Le reazioni collaterali avvengono quando un reagente può andare incontro nello stesso tempo a due o più reazioni. In tal caso una delle due reazioni è quella principale mentre l’altra è collaterale.
Le reazioni collaterali portano a sottoprodotti, in genere non desiderati, che diminuiscono la resa teorica del prodotto desiderato. Inoltre si verifica che tali sottoprodotti devono essere allontananti
Ad esempio l’etanolo, in presenza di acido solforico, dà luogo a una reazione di disidratazione che dà, come prodotto di reazione l’etere etilico.
In questa reazione di condensazione, che avviene tra due molecole di etanolo, si verifica l’eliminazione di acqua:
2 CH3CH2OH → CH3CH2OCH2CH3 + H2O
La reazione collaterale porta a etene e acqua:
CH3CH2OH → CH2=CH2 + H2O
Tipi di reazioni collaterali
I tipi fondamentali sono consecutive e parallele
Reazioni consecutive
Sono reazioni in cui il prodotto finale è ottenuto attraverso due o più stadi.
Si possono rappresentare come:
A → B → C
Un esempio è la clorurazione di un alcano. Dalla clorurazione di un alcano si ottengono, nel corso del tempo prodotti sempre più clorurati.
CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl
Il clorometano così ottenuto costituisce il reagente di una successiva clorurazione:
CH3Cl + Cl2 → CH2Cl2 + HCl
A sua volta il diclorometano reagisce con il cloro per dare triclorometano noto come cloroformio:
CH2Cl2 + Cl2 → CHCl3 + HCl
Infine il cloroformio reagisce con il cloro per dare tetracloruro di carbonio:
CHCl3 + Cl2 → CCl4 + HCl
Per questo tipo di reazione il tempo è la variabile più importante. Un altro esempio è l’ossidazione dell’etanolo che si trasforma prima in acetaldeide e poi in acido acetico. Se si vuole ottenere l’acetaldeide la sua conversione in acido acetico è una reazione indesiderata.
Pertanto si deve rimuovere l’acetaldeide dalla miscela di reazione il prima possibile. Ciò è attuato utilizzando un eccesso di alcol, distillando l’aldeide non appena si forma e evitando di aggiungere un eccesso di ossidante.
Reazioni parallele
Le reazioni parallele o competitive sono i tipi più comuni di reazioni collaterali. Sono reazioni in cui da un unico reagente si ottengono due o più prodotti di reazione
In figura da A si possono ottenere B con una costante cinetica k1 e C con una costante cinetica k2
Se k1 è maggiore di k2 allora il prodotto prevalente è B
Ad esempio dalla reazione tra fenolo e acido nitrico si possono ottenere l’ortonitrofenolo e l’isomero para
Poiché k1 è maggiore di k2 il prodotto prevalente è l’isomero orto