Стерические факторы радикальных реакций

На основе метода переходного состояния автором был разработан и применен приближенный метод расчета стерических факторов радикальных реакций. Это перспективный метод, имеющий значение для химической кинетики вообще. [c.8]

Для оценки реакционной способности частиц в молекулярных и радикальных реакциях, протекающих при низких величинах энергий активации, особенно большое значение приобретает знание стерических факторов. Малая величина последних может обуславливать низкую реакционную способность, несмотря иа благоприятную (малую) величину энергии активации реакции [206]. Чаще это можно ожидать именно при радикальных реакциях. Поэтому большое значение приобретает разработка доступного метода вычисления и надежных экспериментальных способов определения величин стерических факторов радикальных реакций. [c.163]

Ниже рассмотрено теоретическое состояние проблемы стерических факторов простых молекулярных и радикальных реакций на основе метода переходного состояния и применение теоретических соотношений к расчету стерических факторов радикальных реакций различных типов. [c.163]

Стерические факторы радикальных реакций [c.181]

Хорошее совпадение значений констант равновесия, вычисленных термодинамическим и кинетическим методами, доказывает правильность вычисленных значений стерических факторов радикальных реакций, и, следовательно, удовлетворительность изложенного выше метода расчета последних. [c.257]

А. Д. Степухович. Стерические факторы радикальных реакций в химической кинетике.— Успехи химии, 25, 263—287 [c.178]

Предварительно рассмотрим приближенный метод расчета стерических факторов бимолекулярных радикальных реакций, разработанный автором в конце 40-х и начале 50-х годов [63, 213, 206, 248, 249], основанный на применении к расчету стерических факторов многочисленных реакций присоединения, замещения, рекомбинации и диспропорционирования простых алкильных и непредельных радикалов формул (114) и (120). [c.188]

Различия в кинетическом поведении алканов объяснены на основе количественных различий динамических параметров радикальных реакций (энергий активации и стерических факторов реакций зарождения, развития и обрывов цепей на стенках). [c.10]

С другой стороны, был произведен расчет констант равновесия радикальных реакций кинетическим методом, по отношению вычисленных констант скоростей прямой и обратной реакций. В свою очередь константы скорости прямой и обратной радикальных реакций были вычислены по значениям стерических факторов и энергий активации радикальных реакций. Энергии активации радикальных реакций были оценены на основании полуэмпирического уравнения Пола-ни-Семенова, которое позволяет вычислить энергию активации по величинам тепловых эффектов радикальных реакций. [c.11]

После неудачных попыток удовлетворительно вычислить энергию активации реакций при помощи методов квантовой Механики появились успешные попытки более точной оценки энергий активаций [212, 132, 133, 65] и стерических факторов [63, 206, 213—215] радикальных реакций, а также надежные экспериментальные данные по радикальным реакциям [130, 131]. В настоящее время мы располагаем более точными оценками величин стерических факторов и энергий активации многих простых радикальных реакций, являющихся реакциями развития и обрыва цепей в цепных схемах крекинга и других превращений органических веществ. [c.159]

Кроме методов оценки стерических факторов и энергий активации радикальных реакций, т. е. методов вычисления констант скорости этих реакций, принципиальное значение для суждения о правильности того или иного механизма приобретает вопрос о равновесии в реакциях с участием радикалов, поскольку кинетика радикальных реакций неотделима от термодинамических факторов, на фоне которых течет сложный радикальный процесс. [c.159]

Изменения реакционной способности, являющиеся результатом совместных изменений энергетического и стерического факторов реакции, в свете рассмотренных взаимоотношений между ними, будут тем более заметны, чем более низкие значения имеют энергии активации реакции. При обычных реакциях, имеющих, как правило, достаточно высокие энергии активации, изменения реакционной способности, обусловленные изменением энтропийного фактора, перекрываются резкими изменениями энергетического фактора с изменением температуры и в небольшом интервале изменений температуры трудно уловимы. Но при радикальных реакциях или для обычных реакций между молекулами в более широком интервале температуры эти изменения могут быть выявлены. [c.169]

Однако в настоящее время на пути применения формул (114), (120) и др. к мономолекулярным реакциям распада и изомеризации радикалов и бимолекулярным реакциям радикалов с молекулами или между собой возникают трудности, связанные с отсутствием необходимых сведений о радикалах и вообще гораздо менее полным знанием свойств радикалов по сравнению со свойствами молекул. Это принуждает при решении указанных задач искать приближенных подходов, порой грубоватых, но позволяющих получать удовлетвори-, тельные количественные результаты, а самое главное — на основании этих расчетов получать некоторые обобщения относительно поведения различных радикалов в определенных реакциях и связи их строения с реакционной способностью и дать истолкование экспериментальным данным по определению стерических факторов в радикальных реакциях. [c.181]

Приближенный метод расчета стерических факторов бимолекулярных радикальных реакций [c.188]

Необходимые данные для расчета стерических факторов-некоторых конкретных радикальных реакций с участием алканов, алкенов и других непредельных углеводородов сведены в табл. 36. [c.194]

Величины стерических факторов различных радикальных реакций присоединения и замещения Н и СНз-радикалов с молекулами алкенов й алканов и их эффективные значения, получающиеся путем умножения вычисленных значений зт ка число равноценных атомов водорода в молекуле, с которыми может идти реакция замещения (или атомов С в случае реакций присоединения), рассчитанные по формуле-(120) на основании данных табл. 36, даны в табл. 37. [c.194]

Аналогичные соотношения складываются в случае реакций радикальной полимеризации, но только при гораздо более низких температурах, когда стерические факторы возрастают на два порядка. Наращивание полимерного радикала на вторую молекулу мономера (этилена или пропилена) свя-204 [c.204]

Значения стерических факторов, найденных путем экспериментального изучения кинетики радикальных реакций с участием Н и СНз-радикалов, приведены в табл. 38. Эти данные получают объяснение на основе выполненных расчетов стерических факторов по приближенному методу и подтверждают сделанные из них выводы. Применение формулы 206 [c.206]

Подобная закономерность в изменении s-факторов наблюдается-и для реакций радикальной полимеризации, но только при гораздо более низких температурах. Присоединение полимерного радикала ко второй молекуле мономера (этилена или пропилена) связано с резким уменьшением s-фактора, но при последующем присоединении третьей и четвертой молекул мономера к полимерному радикалу s-фактор практически не изменяется [273]. Постоянное значение стерических факторов реакций роста цепи можно рассматривать как обоснование эмпирического положения об относительно одинаковой реакционной способности полимерных радикалов различной длины, принимаемого в кинетике полимеризационных процессов [73]. В случае реакций присоединения непредельных молекул друг к другу, например при молекулярной полимеризации этилена, образование димера имеет сравнительно высокий s-фактор ( 0,1), но присоединение третьей молекулы к димеру, или образование тримера, сопряжено с резким уменьшением s-фактора на 3—4 порядка [273]. Это может объяснить задержку полимеризации на стадии димеризации [274]. В связи с этим роль катализаторов наряду с обычным понижением энергии активации состоит в устранении пространственных затруднений (на стадии образования тримера и далее) путем сильного увеличения стерического фактора. [c.181]

Как электронные, так и стерические факторы оказывают существенное влияние на кинетику радикальных реакций. Исследование процесса присоединения метильного радикала к ароматическим углеводородам привело к выводу, что скорость этого процесса зависит от энергии локализации радикалов. При вычислении энергии локализации, вслед за Уэландом, рассматривается такое переходное состояние системы, когда один я-электрон, подвергшийся атаке ароматической молекулы, выключен из системы сопряжения и вступает во взаимодействие с неспаренным электроном атакующего свободного радикала. Если в начальном состоянии системы энергия л-электронов равна Е, то в конечном состоянии она падает до значения Е г. Потеря энергии я-электронов в результате присоединения свободного радикала к молекуле и является энергией локализации Ь г = Е — Е г. [c.266]

Дело в том, что вне зависимости от ММ радикала реакция продолжения цепи сводится к взаимодействию одной и той же концевой радикальной группы с молекулой мономера. Уменьшение же коэффициента диффузии мономера с ростом вязкости среды компенсируется ростом времени его нахождения в клетке, окружающей радикальный конец полимерного радикала. Обрыв цепи происходит обычно при квадратичной рекомбинации радикалов. С ростом ММ радикалов константа скорости их рекомбинации будет уменьшаться из-за уменьщения стерического фактора и [c.200]

Свободно-радикальный механизм дает чрезвычайно гибкую систему для получения огромного разнообразия продуктов реакции. Именно по этой причине иногда считают, что такой механизм слишком неспецифичен и не поддается обычной проверке но кинетическим критериям. Могут сказать также, что он объясняет слишком многое. Это возражение, однако, вряд ли относится к настоящему примеру. Мы постулируем не совокупность неразличимых свободно-радикальных реакций в гомогенной фазе, а лишь объясняем весьма необычную реакционную способность в организованной макромолекулярной системе, которую вряд ли можно объяснить с точки зрения чистой геометрии. Возможно, что перемещение свободных валентностей по всей системе структур дает особый вид реакционной способности, и постоянное наличие свободных валентностей или же возможность их возникновения является одной из основных характерных особенностей живого вещества. Тогда потеря жизнеспособности сопровождалась бы насыщением валентностей. Анабиоз, как например в случае долго живущих и инертных спор бактерий, зависел бы от таких стерических факторов, когда при отсутствии условий для нормального роста валентности защищены от насыщения. Поддержание жизнеспособности в условиях метаболической активности требовало бы постоянного возникновения новых свободных валентностей при помощи уже упомянутых выше реакций разветвления. [c.525]

В четвертой главе рассмотрена проблема стерических факторов обычных (молекулярных) и радикальных реакций как часть проблемы реакционной способности частиц. На основе метода переходного состояния получены формулы для вычисления стерических факторов мономолекулярных и бимолекулярных реакций и зависимости их от температуры. Разработан приближенный метод расчета стерических факторов реакций присоединения и замещения радикалов с непредельными и предельными углеводородами, а также реакций диспропорционированияи рекомбинации радикалов. Этот метод расчета стерических факторов радикальных реакций основан на квантово-механических соображениях и апрокси-мации сумм состояний радикалов при помощи сумм состояний молекул, близких по своему химическому строению к радикалам. Приближенный способ расчета применен к вычислению стерических факторов обратимых реакций присоединения радикалов —Н, СНз к непредельным углеводородам (этилен, пропилен, изобутилен, аллен, ацетилен и др.), обратимых реакций замещения этих радикалов с непредельными и предельными углеводородами (метан, этан, пропан, бута- [c.10]

На основе этих расчетов получены обобщенные выводы относительно влияния строения радикалов, длины цепи, температуры и других факторов на стерические факторы радикальных реакций. В частности, дано новое объяснение отрицательного коэффициента окорости реакций рекомбинации радикалов, обусловленного уменьщением стерических факторов с увеличениам температуры. [c.11]

Как уже подчеркивалось, изучение температурной зависимости величины, стоящей справа (159), дает нам относительную энергию активации реакции продолжения цепи и относительное значение стерического фактора этой реакции. Если для сравнения между собой однотипных реакций с участием одного и того же радикала Можно удовлетвориться относительным значением динамических параметров реакции, то для вычисления абсолютной величины к р необходимо знание констант скоростей реакций рекомбинации и диспропорционирования. Кроме того, знание величин последних позволяет определить концентрацию радикалов, принимающих участие в процессе и, следовательно, вычислить абсо -лютные величины скоростей радикальных реакций. Однако экспериментальное определение констант скоростей реакций рекомбинации и диспропорционирования радикалов требует постановки независимых опытов и является в экспериментальном отношении очень сложным. Поэтому до сих пор для реакции рекомбинации было принято считать, что эти реакции происходят при каждом столкновении радикалов. Поименно это предположение в свете выше изложенных результатов расчета стерических факторов реакций рекомбина- ции кажется неверным, хотя энергии активации дей Стви-тельно малы. То же самое относится и к реакциям диспропорционирования, как будет пока-адно в следующем разделе. [c.258]

Если положить, что стерический фактор для реакции СбНцО-+СбН12 приблизительно тот же, что и для реакции R02-(-RH, т. е. <10 - , то 1<С 2 и практически подавляющее количество радикалов СаНцО должно претерпевать изомеризацию с образованием в конечном итоге капроновой кислоты. Так как последней при окислении циклогексана образуется мало, то это указывает на относительно малую скорость радикального распада гидроперекиси циклогексила в реакции. [c.231]

В последнее время появилось много работ по радикальным реакциям замещения, в которых авторы приводят значения стерических факторов порядка 10 10 Однако из экспериментов определяются лишь предэкспоненциальные множители, равные произведению стерических факторов на числа двойных столкновений. При расчете же числа столкновений газокинетические поперечники радикалов принимаются по аналогии с соответствующими молекулами, что может внести большие ошибки. Теоретических обоснований низких значений стерических факторов в реакциях замещения нет нигде, кроме работ А. Д. Степухо-вича [8]. По нашему мнению, однако, Степухович при своих расчетах делает некоторые недостаточно обоснованные допущения. [c.12]

Количественной мерой для реакционной способности радикалов является величина константы скорости радикальней реакции, которая изменяется для данной реакции с изменением условий или с переходом к другим реакциям. Изменения константы скорости определяют изменения реакционной способности. Следовательно, для количественной характеристики реакционной способности радикалов в данной реакции должна быть вычислена константа скорости этой реакции. Вычисление константы скорости реакции с участием радикалов, как и расчет константы скорости молекулярной реакции, сводится в случае реакции второго порядка к определению энергии активации (Е) и стерического фактора (х) данной радикальной реакции. Стерический фактор входит в величину иредэкопон енциального множителя (.4) в формулу для константы скорости [c.162]

Экспериментальные величины стерических факторов реакций присоединения Н-атомов к олефинам были определены пО измерениям эффективностей столкновений реакций присоединения Н к олефинам по методу посинения окиси молибдена или вольфрама, применяемому с целью изучения быстрых радикальных реакций [62]. Этот метод можно использовать более широко для изучения кинетики наиболее быстрых радикальных реакций с насыщенными углеводородами, наряду с методом пара-ортоводородной конверсии. Надо только учесть, что определенные опытным путем эффективности столкновений реакции присоединения Н-атомов к олефинам представляют собой суммарный результат действия стерических факторов и энергии активации. Поэтому при сравнении с вычисленными значениями стерических факторов из опытных величин эффективностей столкновений предварительно должна быть исключена доля, соответствующая влиянию энергетического фактора. При этом энергия [c.201]

В молекулярных реакциях второго порядка стерические факторы также принимаются равными единице. Тем самым молекулярные реакции наделяются привилегиями по сравнению с реакциями замещения радикалов или их присоединения к непредельным молекулам, обладающими низким значениями стерических факторов. Но мы видели, что стери> ческие факторы реакций полимеризации этилена и пропилена имеют также низкие величины [252]. В таком случае представление о различии стерических факторов молекуляр -ных и радикальных реакций является необоснованным и ведет к тому, что действительные конкурентные отношения-между молекулярными и радикальными реакциями предстают в искаженном виде. При этом отличие, создаваемое ис -кусственным представлением о различии стерических факторов на несколько порядков (2—3), способно в значительной степени стушевать большую разность энергий активации молекулярной и радикальной реакций. [c.211]

Реакции между молекулами водорода, ацетилена и этилена, приводящие к образованию радикалов, и обратные им реакции диспропорционирования радикалов характеризуются опять-таки низкими величинами стерических факторов (10- —10 ). Это показывает, что реакции между молекулами не имеют преимуществ в отношении пространственных трудностей перед радикальными реакциями. С другой стороны, энергетические преимущества подобных реакций как процессов образования радикалов по сравнению с молекулярными реакциями диссоциации молекул на радикалы могут проявиться полностью только в реакциях между более простыми молекулами или при пониженных температурах, когда стерические факторы будут иметь высокие значения. Однакб и при высоких температурах бимолекулярный процесс образования радикалов из мол кул в случае очень прочных связей может приобрести преимущество перед процессом диссоциации их. [c.217]

Вычисление констант равновесия радикальных реакций можно выполнить на основании данных кинетики о константах скоростей прямой и обратной реакций, либо при помощи термодинамических методов. Прн вычислении констант рав-повесия кинетическим методом требуются экспериментальные значения констант скоростей или величины стерических факторов, энергий активации и газо-кинетических поперечников реагирующих частиц для прямой и обратной реакций. Как правило, экспериментальные данные по кинетике обратных реакций отсутствуют. Это затрудняет оценку тепловых эффектов радикальных реакций по величине энергий активации прямой и обратной реакций. [c.246]

Использовались также необоснованные значения стерических факторов (5 л 1), что вносило В расчбты дополнительную неопределенность. Применение более низких значений энергий активации элементарных реакций развития цепи в прежних радикально-цеп-ных схемах разложения этана не приводит уже к первому порядку кинетики распада, хотя несколько сближает вычисленную и измеренную концентрации радикалов. Правильной следует считать только ту радикально-цепную схему, в которой отражено самоторможение (или торможение) и лишь при экстраполяции к х = О получается первый порядок. [c.217]

Кроме этого довода Саттерфилда, никаких других экспериментальных доказательств существования реакции 2 иона еще пе имеется. Следует, однако, отметить, что в противоположпость предположению о двух мономолекулярных путях распада перекисного радикала КОа, это предположение Саттерфилда о двух бимолекулярных реакциях алкильного радикала К с кислородом (реакции 1 и 2) люжет быть теоретически совмещено с найденным В. Я. Штерном (см.выше) различием в их нредэкспонепциальных факторах в 10 раз. Действительно, известно, что в случае радикальной реакции присоединения, какой является реакция 1, стерические факторы очень малы, порядка Ю " — 10 . Это объясняется отсутствием в подобном случае распада активированного комплекса и, следовательно, тем, что энтропия конечного состояния меньше энтропии исходных состояний. Что же касается реакции 2, то в отношении ее нет теоретических оснований для предположения о ненормально малом стерпческом факторе. В результате не исключено различие в предэкспоненциальных факторах реакций 1 и 2 в 10 раз. [c.342]

В 1940 г, методом ИК-спекроскопии было обнаружено [58, с. 433], что содержание метильных групп в ПЭВД значительно превосходит возможное содержание концевых групп. На основании этого был сделан вывод о разветвленности макромолекул полиэтилена, но вопрос о длине ветвей и механизме их образования оставался открытым. Изобилие метильных групп при сравнительно малом значении молекулярной массы, ошибочно найденном методом характеристической вязкости, дало основание считать ветви короткими. Лишь в 1953 г. были опубликованы данные [58, с. 32], убедительно показывающие, что условия радикальной полимеризации этилена благоприятны для реакций передачи цепи на полимер по двум механизмам (см. гл. 4) мономолекулярному (внутримолекулярному) и бимолекулярному (межмолекулярному), что приводит к образованию в ПЭВД соответственно двух типов разветвленности короткоцепной (КЦР) и длинноцепной (ДЦР). При этом возникновение КЦР предпочтительно в силу благоприятных стерических факторов и высокой концентрации групп СН2 в пределах пяти последних углеродных атомов растущего макрорадикала. [c.114]

Реакции рекомбинации и диспропорционирования особенно часто наблюдаются в газовой фазе, где вероятность соударения радикалов относительно высока. Напротив, в растворе наиболее вероятна реакция радикала с первой встреченной молекулой растворителя, выступающей, таким образом, в роли субстрата. Поэтому для достижения максимальных выходов продуктов радикальных реакций необходимо применять относительно инертные растворители. Резонансная стабилизация и стерические факторы могут сильно влиять на реакции радикалов. Так, дифенилме- [c.13]

Если отвлечься от стерических эффектов, то вся совокупность опытных данных позволяет выделить два фактора, определяющих зависимость скоростирадикальныхреакций от строенияреагирующихмолекул и радикалов. Первый фактор — идеальная радикальная реакционность, т. е. существование универсальных рядов реакционности для мономеров (и молекул типа RH) и радикалов и антибатность этих рядов. Эта концепция применима, в первую очередь, к углеводородам, но с некоторыми оговорками и ограничениями оно может быть распространено и на молекулы, содержащие гетероатомы. Второй фактор — полярность переходного состояния. С чисто теоретической точки зрения невозможно дать точные количественные характеристики каждому из указанных двух факторов, определяющих скорость радикальных реакций. Однако, в известной мере условно, эти характеристики можно получить эмпирическим или полуэмпирическим путем. В этой связи представляют интерес предложенные Алфреем и Прайсом [23, 24] эмпирические выражения для констант и г , характеризующие совместную полимеризацию двух мономеров. [c.253]

Реакциям свободных атомов и радикалов, образовавшихся в первичных процессах, а также в быстрых ионно-молекулярных реакциях и реакциях возбужденных частиц, требуется быть также сравнительно быстрыми, для того чтобы обогнать процесс нейтрализации. Так, реакция радикал — молекула должна была бы (при давлении атм) проходить с вероятностью не менее 10 —10" (на одно столкновение), поскольку приведенное типичное значение т, составляет по порядку величины миллисекунду. При стерическом факторе 1 это отвечает при комнатной температуре энергии активации меньше 8—9 ккал. Поэтому часть атомных и радикальных реакций обгоняет рекомбинацию ионов (не конкурируя с ней), а часть требует времени, большего, нежели нейтрализация. Поскольку, кроме того, при самой не 1трализации вследствие ее диссоциативного характера рождаются новые атомы и свободные радикалы и поскольку рекомбинация атомов и радикалов имеет константы скорости на несколько порядков меньше, чем константы нейтрализации, значительная доля реакций радикалов с молекулами и сама рекомбинация атомов и радикалов являются в последовательности элементарных процессов сложной радиационно-химической реакции самыми поздними. [c.383]

Новая форма дальней функционализации с использованием стерических факторов разработана группой Бреслоу [321]. В основе стратегии здесь лежит связывание функционализующего агента— ковалентно или с помощью образования комплекса — с субстратом через соответствующую матрицу, геометрические особенности которой в значительной степени определяют направление атаки (атак). При использовании реагентов со сложноэфирной связью исследовано множество радикальных реакций хлорирование хлориодфенил-радикалами, нитрозирование по реакции Бартона и отщепление водорода действием триплетного бензофенона, приводящее к ненасыщенности или замыканию цикла с образованием гидроксилактона. В случае (139) возможности фотоциклизации практически ограничены атомами С-11 (65%) и С-10 (28%) остатка спирта. Очевидно, что такие интересные реакции наиболее перспективны для стероидных спиртов. [c.109]

В системе, использованной в атом исследовании, стерические факторы счвтакись маловажными, так как они в равной степени влияют на оба олефиновых углеродных атома, так ято обсуждение результатов исследования может быть ограничено возмож-кыми влияниями на реакцию присоединения факторов полярной и радикальной устой-яивостп. О значении полярных эффектов в реакциях свободнорадикального прнсоедж- [c.356]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология