Telítetlen szénhidrogének

1. Telítetlen szénhidrogének Előadó: Léránt István A prezentációt dr. Bak Judit készítette, kiegészítés: Léránt István

2. Olefinek • A kettős kötéseket tartalmazó (telítetlen) szénhidrogéneket olefineknek vagy alkéneknek nevezzük. • összegképlet: CnH2n • --kötést alkotó szénatomjai sp2 hibridállapotban vannak.

3. Fizikai tulajdonságok • Alkánokhoz hasonló • Molekulatömeg függő • Gáz • Etilén - etén • Propilén - propén • butilén– butén • Cseppfolyós • C9-C15 • Szilárd • C16-tól • -C=C- kötéshossz: 133 pm, kötési energia 100 kcal/mól

4. Előállítás • Alkánokból dehidrogénezéssel • Vicinális dihalogén-származékból • Zn, Cu • Alkohol - vízelvonás

5. H2C CH2 H2C CHCH3 Alkének nomenklatúrája propén etén (etilén) H2C CHCH2CH3 1-butén

6. H2C CHCH2CH3 Alkének elnevezése 1-butén • 1.) Válasszuk ki a leghosszabb el nem ágazó láncot. • 2.) Nevezzük el a molekulát az azonos C-atomszámú alkánok nevéből levezetve az -án végződés helyébe -én végződést helyettesítve. • 3.) A telítetlen kötés helyét számozás segítségével határozzuk meg. A számozást azon a C-atomon kezdjük el, amelyhez legközelebb van a telítetlen kötés.

7. H2C CHCHCH2Br CH3 Alkének elnevezése • Ha szubsztituent is tartalmaz a vegyület, meg kell határozni a helyét számozással. • A kettős kötés (rangban) elsőbbséget élvez az alkil csoporttal, vagy halogénekkel szemben az alapváz számozásánál. • Például:4-bróm-3-metil-1-butén

8. H2C H2C H2C CCH3 Alkenil csoport metilén etenil (vinil) 2-propenil (allil) 1-metil-vinil (izoprenil) CH H2C CHCH2

9. Cikloalkén Ciklohexén • A kettős kötést tartalmazó gyűrűs vegyületek a cikloalkének.

10. Nevezéktan 6-klór-5-metil-2--hexén Metilén csoport 3-metilén-ciklohexén Vinil csoport 3-vinil-1,5-hexadién 3-bróm-4-metil ciklopentén B r

11. Nevezéktan • Több kettős kötést tartalmazó alkének: • 2 C=Cdién • 3 C=Ctrién • 4 C=Ctetraén 3-bróm-2,4,6-oktatrién

12. Az alkének szerkezete:etén (etilén)

13. Etilén szerkezete • kötésszögek: H-C-H = 117° H-C-C = 121° • kötés távolságok: C—H = 110 pm C=C = 133 pm (-C-C-) = 154 pm A molekula sík alkatú, a molekulát felépítő mind a hat atom azonos síkban helyezkedik el.

14. Kötések az etilén molekulában • A  kötések váza • C-atomok sp2 hibrid állapotúak     

15. Etilén szerkezete • A C-atom harmadik p-pályája nem vesz részt a hibridizációban, változatlanul marad és a hibrid pályák síkjára merőlegesen helyezkedik el.

16. Etilén szerkezete • A  kötést létesítő elektronpár az atomok síkja alatt és felett helyezkedik el.

17. p-kötés az etilénben

18. Izoméria Konstitúciós izoméria Sztereoizoméria C4H8 összegképletű alkének lehetséges izomériái

19. H3C H CH2CH3 H C C C C H3C H H H H3C CH3 H H3C C C C C H H H CH3 1-butén 2-metil-propén transz-2-butén cisz-2-butén

20. H3C H CH2CH3 H C C C C H3C H H H H3C CH3 C C H H 1-butén 2-metil-propén Konstitúciós izomerek cisz-2-butén

21. H3C H CH2CH3 H C C C C H3C H H H H H3C C C H CH3 1-butén 2-metil-propén Konstitúciós izomerek transz-2-butén

22. H3C CH3 H H3C C C C C H H H CH3 Sztereoizomerek transz-2-butén cisz-2-butén

23. Cisz-transz izoméria Cisz izoméria: ha a két szubsztituens a szabad rotációban gátolt pillératomok azonos oldalán helyezkednek el. Transz izoméria: ha a két szubsztituens a szabad rotációban gátolt pillératomok ellenkező oldalán helyezkednek el.

24. van der Waals kötés alakul ki a cisz-metil csoportok között Cisz-transz-2-butén sztereoszerkezete cisz-2-butén transz-2-butén

25. Cisz-transz izoméria Az alkének sztereoizomerei közötti interkonverzió nem lehetséges, csak a kettős kötés “eltörésével”. cisz transz

26. Cisz-transz izoméria energetikai állapota cisz transz

27. E (entgegen =ellentétesen), Z (zusammen = együtt) izoméria alkéneknél Amennyiben a pillératomok azonos oldalán találhatók a rangosabb szubsztituensek (cisz-izomer analógia) Z-izomerről, ha viszont ellentétesen (transz-izomer analógia) E-izomerről beszélünk. Br CH Br Cl 3 C C C C CH Cl H H 3 Z-izomer E-izomer

28. Acetilén

29. - sp hibridállapotú C-atomok - hármas kötés (, ,) o 1.06 A H C C H o 180 Acetilén

30. Alkének reakciói:addiciós készség

31. A B C C C C Alkének reakciója: Addició • A reakció során az olefin a reagenssel úgy lép kapcsolatba, hogy ezek egymással egyesülnek, egyetlen termék keletkezik. + A—B Kétféle addiciós utat különböztetünk meg: 1.) gyökös mechanizmusú addició (AR), 2.) elektrofil addició (AE)

32. Alkének reakciói:gyökös mechanizmusú addició AR

33. H H H H C C H H C C H H H H Etilén gyökös mechanizmusú hidrogénaddiciója (AR) • exotherm H° = –136 kJ/mol • katalizátor: Pt, Pd, Rh, Ni     + H—H

35. H H B Y H H C C A X A katalitikus hidrogénaddició mechanizmusa

36. H H H H A katalitikus hidrogénaddició mechanizmusa B Y C C A X

37. B Y X A H H H C C H A katalitikus hidrogénaddició mechanizmusa

38. H H H H A katalitikus hidrogénaddició mechanizmusa B Y X A C C

39. B Y X A H H C C H H A katalitikus hidrogénaddició mechanizmusa

40. B Y X A C C H H H H A katalitikus hidrogénaddició mechanizmusa

41. A hidrogénaddició sztereokémiája

42. Két térbeli (sztereokémiai) aspektusa van az alkén hidrogénaddiciójának szün addició anti addició

43. C C C szün addició H H C + H—H Hidrogén addició sztereokémiája

44. H CO2CH3 H2, Pt CO2CH3 H Példa: “szün” addició CO2CH3 CO2CH3 (100%)

46. Alkének reakciói:elektrofil addició AE

47. Reakciók • Halogén addició • Hidrogénhaloid (HCl,HBr) addició • Kénsav addició

48. Általános ismeretek az AE mechanizmusáról • Az addiciót a kation kezdeményezi A+ • kötés a támadás célja (az alkén Lewis bázisként viselkedik), • kialakul a karbokation, ami pozitív töltésű átmeneti ion, Lewis savként képes viselkedni, • a karbokationt kedvezőtlen állapota miatt B-támadja, • B- saját elektronpárjának felhasználásával kötést létesít a második C-atommal

49. Halogén addició(Br2,Cl2)

50. Elektrofil addició • Elektrofil reagensek: Br2 és Cl2 • Általánosan ábrázolva: • Példa: • Példa: