Szénhidrogének II: Alkének 2. előadás
Általános jellemzők Általános képlet C n H 2n Kevesebb C H kötés van bennük, mint a megfelelő tagszámú alkánokban : telítetlen vegyületek Legalább egy C = C kötést tartalmaznak
Homlóg sor Etén (etilén) Propén (propilén) Butén (2 izomer) Pentén (2 izomer) Hexén (3 izomer)
Nevezéktan / nomenklatura H 3 C CH 2 CH 3 CH 2 CH 2 C CH 2 1. keresd meg a leghosszabb szénláncot, amely tartalmazza a kettõs kötést! A megfelelõ tagszámú alkán nevét változtasd "én"-re: C5 = pentén pentén H 3 C CH 2 C CH 2 CH 3 CH 2 CH 2 név:???? H 3 C CH 2 C CH 2 2 1 CH 3 CH 2 CH 2 5 4 3 pentén H 3 C CH 2 C CH 2 2 1 CH 3 CH 2 CH 2 5 4 3 1-pentén 2. számozd meg a láncot alkotó szénatomokat! (a kettõs kötéshez közelebbi végen kezd!) 3. Jelöld, hol van a kettõs kötés (a kisebb sorszámú szénatomon)!
H 3 C CH 2 Etil C CH 2 2 1 CH 3 CH 2 CH 2 5 4 3 1-pentén 4. Azonosítsd a szubsztituenseket! H 3 C CH 2 5. Nevezd el a vegyületet! C CH 2 2 1 CH 3 CH 2 CH 2 5 4 3 2-etil-1-pentén
2-hexén 2-metil-3-hexén 2-metil-1,3-butadién
A kettős kötésű C atom pályái sp 3 hibrid pályákból nem tudna kialakulni.
A C atom külső héján levő atompályák
A 2s és 2db 2p pálya hibridizálódik és három ekvivalens pályát sp 2 alkot (120 os kötésszög). A harmadik 2p külön pályát képez
sp 2 C atomok közt egy σ és egy π kötés jön létre
A kettős kötés Szigma (σ) kötés: a két C-atom közti tengely mentén Pí (π) kötés: a szigma kötés síkja alatt és felett helyezkedik el - gyengébb, mint a szigma kötés A kettős kötés természetesen eősebb, mint az egyes, de, a szigma kötés erősebb, mint a pí A kettős kötés körül nincs szabad forgás
Szabad forgás csak úgy lenne lehetséges, ha felszakad a π kötés
Izoméria Konstitúciós izoméria Térizoméria (ugyanaz az összegképlet, ugyanaz a konstitúció, más a téralkat) - Geometriai izoméria - Optikai izoméria
Geometriai izoméria (cisz transz izoméria) A kettős kötés körüli elfordulás hiánya miatt a kettős kötésű C-atomokhoz kapcsolódó ligandumok térbeli helyzetéből adódó izoméria Az sp 2 -es C-atomokon két különböző ligandum legyen H 3 C CH CH CH 3 H H 3 C C C H CH 3 Cisz-izomer (Z) cisz-2-butén 2-butén (Z)-2-butén H CH 3 C C H 3 C H Transz-izomer (E) transz-2-butén (E)-2-butén
Cisz transz izomerek kissé különböző fizikai és kémiai tulajdonságok A transz izomer stabilabb (kisebb térgátlás)
Alkének fizikai tulajdonságai Fizikai tulajdonságok: apolárisak diszperziós kcsh. (ua. mint alkánok) Kémiai Tulajdonságok A kettős kötésnek köszönhetően sokkal reaktívabbak, mint az alkánok Jellemző reakcióik (addíció, polimerizáció, égés, oxidáció)
Poláris reakciók Reakció pozitív és negatív töltésű anyagok közt A töltés lehet tényleges (pl. Cl - ), vagy részleges (pl. poláris kötés: H δ+ -Br δ ) Elektron szegény és elektronban gazdag reaktánsok Elektrofil, nukleofil A + B A B elektrofil elektronban szegény nukleofil (elektronban gazdag) az elektronok a kötés elektronjait adják
Alkének reakciói
Alkének elektrofil addíciós reakciói Addíciós reakció: két vagy több reaktáns egyesül, melléktermék keletkezése nélül. Etén (etilén) Hidrogén-bromid Bróm-etán (etil-bromid)
1. Az elektrofil H + -t támadja az elektrondús π elektronrendszer. 2. Új C-H kötés jön létre (az elektrofil addicionálódik) 3. A másik C atomon egy üres p-pálya marad vissza (karbokation) 4. Az elektrondús Br - a nemkötő elektronjait donálja az üres p-pályára, új C-Br kötés jön létre 5. Kialakul a termék (1-Bróm-etán; etil-bromid)
Addíciós reakciók (HX addíció) X = Cl, Br, I
Irányító hatás Markovnyikov szabály
Markovnyikov szabály
Markovnyikov szabály A Hidrogén mindig arra a C atomra addicionálódik, amelyiken már eleve több hidrogén volt. Magyarázat: az átmeneti termékben levő karbokation stabilitása határozza meg
Markovnyikov szabály
Halogénaddíció
Halogénaddíció (anti geometria)
Halohidrin képzés (reakció halogénnel és vízzel)
Vízaddíció (hidráció) 2-metil-2-propanol 2-metil-propén
Hidrogénaddíció (telítés) Katalitikus hidrogénezés: reakció H 2 -vel, Pd (Pt) felületen. A hidogén adszorbeálódik a felületen és ott magasabb energiaszinten helyezkedik el, lazulnak a kötések, könnyebben megy a reakció. Cisz hidrogénezés: csak azonos oldalról tud beépülni a hidrogénmoplekula.
Hidrogénaddíció (telítés)
Alkének dihidroxilálása Cisz dihidroxilálás Alkének epoxidálása
Transz dihidroxilálás epoxidon át
Alkének oxidatív hasítása Jelentősége a szerkezetazonosításban pl.
Többszörösen telítetlen szénhidrogének H 2 C CH CH 2 CH 2CH2 CH CH CH 2CH2 CH 3 Izolált H 2 C CH CH CH CH 2 CH 2CH2 CH 2CH2 CH 3 konjugált H 2 C C CH CH 2CH2 CH 2CH2 CH 2CH2 CH 3 kumulált
Elnevezés H 2 C CH CH 2 CH 2CH2 CH CH CH 2CH2 CH 3 1,6-dekadién H 2 C CH CH 2 CH 2CH2 CH CH CH 2CH CH 2 1,4,9-dekatrién
Konjugált poliének
A butadién addíciós reakciói Magyarázat: konjugáció
Polimerizáció Etilén, vinil klorid, butadién, izoprén Iniciátor (sav, gyök) Polietilén, polipropilén, poli vinil klorid, neoprén etilén butadién vinil-klorid izoprén kloroprén Cl Cl polietilén polibutadién PVC kaucsuk neoprén
Gumi Természetes gumi Vulkanizált gumi