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)