Transcript ppt

Alkeny
Alkeny
• Obsahují alespoň jednu vazbu C = C
H3C
H3C
H3C
CH3
CH3
CH3
H3C
H3C
H3C
CH3
CH3
CH3
H3C
CH3
H3C
CH3
CH3
CH3
Názvosloví
Názvosloví
• Postup stejný jako u alkanů
• Hlavní řetězec je ten, který obsahuje
maximální počet dvojných vazeb
• Číslování se provádí ve směru nejbližšího
výskytu dvojné vazby
• Koncovka –an je nahrazena koncovkou –en s
příslušným lokantem, případně násobnou
předponou + -en s příslušnými lokanty
Názvosloví
H3C
H3C
H3C
CH3
CH3
H3C
CH3
H3C
H3C
But-2-en
But-2-en
3-ethyl-2,4-dimethylpent-2-en
CH3
CH3
H3C
H3C
CH3
CH3
CH3
2,5-dimethylcyklohexa-1,3-dien
CH3
2,4-dimethylhex-3-en
CH3
3-methylhex-3-en
Isomerie
Isomerie
• Kolem dvojné vazby není možná volná rotace
→ fixace substituentů v pevné vzájemné
relativní poloze
• Vznik geometrických isomerů
– cis-/trans-
H3C
H3C
CH3
CH3
H3C
– E-/Z-
H3C
CH3
H3C
H3C
CH3
H3C
H3C
CH3
CH3
Cis-/Trans- isomerie
• U jednoduchých sloučenin
• Každý z uhlíků dvojné vazby má na sobě navázán jeden
atom vodíku (disubstituované alkeny)
• Pokud zbývající substituenty směřují stejným směrem
vzhledem k dvojné vazbě: cis – isomer
H3C
CH3
cis-but-2-en
• Pokud substituenty ukazují opačným směrem vzhledem
k dvojné vazbě: trans – isomer
H3C
trans-but-2-en
CH3
E-/Z- isomerie
• Obecně pro všechny typy alkenů
• Pravidla pro určení priority substituentů
v yšší
v y šší
nižší
v y šší
nižší
nižší
v yšší
nižší
Z (zusammen)
E (entgegen)
Pravidla posloupnosti
• Dvojně vázané atomy uhlíku se uvažují samostatně. Vezměte atomy
prvku přímo vázané ke každému z dvojně vázaných atomů uhlíku a
seřaďte je podle klesajícího protonového čísla
• Pokud se nepodaří stanovit posloupnost priority posouzením
prvních atomů v substituentech, posuzují se druhé, třetí nebo čtvrté
atomy ve směru od dvojné vazby tak dlouho, dokud se nenajde
první rozdíl
• Atomy vázané dvojnou vazbou se považují za ekvivalentní stejnému
počtu atomů vázaných vazbou jednoduchou
H3C
CH3
H3C
H3C
CH3
H3C
CH3
H3C
CH3
CH3
H3C
H3C
Z-
CH3
E2,3,4-trimethylhex-3-en
CH3
CH3
Z-2,4-dimethylhex-3-en
H3C
CH3
E-3-methylhex-3-en
Stabilita alkenů
• Cis- a Z- isomery
vykazují sterické pnutí
způsobené prostorovou
blízkostí vázaných
substituentů
• Následek = menší
stabilita, vyšší reaktivita
Struktura a reaktivita
Vlastnosti dvojné vazby C = C
• Uhlíky dvojné vazby sp2
hybridisované => planární
struktura
• 1 vazba s: na spojnici jader,
schovaná a špatně přístupná,
silnější (z důvodu lepšího krytí
orbitalů)
• 1 vazba p: delokalisovaná přes
uhlíkové atomy – nad a pod
rovinou vazby, slabší (horší
překrytí orbitalů)
• Elektrony p-vazby tvoří snadno
polarisovatelný oblak (mění tvar v
blízkosti nabité částice) => snadný
přístup a atak => reakční centrum
Struktura dvojné vazby v MO
Stabilita dvojné vazby C = C
• Se stoupající substitucí na
dvojné vazbě stoupá stabilita
• Důvod: stabilisace
hyperkonjugací s vazebným
orbitalem C-H sousedícího
substituentu
• Důsledek: elektrony okolních
vazeb jsou vtahovány do
elektronového oblaku
Katalytická hydrogenace
•
•
•
•
Reakce s vodíkem za přítomnosti katalysatoru
Dochází k zániku dvojné vazby a vzniku alkanu
Alken + H2 → alkan
Typické katalysatory: Pt, Pd, Rh
Elektrofilní adice
• Při elektrofilní adici je
elektronový oblak pelektronů přitahován k
elektrofilu
• Dochází k zániku dvojné
vazby a vzniku
karbokationtu
• Karbokation je atakován
přítomným nukleofilem za
vzniku produktu
Elektrofilní adice – elektrofily a
nukleofily
Elektrofil
Nukleofil
Sloučenina
H+
X-
HCl, HBr, HI
H+
OH-
H2O (+H2SO4)
X+
X-
Cl2, Br2
Hydrohalogenace
• Reagujícími částicemi jsou halogenovodíky
• Vodík vystupuje jako elektrofil a zahajuje reakci
• Halogenidový anion vystupuje jako nukleofil a
reakci ukončuje
• Produkt: halogenalkan
Hydratace
• Reakce musí být katalysována kyselinou
• Obvykle se používá vodný roztok kyseliny sírové (absence risika
vedlejších reakcí)
• Produkt: alkohol
Halogenace
• Reagující částicí je molekula halogenu
• V prvním kroku přistupuje molekula halogenu kladně polarisovanou částí k
dvojné vazbě za vzniku cyklického meziproduktu
• Zbylý halogenidový anion otevírá kruh a vzniká sloučenina, kdy na každý
uhlíkový atom dvojné vazby má jeden atom halogenu
• Produkt: dihalogenalkan
Energetika elektrofilní adice
Stabilita karbokationtů a
Markovnikovovo prvidlo
• Karbokationty mají stejnou
strukturu jako radikály
• Více substituované karbokationty
jsou stabilnější než méně
substituované (hyperkonjugace)
• Vícesubstituované kationty
vznikají rychleji a ve větší míře =>
atakující nukleofil je tak vázán na
vícesubstituovaný uhlík dvojné
vazby
• Markovnikovovo pravidlo: Při
elektrofilní adici se elektrofil (H+)
váže na méně substituovaný
uhlík dvojné vazby a nukleofil na
vícesubstituovaný uhlík dvojné
vazby. (Při adicích HX se váže H
na atom uhlíku, který má více
vodíků, aneb vodíky k vodíkům)
Hydroborace
• Cesta jak zavést
hydroxylovou skupinu
proti Markovnikovovu
pravidlu
• Boran se aduje na
méně stericky bráněný
uhlík dvojné vazby
• Následný rozklad
peroxidem vodíku vede
ke vzniku alkoholu
Krok 1 – Adice boranu na C = C
Krok 2 – Rozklad peroxidem vodíku
Oxidace oxidem osmičelým
• Adice hydroxylové skupiny na oba
uhlíkové atomy dvojné vazby
• Reakce probíhá přes cyklický
meziprodukt, který je posléze
rozštěpen v basickém prostředí
(hydroxid, hydrogensiřičitan, etc.)
Štěpení alkenů ozonem
• Ozon štěpí alkeny na dva fragmenty, obsahující karbonylovou skupinu
• Reakce se obvykle provádí uváděním proudu ozonizovaného kyslíku
obsahujícího 1-5 % ozonu do roztoku alkenu v rozpouštědle (methanol,
dichlormethan, ethyl-acetát) za nízké teploty.
• Vznikající nestabilní meziprodukt se redukčně rozkládá v přítomnosti Zn v
kyselině octové (CH3COOH)
Epoxidace
• Alkeny reagují s peroxykyselinami za
tvorby epoxidů
• Reakce probíhá synchronisovaným
přesunem elektronových párů
Modelový mechanismus 1
Modelový mechanismus 2
Radikálová polymerace
Kationtová polymerace
Polymery
Použití:
-Plastikové pytlíky, obaly
-Trubky, vinylová vlákna
-Pánvičky
-Pěnové obalové
materiály
-Oblečení, synthetická
vlákna
-Nárazuvzdorné obaly
(anionická polymerace)
-Nasávání olejových
znečištění (kationtová
polymerace)