Transcript Alkeny

Uhlovodíky
(Cyklo)Alkeny
(Cyklo)Alkeny
• Obsahují dvojné vazby
• Obecný vzorec alkenů: CnH2n
• Hybridní stav: sp2
(Cyklo)Alkeny
Názvosloví alkenů:
a) Nerozvětvených alkenů
• Odvozují se od alkanů nahrazením přípony –an za:
- en (u alkenů s jednou dvojnou vazbou)
- adien (u alkenů se dvěma dvojnými vazbami)
- atrien (u alkenů se třemi dvojnými vazbami)
CH3-CH=CH-CH3
CH3-CH=CH-CH2-CH3
(Cyklo)Alkeny
Při tvorbě názvů alkenylů (=uhlovodíkové zbytky alkenů) se označí poloha
volné valence co nejnižším lokantem bez ohledu na dvojnou vazbu
CH3-CH=CH-CH2-
but-2-en-1-yl
CH2=CH-CH2-CH2-
but-3-en-1-yl
(Cyklo)Alkeny
b) Rozvětvených alkenů
Zásady:
1)
Vyhledá se řetězec s největším počtem násobných vazeb (v případě
rovnosti těchto vazeb se zvolí z těchto možností řetězec nejdelší)
2)
Očíslujeme tak, aby soubor lokantů vyjadřující polohu násobných
vazeb byl co nejmenší
3)
V případě více možností se zvolí to číslování, které určí substituentům
co nejnižší soubor lokantů
4)
Názvy substituentů se řadí podle abecedy bez ohledu na velikost,
násobící předpony
(Cyklo)Alkeny
Příklady alkenů:
H2C
H2C
C
CH
CH2
CH
CH3
CH2
CH3
CH3
CH2
CH3
CH3
H3C
C
CH3
CH2
C
CH3
CH2
(Cyklo)Alkeny
Triviální názvy alkenů:
CH2=CH2 ethylen (ethen)
CH2=C=CH2 allen (propadien)
CH2=CH- vinyl (ethenyl)
CH2=CH-CH2- allyl (prop-2-en-1-yl)
(Cyklo)Alkeny
Názvosloví cykloalkenů:
Odvozují se názvů příslušných lineárních alkenů, přidáním
předpony cykloZásady:
• Základem názvu je pojmenování příslušného kruhu
• Očíslujeme ho tak, aby soubor lokantů vyjadřujících polohu
dvojných vazeb byl, co možná nejmenší (atomy se číslují přes
dvojnou vazbu)
• V případě více možností se zvolí číslování, které určí
substituentům, co nejnižší soubor lokantů
• Názvy substituentů se řadí podle abecedy (bez ohledu na
velikost lokantů nebo násobící předpony)
(Cyklo)Alkeny
Sloučeniny pojmenujte:
H3C
CH3
H3C
CH3
H3C
(Cyklo)Alkeny
Struktura cyklo(alkenů):
Izomerie:
CH3
Konstituční -řetězová
H3C
H3C
CH
CH
CH
CH2
CH
CH
CH2
CH3
CH3
CH3
H3C
C
CH3
CH
CH2
CH3
CH3
(Cyklo)Alkeny
Konstituční polohová
Liší se polohou dvojných vazeb
H2C
H3C
CH
CH
CH2
CH2
CH
CH2
CH2
CH2
CH3
CH3
Liší se polohou dvojných vazeb
Liší se polohou substituentů
CH3
H3C
CH3
H3C
(Cyklo)Alkeny
Konfigurační- geometrická
Alkeny mohou tvořit cis/trans izomery
Cis izomerii – mají stejné substituenty na stejné straně dvojné vazby
H3C
CH3
C
H3C
C
C
H
cis-but-2-en
H
H
H
C
CH3
trans-but-2-en
(Cyklo)Alkeny
Příprava a výroba:
 průmyslově se získávají při krakování ropy nebo pyrolýzou
zemního plynu
 založena na eliminačních reakcích:
a) Dehydrogenace nasycených uhlovodíků:
 podmínky: katalyzátor Pt
Pt
CH3-CH2-CH2-CH3 ---> CH3-CH=CH-CH3+H2
(Cyklo)Alkeny
b) Dehydratace alkoholů:
dehydratační činidlo: kyselina
H
c)
H
H
H
C
C
H
OH
H
kyselina
---->
-H2O
H
H
C
C
H
H
Dehydrohalogenace halogenderivátů uhlovodíků:
H
H
C
C
H
X
Lewisova báze
---->
-HX
H
H
C
H
H
C
H
(Cyklo)Alkeny
Fyzikální vlastnosti:

podobné jako u alkanů, hodnoty fyzikálních konstant jsou
závislé na velikosti molekul

absorpce záření: se zvyšujícím se počtem dvojných vazeb
v konjugaci se vlnová délka prodlužuje až do viditelné oblasti,
látky se jeví jako barevné
(Cyklo)Alkeny
Chemické vlastnosti:
• reakce probíhají hlavně na dvojné vazbě
• dvojná vazba je místem zvýšené hustoty elektronů
• přitahuje částice se záporným nábojem (elektrofily)
(Cyklo)Alkeny
Reakce:
A) Adice – elektrofilní, radikálová
B) Oxidace
C) Polymerace – radikálová, iontová
D) Substituce
(Cyklo)Alkeny
A) Adice
1) Elektrofilní adice AE
Mechanismus:

činidlo se heterolyticky rozštěpí na ionty
elektrofil reaguje s ∏-elektrony dvojné vazby za vzniku ∏komplexu
∏-komplex se pomalu rozpadá za vzniku karbokationtu

karbokation rychle reaguje s nukleofilem za vzniku produktu


(Cyklo)Alkeny
 stabilita karbokationtů: nejstabilnější je karbokation na
terciárním uhlíku, nejméně stabilní na primárním uhlíku
 Markovníkovo pravidlo: při elektrofilní adici se elektrofilní
skupina váže na uhlík, na kterém se nachází větší počet
vodíkových atomů (aby vznikl nejstabilnější karbokation)
(Cyklo)Alkeny
1) Elektrofilní adice AE
a)
Halogenovodíkových kyselin
R2
H
C
C
R1
H-X
--->
R1
R3
alken
R2
R3
C
C
X
H
H
hydrogenalkan
b)
Vody
Katalyzátor: minerální kyseliny (H2SO4, HCl, H3PO4)
Produkt: alkohol
H
R
C
H
alken
H+
+ H2O --->
C
H
R
H
H
C
C
OH
H
alkohol
H
(Cyklo)Alkeny
c) Halogenů
katalyzátor: Lewisova kyselina (AlCl3)
trans-adice – halogeny se adují z opačných stran
R2
R4
C
C
R1
R3
alken
X-X
--->
R1
R2
X
C
C
X
R3
dihalogenalkan
R4
(Cyklo)Alkeny
2) Radikálová adice
Mechanismus:
Iniciace
činidlo: UV záření, teplo nebo katalyzátory peroxidového charakteru
X-Y -> X • +Y •
Propagace
H
H
C
H
H
H
H
H
+ X• --->
C
H
C
C
X
*
H
+ X-Y ---> H
H
H
C
C
X
*
H
H
H
C
C
X
Y
H
+ X•
(Cyklo)Alkeny
terminace:
H
H
H
C
C
X
*
H
Y • + ---> H
H
H
C
C
X
Y
H
(Cyklo)Alkeny
a)
Hydrogenace
katalyzátor: Raneyův nikl
Syn-adice=cis adice (obě skupiny se navazují z jedné strany)
R2
R4
C
C
R1
R3
alken
Ni
+ H2 --->
80°C
R2
H
H
C
C
R1
R3
alkan 50%
R4
+
R1
R2
R4
C
C
H
H
alkan 50%
R3
(Cyklo)Alkeny
b) Halogenů – řetězový charakter, snadnost F >Cl>Br, adice I
Cl
neprobíhá
CH3-CH=CH2
+ Cl2
UV
-->
H3C
CH
CH2
Cl
c) Halogenovodíků –v přítomnosti peroxidů dochází k adici H proti
Markovníkovu pravidlu = Kharaschovo pravidlo
R1
H
C
+ HBr --->
C
H
H
alken
peroxidy
H
R1
H
C
C
H
Br
bromalkan
H
(Cyklo)Alkeny
B) Oxidace – pomocí KMnO4


za studena v alkalickém prostředí - vznik diolů
za horka v kyselém prostředí – štěpení celé molekuly
H
za vzniků CO2 + H2O
•
H
H
C
KMnO4
H
OH-
C
H
H
H
C
C
O
O
H
Mn
H2O
O
H
C
C
OH
OH
H
OK
H
H
(Cyklo)Alkeny
C) Polymerace
= spojování velkého počtu molekul nízkomolekulárních látek = monomerů
za vzniku tzv. polymerů
Polymery = látky o vysoké molární hmotnosti, v jejichž struktuře se
opakuje jeden nebo několik stejných strukturních motivů
Makromolekula = částice o vysoké molární hmotnosti složená z velkého
počtu atomů spojených do dlouhých řetězců
K nastartování polymerace se používají látky označované jako iniciátory,
podle kterých se polymerace dělí na:
a)
b)
Radikálovou polymeraci
Iontovou polymeraci
(Cyklo)Alkeny
a)
Radikálová polymerace
iniciace: iniciátor se rozpadá na volné radikály:
R-R -> R· + R·
propagace: volné radikály napadají molekuly monomeru a vzniká
makromolekula
R· + CH2=CH2 -> R-CH2-CH2 ·
R-CH2-CH2· + CH2=CH2 -> R-CH2-CH2- CH2-CH2 ·
terminace: ukončení růstu řetězce
(Cyklo)Alkeny
b)
Iontová polymerace
katalyzátor: Lewisovy kyseliny (AlCl3), které aktivují malé množství
kokatalyzátoru
iniciace: vytváří se karboniový kation
H
H ++ C
H
H
C ------> +
Y
H
H
+
H
C
C
H
Y
(Cyklo)Alkeny
propagace: růst makromolekuly, na karboniový kation se adují
další molekuly monomeru
H
H
H
C
C
H
+
+
Y
---->
H
H
H
C
C
H
Y
H
H
H
H
C
C
C
C
H
Y
H
terminace: ukončení růstu řetězce
Y
+
Alkeny
D) Substituce
podmínky: vysoké teploty
reakční mechanismus:neprobíhají
na dvojné vazbě, ale na uhlíku,
který s dvojnou vazbou sousedí
Př. substituce
3-chlorprop-1-en
propen
H
CH3
C
H
C
H
H
Cl2
--->
t
CH2Cl
C
H
C
H
(Cyklo)Alkeny
Zástupci:
ETHEN:
vlastnosti: bezbarvý plyn, směs se vzduchem je výbušná
výroba: získává se při zpracování ropy, zemního plynu
použití: výroba ethanolu, ethylenglykolu, vinylchloridu,
polyethylenu(PE=fólie, obalový materiál, umělé cévy)
*
CH2 CH2
n
*
biologický význam: nejjednodušší rostlinný hormon, urychluje zrání
ovoce, ovlivňuje odbourávání chlorofylu, opadávání listů a květů
(Cyklo)Alkeny
ETHEN
(Cyklo)Alkeny
PROPEN :
jeden z produktů při zpracování ropy
použití: výroba polypropylenu = PP – umělé láhve, balakryl =
nátěrové hmoty, lepidla
*
CH2 CH
CH3
n
*
(Cyklo)Alkeny
BUTEN:
má čtyři izomery: but-1-en, cis-but-2-en, trans-but-2-en, 2methylpropen
použití:
2-methylbuta-1,3-dien výroba syntetického kaučuku
2-methylpropen se používá při výrobě leteckých benzínů