ALKENI ili olefini – CnH2n

Sadrže dvostruku C=C vezu

Važan strukturni elemenat i funkcionalna grupa u organskoj hemiji

Oblik molekule uvjetovan je prisustvom ove veze

Dvostruka veza je mjesto na kojem se odvijaju najvažnije reakcije alkena

2

sp2 hibridizacija

3

sp2 hibridne orbitale

4

sp2 hibridne orbitale

Struktura etilena (etena)

6

Struktura etilena (etena)

7

Eten C2H4

8

Alkeni ili olefini – CnH2n

C C

H H

H H

C C

H CH3

H H

Propen

Nomenklatura – može i etilen i propilen – ako nema supstituenata!

Eten

9

Homologni niz alkena

Eten, C2H4

Propen, C3H6

Buten, C4H8

Penten, C5H10

Heksen, C6H12

Hepten, C7H14

Okten, C8H16

Nonen, C9H18

Deken, C10H20

10

H

C C

H

H H

H - C C -H

A c e ty l e n e

(a n a l k y n e )

Eth y l e n e

(a n a l k e n e )

H

C C

H

H H

H - C C -H

A c e ty l e n e

(a n a l k y n e )

Eth y l e n e

(a n a l k e n e )

Eten – biljni hormon - inducira sazrijevanje voća

Alkeni u prirodi - Terpeni

b-pinen a-pinen

a-Farnesen - seskviterpen (C15) (nađen u voštanoj prevlaki na plodu jabuke)

Monoterpeni (C10) glavni sastojci terpentinskog ulja

Mircen (ulje lovora)

Alkeni u prirodi - Terpeni

Humulen (ulje hmelja)

Santalen (ulje sandalovog drveta)

Alkeni u prirodi - Terpeni

Lanosterol (triterpen)

Skvalen

Biološki prekursor svih steroidnih hormona

Alkeni u prirodi - Terpeni

b-Karoten (tetraterpen)

Alkeni u prirodi - Feromoni

NOMENKALTURA ALKENA I CIKLOALKENA

IUPAC – pravila:

1. Odrediti osnovno ime izborom najdužeg lanca koji sadrži dvostruku vezu i promijeniti ime odgovarajućeg alkana –an u –en. (npr. penten, heksen itd.)

2. Numerisati lanac tako da su uključena oba atoma karbona dvostruke veze i početi numerisanje sa kraja koji je bliži dvostrukoj vezi.

1 2 3 4

C H 2 C H C H 2 C H 3

1- buten (ne 3-buten)

(ne 4-heksen)

2-heksen

CH 3 CH CHCH 2 CH 2 CH 3

7 6 5 4 3CH3CH2CH2CH2CCH2CH2CH3

CH

CH3 1

23-propil-2-hepten

Najduži kontinuirani lanac ima 8 karbonovih atoma, ali najduži kontinuirani lanac koji sadrži dvostruku vezu ima 7 C-atoma i zato se spoj imenuje kao hepten

7 6 5 4 3CH3CH2CH2CH2CCH2CH2CH3

CH

CH3 1

24-etilidenoktan

Najduži kontinuirani lanac ima 8 karbonovih atoma, a na 4 C atomu se nalazi supstituent sa dvostrukom vezom

8 7 6 5 4 3 2 1

Najnovija preporuka IUPAC nomenklature

3. Označiti položaj supstituenata brojevima karbonovih atoma na kojima se nalaze.

CH2C CHCH3 1 2 3 4

CH3 CH3

1 2 3 4 5 6CH2C CHCH2CHCH3

CH3

2-Metil-2-buten 2,5-Dimetil-2-heksen (ne 3-metil-2-buten) (ne 2,5-dimetil-4-heksen)

4. Numerisati cikloalkene tako da karbonovim atomima dvostruke veze pripadaju položaji 1 i 2, a zatim označiti položaje supstituenata najnižim mogućim brojevima.

CH31

2

34

5

C CH3H3

1

2

34

5

6

1-Metilciklopenten 3,5-Dimetilcikloheksen (ne 2-metilciklopenten) (ne 4,6-dimetilcikloheksen)

5. Ako spoj sa dvostrukom vezom sadrži alkoholnu grupu kao supstituent, karbonov atom koji nosi – OH grupu ima prednost i dobiva niži broj; ostali supstituenti se navode abecednim redom.

5 4 3 2 1

OH

CH3

CH3C CHCHCH 3

OH

CH31

2

3

4-Metil-3-penten-2-ol 2-Metil-2-cikloheksen-1-ol

CH3

CH3CHCH2CH CCH2CHCH3

CH2

CH3

Br

2-brom-4-etil-7-metil-4-okten (ne 7-brom-5-etil-2-metil-4-okten) jer je 4< 5

4-hlor-1,2-dimetilcikloheksen ne 5-hlor-1,2-dimetilcikloheksen jer je 4< 5 Cl

CH 3

CH 3

6. Dvije grupe koje sadrže dvostruku vezu često se koriste kao supstituenti i imaju trivijalna imena: vinil i alil grupa.

CH2 CH CH2 CHCH2

vinil grupa alil grupa

CH2 CHCl CH2 CHCH2Br

vinilhlorid alilbromid ili hloreten 3-brompropen

7. Ako su dvije identične grupe na istoj strani dvostruke veze, spoj se označava kao cis-; ako su na suprotnim stranama, kao trans-.

cis-trans stereoizomeri ili

geometrijski izomeri:

H H

Cl Cl

C C C C

Cl

H Cl

H

cis-1,2-Dihloreten trans-1,2-dihloreten

cis-2-Buten

trans-2-Buten

Geometrijski izomeri

cis i trans izomeri nisu mogući jer su dva supstituenta na sp2 C atomu ISTI:

C C

CH3

H Cl

H

CH3 H

CH3

C C

CH3CH2

Geometrijski izomeri ???

8. IUPAC -1993. –preporuke o imenovanju alkena

Broj koji označava položaj dvostruke veze stavlja se ISPRED nastavka –en, a ne iza osnovnog imena, (na primjer:

but-2-en, a ne 2-buten)

Stari sistem

imenovanja 2,5-Dimetil-3-hepten 3-Propil-1,4-heksadien

Noviji sistem

imenovanja 2,5-Dimetilhept-3-en 3-Propilheksa-1,4-dien

DOBIVANJE ALKENA U REAKCIJAMA ELIMINACIJE

Dehidrohalogeniranje haloalkana (alkilhalida)

-HX

CH3CH2X CH2=CH2

baza

Bromcikloheksan Cikloheksen

Dehidratacija alkohola

H+, toplota

CH3CH2OH CH2=CH2

-H2O

1-Metilcikloheksanol 1-Metilcikloheksen

THF – tetrahidrofuran -rastvarač

Etanol Eten

Debromiranje vic-dibromida

Zn, CH3COOH

CH2BrCH2Br CH2=CH2

-ZnBr2

C C

X X

X

C C

X

C C

X X

X

C C

X

vic-dihalid gem-dihalid

(vicinalni) (geminalni)

Reakciona mapa za alkene

REAKCIJE ALKENA

Katalitička hidrogenacija alkena

Ni, Pd ili Pt

CH3CH=CH2 + H2 CH3CH2-CH3 25°C

cis-2-Buten trans-2-Buten Butan

Propen Propan

REAKCIJE ALKENA

Katalitička hidrogenacija alkena

REAKCIJE ALKENA

Katalitička hidrogenacija alkena

Ni, Pd ili Pt CH2=CH2 + H2 CH3-CH3

25°C

REAKCIJE ALKENA

Katalitička hidrogenacija alkena

Biljno ulje

Polinezasićena masna kiselina u biljnom ulju

Zasićena masna kiselina u margarinu

trans masna kiselina

Elektrofilne adicije, AE

C CC C + A B A B

C CC C + A B A + B..

..: +

..

..: :

-

alken karbkation nukleofil

Halogeniranje

CH3CH2CH=CH2 + Cl2 CH3CH2CHCH2

Cl Cl

1-buten 1,2-dihlorbutan

Etilen 1,2-Dihloretan

(etilen dihlorid)

Adicija broma na alken rezultira gotovo trenutnim gubitkom crveno-smeđe boje broma, Br2; pozitivan test na dvostruku C=C vezu.

Halogeniranje

+ Br2

Br

BrCCl4

Cikloheksen trans-1,2-Dibromcikloheksan

Hidrohalogeniranje

2-buten 2-hlorbutan

H Cl

CH 3 C H C HCH 3 CH 3 C H =C HCH 3 + HCl

Nesimetrični alkeni + nesimetrični reagens regioselektivnost

CH2 CHCH3

H Cl

H Cl

CH2=CHCH3

Markovnikovo pravilo:

Kada se nesimetrični reagens adira na nesimetrični alken, elektropozitivni dio reagensa veže se na onaj karbonov atom koji ima veći broj hidrogenovih atoma.

Vladimir Vasilevich Markovnikov

(1838-1904)

CH2 CH CH3

H

Cl-

CH2=CHCH3H+

X

+

CH2CHCH3

H Cl

H

CH2CHCH3 +

Cl-

H

CH2 CH CH3

1o karbkation

2o karbkation

Cl

Markovnikovo pravilo:

Stabilost karbkationa: 3°>2°>1°

Metil Primarni (1°) Sekundarni (2°) Tercijarni (3°)

Stabilnost

Stabilost karbkationa: 3°>2°>1°

Metil Primarni (1°) Sekundarni (2°) Tercijarni (3°)

Stabilnost

Stabilost karbkationa: 3°>2°>1°

2-Metilpropen

terc-Butil karbkation (tercijarni; 3°)

2-Hlor-2-metilpropan

Izobutil karbkation (primarni; 1°)

1-Hlor-2-metilpropan Ne nastaje

Stabilost karbkationa: 3°>2°>1°

Markovnikovo pravilo:

Stabilost karbkationa: 3°>2°>1°

1-Metilcikloheksen

tercijarni karbkation; 3°)

sekundarni karbkation; 2°)

1-Brom-1-metilcikloheksan

1-Brom-2-metilcikloheksan Ne nastaje

Markovnikovo pravilo:

Kada su oba atoma karbona dvostruke veze jednako supstituirana, nastaje smjesa produkata.

1 alkilna grupa na ovom atomu

1 alkilna grupa na ovom atomu

2-Penten 2-Brompentan 3-Brompentan

Hidrohalogeniranje

Eter

Anti-Markovnikovo pravilo:

Radikalska reakcija

ClCH2=CHCH3

H

H

CH2CHCH3

Cl

ROOR(H2O2)

1-hlorpropan

1-hlorpropan

Adicija sulfatne kiseline

OH

CH3CHCH3 + H2SO4 zagrijavanje

H2O

izopropil hidrogen 2-propanol sulfat (izopropanol)

OSO3H

na hladnoCH2=CHCH3

H2SO4

H

CH2CHCH3

Važi Markovnikovo pravilo!

Hidratacija

CH3 C CH2 + H OH

CH3H+

25oC

CH3

CH3 C CH2 H

OH

2-metilpropen 2-metil-2-propanol (izobuten) ( terc. butanol)

Važi Markovnikovo pravilo!

(terc-butanol)

Hidroksilacija (oksidacija)

3

1,2-propandiol

+ 2 MnO2 +2 KOH

HO OH

+ -C C + 2 KMnO4 + 4H2O 3 CH3 CH CH3

H CH3

H H1,2-propandiol

+ 2 MnO2 +2 KOH

HO OH

+ -C C + 2 KMnO4 + 4H2O 3 CH3 CH CH3

H CH3

H H

3

C C + KMnO4H2O

OH- C C C C + MnO2

O O HO OH

O O

Mn

-

glikol (diol)

2

CH3CH=CHCH3 2 CH3C 2 CH3COOHOH-

2-buten

zagrijavanje

O

O-acetat ion acetatna kiselina

H+ KMnO4/

Oksidacija

CH3CH=CHCH3 2 CH3C 2 CH3COOHOH-

2-buten

zagrijavanje

O

O-acetat ion acetatna kiselina

H+ KMnO4/

Oksidacija

Ozonoliza

Ozon je plavi gas koji se kondenzira u tamno plavu, veoma nestabilnu tečnost. Moćan je baktericid, te se koristi za dezinfekciju vode u bazenima i lječilištima.

C=CHCH2CH3CH3

CH3 1. O3

2. Zn/ H3O+

CH3

CH3 C=O + O=CCH2CH3

H

2-Metil-2-penten propanon propanal

propanska(propionska) kiselina

[O]

kiselina

aldehid

ostaje keton

O=CCH2CH3

OH

bez reduktivnog sredstva

Ozonoliza

O=CCH2CH3

OHCO2 + H2O

bez reduktivnog sredstva

(formaldehid)1-buten metanal propanal

H

C=O + O=CCH2CH3 H

H

H3O+2. Zn/

1. O3CH2=CHCH2CH3

Ozonoliza

propanska(propionska) kiselina

Ozonoliza

Polimerizacija

Etilen Polietilen

Propilen Polipropilen

Polimerizacija

Stiren

Polistiren

Neki najčešći polimeri i njihovi monomeri

Polimeri

Poli-2-metilpropen je osnovni sastojak Elastola, efikasnog sredstva za ukljanjanje naftnih mrlja.

Poli(2-metilpropen) (Poliizobutilen)

Polimeri

Ova spektakularna haljina koju je dizajnirao španski dizajner Paco Rabanne, ne bi bila moguća bez sintetskih polimera.