radicaal omdat er een ongepaard elektron is.

Beide kunnen dus gestabiliseerd worden door groepen die negatieve lading (elektronen) kunnen doneren, met wat kleine verschillen in het belang van mesomere en inductieve effecten, waar je waarschijnlijk al over geleerd hebt. Maar de algemene trend kun je aanhouden, en dat is dat reacties op tertiaire C-atomen makkelijker gaan dan op secundaire, die weer makkelijker lopen dan primaire. Voor hexaan heb je 2 verschillende mogelijkheden om een radicaal op een secundair C-atoom te vormen, en je hebt nog een mogelijkheid om dat op een primair C-atoom te doen. Als eindproduct kun je dus een mengsel van 3 monobroomhexanen te krijgen (als je 1 equivalent of minder toepast), waarbij je voornamelijk 2- en 3-broomhexaan mag verwachten en weinig 1-broomhexaan.

Bij de reactie die jij uitvoerde waren dus waarschijnlijk al deze producten aanwezig, samen met nog een bult hexaan. Stel nu dat je graag 2-broomhexaan had willen hebben om verder onderzoek mee te doen, hoe ga je dan verder? Hexaan raak je makkelijk kwijt. Maar de rest? De kookpunten zijn 144, 144 en 154 °C (respectievelijk 3, 2 en 1-broomhexaan). Met een hele nette destillatie raak je 1 van de stoffen wel kwijt, maar voor die andere moet je dan weer een andere scheidingstechniek verzinnen (ik zou zo niet eens weten welke)

melchioro

hey allemaal,

dank jullie allemaal voor de uitgebreide berichtjes en de tijd die jullie hierin hebben gestoken!
Helaas raadt mijn docent het af om dit te gaan doen aangezien hij niet zeker weet of het goed genoeg is voor het PWS.
Helaas zal ik dit dus niet gaan onderzoeken, Maar in ieder geval nogmaals BEDANKT!

Wdeb

Nou, als je onderzoek sterk genoeg is, is naar mijn mening zeker zoiets als de woorden van Marko proberen te staven mbt hexaan en substitutie al ruim afdoende. Hoe komt het dat docenten een PWS altijd maatschappelijk willen laten zijn? Dus niet gewoon de diepte in, zoals in sommige oude Exo's?

Marko, dank voor je bevestiging. Ben blij dat ik het toch allemaal wel aardig op een rijtje heb.

Wdeb

melchioro

Het is niet zozeer dat hij het niet goed vindt, maar dat dit misschien te lastig wordt voor ons. Wij kunnen natuurlijk niet de stoffen gaan proeven en als we het molecuul gaan aanpassen kan het zijn dat ruiken ook niet meer veilig is.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

substitutie beinvloeden

substitutie beinvloeden

Re: substitutie beinvloeden

Re: substitutie beinvloeden

Re: substitutie beinvloeden

Re: substitutie beinvloeden

Re: substitutie beinvloeden

Re: substitutie beinvloeden

Re: substitutie beinvloeden

Re: substitutie beinvloeden

Re: substitutie beinvloeden

Re: substitutie beinvloeden

Re: substitutie beinvloeden

Re: substitutie beinvloeden

Re: substitutie beinvloeden

Re: substitutie beinvloeden