UGLJOVODONICI ALKENIelektron.tmf.bg.ac.rs/.../UGLJOVODONICI-ALKENI.pdf · 2018-10-15 · 10/12/2018 1 UGLJOVODONICI – ALKENI UGLJOVODONICI ACIKLIČNI AROMATIČNI CIKLIČNI ALKENI

10/12/2018

1

UGLJOVODONICI – ALKENI

UGLJOVODONICI

ACIKLIČNI

AROMATIČNI

CIKLIČNI

ALKENI

ALKINI

ALKANI

ALICIKLIČNI

cikloalkan cikloalken

NOMENKLATURA

Alkeni sadrže dvostruku vezu

Opšta formula alkena je CnH2n

Trivijalna imena se dobijaju tako što se sufiks –an alkana zamenjuje sufiksom -ilen

etilen propilen trihloretilen

10/12/2018

2

NOMENKLATURA

IUPAC imena se dobijaju tako što se sufiks –an alkana zamenjuje sufiksom –en

Pravilo 1: Naći najduži niz koji sadrži oba ugljenikova atoma dvostruke veze

metilpenten propilokten etilmetildeken

NOMENKLATURA Pravilo 2: Obeležiti položaj dvostruke veze u

osnovnom nizu polazeći od najbližeg kraja dvostrukoj vezi Alkeni koji se razlikuju samo po položaju dvostruke veze

zovu se izomeri na dvostrukoj vezi.

1-buten 2-buten 2-penten cikloheksen

10/12/2018

3

NOMENKLATURA

Pravilo 3. Imenu alkena, kao prefiks dodati nazive susptituenata i numerisati njihov položaj Ukoliko je osnovni niz simetričan, numeriše se tako da prvi

supstituent ima najmanji broj

Položaj dvostrike veze označava se brojem ugljenikovog atoma iza kojeg sledi dvostruka veza

3-metil-1-penten 3-metilcikloheksen 2-metil-3-heksen

Pravilo 4. Identifikovati cis-trans stereoizomere (geometrijski izomeri).

Dva alkena iste molekulske formule koji se razlikuju u stereohemiji su diastereomeri: ne odnose se kao predmet i njegov lik u ogledalu

cis-2-buten trans-2-buten cis-4-hlor-2-penten

NOMENKLATURA

10/12/2018

4

NOMENKLATURA

Pravilo 5. Prilikom obeležavanja složenih stereoizomera koristi se E,Z-sistem.

Sekvenciona pravila za određivanje prioriteta (R,S-sistem)

E- entgegen, nem., nasuprot

Z- zusammen, nem., zajedno

(Z)-1-brom-1,2-difluoreten (E)-3-etil-1-hlor-4-metil-3-hepten

viši

prioritet

na C2

viši

prioritet

na C1

NOMENKLATURA

Pravilo 6. Hidroksilna grupa ima prednost nad dvostrukom vezom

Alkoholi sa dvostrukom vezom se nazivaju alkenoli, a osnovni niz se numeriše tako da C atom sa OH grupom dobije najmanji broj

2-propen-1-ol (Z)-3-etil-5-hlor-4-heksen-2-ol

10/12/2018

5

NOMENKLATURA

Pravilo 7. Supstituenti sa dvostrukim vezama imenuju se kao

alkenil-grupe.

Numerisanje supstituentskog niza počinje od mesta vezivanja za

osnovni niz.

etenil-

(vinil-)

2-propenil-

(alil-) cis-1-propenil-

trans-3-(4-pentenil)ciklooktanol

STRUKTURA DVOSTRUKE VEZE

Najprostiji molekul sa dvostrukom vezom je eten

Molekul etena je planaran

Svaki ugljenik dvostruke veze povezan je sa još tri druga

atoma, a veze se nalaze u jednoj ravni pod uglom od 120o.

10/12/2018

6

E


Dvostruka veza se sastoji iz i -veze

sp2 hibridizacija

Tri sp2 orbitale na svakom C atomu grade veze sa H atomima i sa drugim C atomom.

Preostala nehibridizovana p orbitala na svakom C atomu gradi vezu. Elektronska gustina

veze je podjednako raspoređena iznad i ispod ravni molekula.


10/12/2018

7

Cis-Trans IZOMERI KOD ALKENA Rotacija oko C=C dvostruke veze je ograničena

Postoje kao cis-trans izomeri (stereoizomeri)

Ne mogu se na sobnoj temperaturi prevesti jedan u drugi, jer je potrebno raskinuti π vezu

FIZIČKA SVOJSTVA ALKENA

TK alkena su veoma slične odgovarajućim alkanima

TT alkena su niže od odgovarajućih alkana

Prisustvo trans dvostruke veze blago snižava tt, a cis značajno

U oblik molekula kod cis izomera otežava pakovanje u kristalnu rešetku

Jedinjenje tt oC

butan -138

trans-2-buten -106

cis-2-buten -139

pentan -130

trans-2-penten -135

cis-2-penten -180

heksan -95

trans-2-heksen -133

cis-2-heksen -141

trans-3-heksen -115

cis-3-heksen -138

10/12/2018

8

Alkeni mogu imati slab dipolarni karakter

Veze između alkil-grupa i alkenskog ugljenika su

polarizovane u smeru sp2-hibridizovang C atoma

Udeo s orbitale je veći nego kod sp3 hibridne orbitale

sp2 C atom je elektronegativniji

tk 48 oC tk 4 oC tk 1 oC tk 60 oC


Povećana kiselost alkenskih H atoma kao posledica

sp2 hibridizacije

etil-anjon

etenil-anjon

(vinil-anjon)


10/12/2018

9

RELATIVNA STABILNOST DVOSTRUKE VEZE

Termodinamička stabilnost butena raste sledećim redosledom:

1-buten < cis-2-buten < trans-2-buten

RELATIVNA STABILNOST DVOSTRUKE VEZE

Relativna stabilnost alkena raste sa povećanjem

supstituisanosti (hiperkonjugacija), trans-izomeri su

obično stabilniji od cis-izomera (sterne smetnje).

Porast stabilnosti alkena

10/12/2018

10

1. Dehidrohalogenovanje alkil-halogenida

2. Dehidratacija alkohola

3. Dehalogenovanje vicinalnih dihalogenida

4. Redukcija alkina

DOBIJANJE ALKENA

ELIMINACIJA

Proces u kome se HX eliminiše i formira se C=C veza

Reakcija 1,2-eliminacije

Lakoća dehidrohalogenovanja alkil-halogenida = 3o > 2o > 1o

Reaktivnost alkil-halogenida R-I > R-Br > R-Cl > R-F

C C

H X

C C+ KOH + KX + H2O

DOBIJANJE ALKENA

Dehidrohalogenovanje alkil-halogenida

Bazna čestica: KOH∕alkohol

RO-Na+∕alkohol

10/12/2018

11

Mehanizam E2-reakcije

C

X

C

H

C C

:B

+ +H:B :X_

C

H

C

X

C

H

-eliminacija

C

X

C

H

C CC

X

C

H OH

++ H-OH:X

_

OH_

_

_

Prelazno stanje:

parcijalno formirana

dvostruka veza

#

DOBIJANJE ALKENA


Cl + KOH (alkohol)

Cl

+ KOH (alkohol) +

1-hlorbutan

2-hlorbutan

1-buten

1-buten

20%

2-buten

80%

DOBIJANJE ALKENA


10/12/2018

12

Regioselektivnost reakcije slabo kontrolisana

Zajcevljevo pravilo: dvostruka veza se formira između C atoma za

koji je vezana odlazeća grupa i najviše supstituisanog susednog

ugljenika koji ima vezan H atom odnosno što je alken stabilniji lakše

se stvara

2-brom-2-metilbutan 2-metil-2-buten 2-metil-1-buten

DOBIJANJE ALKENA


Manje stabilan alken nastaje kao glavni proizvod kada

se upotrebi voluminoznija baza

Hofmann-ovo pravilo: zbog sternih razloga nastaje manje stabilan proizvod

DOBIJANJE ALKENA


10/12/2018

13

DOBIJANJE ALKENA

Dehidratacija alkohola

Uobičajeno zagrevanje alkohola u prisustvu

sumporne ili fosforne kiseline na 120-170 oC

C C

H OH

C C + H2O

:..

Lakoća dehidratacije alkohola = 3o > 2o > 1o

DOBIJANJE ALKENA


10/12/2018

14

DOBIJANJE ALKENA


Mehanizam E1-reakcije

C C

H OH

C C

H OH

+:B+

+ H1)

2

:B

C C

H OH

C C

H

++ +

H2O:..

2)

2

C CC C

H

+ :B+

H3)

:B

Kiselo katalizovana

Povratna

Postoji mogućnost premeštanja

Orijentacija je Zajcevljeva

DOBIJANJE ALKENA


10/12/2018

15

Premeštanjem nastaje stabilniji alken

CH3

C

CH3

H

CH CH3

OH

CH3

C

CH3

H

CH CH3

CH3

C

CH3

C CH3

H

H

+ +

2o 3o

CH3

C

CH3

CH3

CH CH3

OH

CH3

C

CH3

CH3

CH CH3

CH3

C

CH3

C CH3

CH3

H

+ +

2o 3o

CH3

C

CH3

CH3

CH2

OH

CH3

C

CH3

CH2

CH3

+

3o

hidridno

premeštanje

alkilno

premeštanje

DOBIJANJE ALKENA


Premeštanjem nastaje stabilniji alken

CH3

C

CH3

CH CH3 CH

2C

CH3

CH2CH

3CH

3C

CH3

C CH3

H

H

++

CH3

C

CH3

C CH3

CH3

H

CH3

C

CH3

C CH3

CH3

CH2

C

CH3

C CH3

CH3

H

++

CH3

C

CH3

CH2

CH3

CH3

C

CH3

CH

CH3

CH2

C

CH3

CH2

CH3

++

glavni proizvod

glavni proizvod

glavni proizvod

DOBIJANJE ALKENA


10/12/2018

16

C CC C

X X

+ Zn + ZnX2

CH3CHBrCHBrCH

3 CH3CH=CHCH

3+ Zn

dehalogenovanje vicinalnih (susednih) dihalogenida se obično koristi

kao postupak za zaštitu dvostruke veze (regenerisanje) jer se dihalogenidi

dobijaju iz alkena

DOBIJANJE ALKENA

Dehalogenovanje vicinalnih dihalogenida

C C

R

H H

R

C C RR

C C

R

H R

H

H2

Lindlar-ov

katalizator

Na ili Li, NH3

sin-adicija

anti-adicija

DOBIJANJE ALKENA Redukcija alkina

10/12/2018

17

Reakcija je egzotermna.

REAKCIJE ALKENA

Adicija

REAKCIJE ALKENA

1. Adicija vodonika. Katalitičko hidrogenovanje.

2. Adicija halogena.

3. Adicija halogenovodonika.

4. Adicija sulfatne kiseline.

5. Adicija vode. Hidratacija.

6. Stvaranje halohidrina.

7. Polimerizacija.

8. Hidroksilovanje. Stvaranje glikola.

9. Halogenovanje. Alilna supstitucija.

10. Ozonoliza. Degradacija.

10/12/2018

18

Hidrogenovanje se odvija na površini heterogenog

katalizatora

U odsustvu katalizatora, hidrogenovanje alkana se

može vršiti na visokim temperaturama

Kao katalizatori koriste se Paladijum dispergovan na ugljeniku (Pd-C)

Koloidna platina (Adam-ov katalizator, PtO2)

Nikal (Raney nikal, Ra-Ni)

Kao rastvarači koriste se metanol, etanol, sirćetna

kiselina i etil-acetat.

REAKCIJE ALKENA

Adicija vodonika. Katalitičko hidrogenovanje

sporo

brzo

elektrofil nukleofil

elektrofil nukleofil

karbokatjon

REAKCIJE ALKENA

Adicija halogenovodonika

10/12/2018

19

Markovnikovljevo pravilo: adicija HX na dvostruku

vezu se odvija tako da se vodonik vezuje za C atom

koji ima više H atoma

C atom

sa većim

brojem

H atoma adicioni proizvod

prema Mark. pravilu

tragovi

REAKCIJE ALKENA


glavni proizvod

Regioselektivna reakcija

REAKCIJE ALKENA


10/12/2018

20

u prisustvu peroksida dolazi do promene

mehanizma reakcije i proizvoda

sveže predestilisan izložen kiseoniku

Markovnikovljev proizvod anti-Markovnikovljev proizvod

(radikalski mehanizam)

REAKCIJE ALKENA


mehanizam

inicijacija

propagacija

2o radikal

peroksidi R-O-O-R

dibenzoil-peroksid

di-terc-butil-peroksid

REAKCIJE ALKENA


10/12/2018

21

Prema Markovnikovljevom pravilu

razbl.

izopropil-hidrogensulfat

2-propanol

REAKCIJE ALKENA

Adicija sulfatne kiseline

Prema Markovnikovljevom pravilu

REAKCIJE ALKENA

Adicija vode. Hidratacija

10/12/2018

22

mehanizam

sporo

brzo

brzo

REAKCIJE ALKENA


Hidratacija alkena i dehidratacija alkohola su povratne

reakcije jedna drugoj Reakcija zavisi od položaja svih ravnoteža

Hidratacija je favorizovana dodatkom male količine kiseline i velike količine

vode

Dehidratacija je favorizovana dejstvom konc. kiseline i male količine vode

Moguće je premeštanje karbokatjona

REAKCIJE ALKENA


10/12/2018

23

sobna temperatura

mrak, CCl4

bezbojan bezbojan

brzo obezbojavanje sa Br2/CCl4 je dokazna reakcija za alkene

vic-dibromid

REAKCIJE ALKENA

Adicija halogena

racemski trans-1,2-dibromcikloheksan

REAKCIJE ALKENA

Adicija halogena

10/12/2018

24

H C C C X C C C+ X2

niska

koncentracija

X2=Cl2, Br2

H C

H

H

C C

H H

H Cl C

H

H

C C

H H

H+ Cl2

600 oC

alil-hlorid

(3-hlor-1-propen)

REAKCIJE ALKENA

Halogenovanje. Alilna supstitucija.

mehanizam

H C

H

H

C C

H H

H

X C

H

H

C C

H H

HC

H

H

C C

H H

H

H C

H

H

C C

H H

X

X H

C

H

H

C C

H

XH

H

+ X.

X2.HX +

X2.

+ X.

+ X.

alil-radikal alil-halogenid

REAKCIJE ALKENA


10/12/2018

25

alil-radikal je stabilizovan rezonancijom

C

H

H

C C

H H

HC

H

H

CC

HH

H C

H

C C

H H

HH..

.

H

H

H

H

H H

H

H

H

H H

H

H

H

H

stabilnost slobodnih radikala alil > 3o > 2o > 1o > metil > vinil

lakoća stvaranja slobodnih radikala alil > 3o > 2o > 1o > metil > vinil

lakoća apstrakcije vodonika alil > 3o > 2o > 1o > metil > vinil

REAKCIJE ALKENA


X= Cl ili Br

halohidrin

(glavni proizvod)

vic-dihalogenid

(sporedni proizvod)

REAKCIJE ALKENA

Stvaranje halohidrina

10/12/2018

26

Kod nesimetričnih alkena, bromonijum-jon će imati deo svog + naelektrisanja na više supstituisanom C atomu

H2O će reagovati sa C atomom koji ima više + naelektrisanja

REAKCIJE ALKENA

Stvaranje halohidrina

hladno

1,2-etandiol

(etilen-glikol)

hladno

mehanizam (sin-adicija)

cis-1,2-ciklopentandiol

(mezo jedinjenje)

REAKCIJE ALKENA

Hidroksilovanje. Stvaranje glikola

10/12/2018

27

2-metil-2-buten

3-metil-1-buten

aceton acetaldehid

formaldehid izobutiraldehid

REAKCIJE ALKENA

Ozonoliza. Razgradnja

topli KMnO4

(cis ili trans) acetatni-jon sirćetna kiselina

Hemijski test – purpurna boja KMnO4 nestaje i dobija se braon boja MnO2

ako je prisutan alken

REAKCIJE ALKENA

Razgradnja pomoću KMnO4

Documents

UGLJOVODONICI ALKENIelektron.tmf.bg.ac.rs/.../UGLJOVODONICI-ALKENI.pdf · 2018-10-15 · 10/12/2018 1 UGLJOVODONICI – ALKENI UGLJOVODONICI ACIKLIČNI AROMATIČNI CIKLIČNI ALKENI