IV.4. Clorurarea metanului.

Alcanii pot să dea reacţii de substituţie radicalică cu reactanţi care pot forma atomi sau radicali liberi, fiind reacţii radicalice (mecanisme homolitice).

Substituţiile radicalice au loc la temperaturi ridicate sau în prezenţa radiaţiilor ultraviolete (reacţii fotochimice).

Cele mai importante reacţii de substituţie radicalică ale alcanilor sunt reacţiile de halogenare, care au loc printr-un mecanism homolitic înlănțuit.

Relativ uşor au loc reacţiile de clorurare şi bromurare fotochimică, greu se realizează iodurarea şi foarte energic decurge fluorurarea. Clorurarea şi bromurarea se realizează cu clor sau brom la lumină sau temperatură ridicată (100 – 3000 °C). La metan, reacţia are loc în fază gazoasă, prin substituţia succesivă a atomilor de H cu formarea derivaţilor halogenaţi ai metanului.

În reacția dintre metan și clor în raport molar de 1:1, se formează preponderent monoclorometanul (clorura de metil):

Mecanismul homolitic înlănțuit parcurge trei etape:

- Inițierea are loc cu scindarea homolitică a moleculei de clor, în condiții fotochimice:

- Propagarea este etapa în care atomii de clor reacționează cu moleculele de metan cu formarea radicalilor metil (•CH3). Radicalii metil au reactivitate mare și la ciocnirea cu o moleculă de clor formează monoclorometanul și un atom de clor.

- Întreruperea este etapa în care radicalii se unesc între ei (coligare) cu formarea de molecule stabile:

Cea mai importantă utilizare a clorometanului este ca intermediar chimic în producția de polimeri de silicon. Cantități mai mici sunt utilizate ca solvent în fabricarea cauciucului butilic și în rafinarea petrolului. Clorometanul este utilizat și ca agent de metilare și clorurare în chimia organică. De asemenea, este utilizat într-o varietate de alte domenii: ca un agent de extracție pentru uleiuri și rășini de grăsimi, ca agent de propulsie și agent de suflare în producția de spumă de polistiren, ca anestezic local, ca intermediar în fabricarea de medicamente, temperatura de polimerizare, ca fluid pentru echipamente termometrice și termostatice.