1 / 48

ALICIKLI Č NI UGLJOVODONICI

ALICIKLI Č NI UGLJOVODONICI. Alicikli č ni ugljovodonici su jedinjenja č iji su ugljenikovi atomi povezani tako da grade manje ili ve ć e prstenove Ime su dobili skra ć ivanjem re č i ali fati č no- cikli č ni Nazivaju se još i cikloparafini ili cikloalkani

gitano
Download Presentation

ALICIKLI Č NI UGLJOVODONICI

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. ALICIKLIČNI UGLJOVODONICI • Aliciklični ugljovodonici su jedinjenja čiji su ugljenikovi atomi povezani tako da grade manje ili veće prstenove • Ime su dobili skraćivanjem reči alifatično-ciklični • Nazivaju se još i cikloparafini ili cikloalkani • Oni članovi koji se dobijaju iz nafte nazivaju se nafteni, a homolozi koji se dobijaju hidrogenizacijom aromatičnih ugljovodonika poznati su kao hidroaromatični ugljovodonici

  2. Opšta formula • Teorijski se dobijaju spajanjem 2 kraja ugljeničnog niza, pa im je tako opšta formula CnH2n • Ako sadrže dva prstena (imaju četiri vodonikova atoma manje) opšta formula im je CnH2n-2, a ako sadrže tri prstena CnH2n-4, itd.

  3. Podela • Prema broju C atoma u prstenu, tj. prema veličini prstenova, dele se na: • male prstenove - 3 i 4 C-atoma • normalne prstenove - 5-7 C-atoma • srednje prstenove - 8-12 C-atoma • velike prstenove - 13 i više C-atoma • Nalaženje cikloalkana u prirodi: • Nafta(naročito 5- i 6-člani prstenovi) • Terpeni (3-,4- i 5-člani prstenovi)

  4. Dobijanje cikloalkana • Modifikovana Wurtz-ova reakcija (može se smatrati kao intramolekulska Wurtz-ova reakcija) • Verovatnoća ciklične interakcije je najveća kod tročlanih prstenova, a smanjuje se sa povećanjem niza

  5. Destilacija Ca ili Ba-soli dikarbonskih kiselina • Dobija se najpre ciklični keton, koji se lako pretvara u odgovarajući cikloparafin Clemmensen-ovom redukcijom

  6. Katalitička redukcija benzena i njegovih derivata • Šestočlani aliciklični ugljovodonici se često dobijaju redukcijom benzena i njegovih derivata (katalitička redukcija)

  7. Dobijanje velikih prstenova • Ružička je sa svojim saradnicima 1926. prvi put dobio prstenove koji su sadržavali više od 8 (čak i do 34) C-atoma • destilovanje torijumovih i cerijumovih soli dikarboksilnih kiselina u vakuumu, na oko 300C, pomešanih sa sprašenim bakrom • dobijaju se i ciklični mono- i diketoni, koji se Clemmensen-ovom redukcijom prevode u odgovarajuće ciklične ugljovodonike

  8. Nomenklatura monocikličnih ugljovodonika • imenuju se tako što se imenu odgovarajućeg ugljovodonika otvorenog niza sa istim brojem ugljenikovih atoma doda prefiks ciklo: ciklopropan ciklobutan

  9. Pravila nomenklature • Numerisanje ugljenikovih atoma prstena je neophodno samo ako ima više od jednog supstituenta • Kod monosupstituisanih cikloalkana ugljenik za koji je supstituent vezan označava se brojem 1 • Ako ima više supstituenata, njihov položaj označava se brojevima i to najnižim mogućim • Ako su moguća dva takva redosleda, prioritet supstituenata se određuje na osnovu abecednog redosleda • Ako je i sam supstituent cikloalkil grupa, pri navođenju imena veliki prstenovi imaju prednost nad manjim:

  10. Primeri nomenklature hlorciklopropan 1,1-dimetilciklopentan

  11. Pravila nomenklature (nastavak) • Kod nezasićenih jedinjenja dvoguboj i troguboj vezi daje se položaj 1 3-etilciklopenten 1,4-cikloheksadien

  12. Pravila nomenklature (nastavak) • Jednovalentne grupe koje se izvode iz cikloalkana (bez bočnih nizova) zamenom jednog vodonikovog atoma nazivaju se cikloalkil-grupe • Ugljenikov atom koji ima slobodnu valencu označava se brojem 1:

  13. Pravila nomenklature (nastavak) • Imena jednovalentnih grupa izvedenih iz nezasićenih monocikličnih ugljovodonika završavaju se na "-enil", "-inil", "-dienil" itd. • Položaji dvostrukih i trostrukih veza označavaju se na isti način kao i kod alkena i alkina • Ugljenikov atom sa slobodnom valencom označava se brojem 1, a izuzetak od ovog pravila su terpeni

  14. Pravila nomenklature (nastavak) • Imena dvovalentnih grupa izvedenih od zasićenih ili nezasićenih monocikličnih ugljovodonika zamenom dva atoma vodonika sa istog ugljenikovog atoma u prstenu nastaju tako što se završetak "-an", "-en", "-in" itd. zameni odgovarajućim nastavkom "iliden", "eniliden", odnosno "iniliden".

  15. Pravila nomenklature (nastavak) • Imena dvovalentnih grupa izvedenih od zasićenih ili nezasićenih monocikličnih ugljovodonika zamenom po jednog atoma vodonika sa dva različita ugljenikova atoma u prstenu nastaju tako što se završetak "-an", "-en", "-in" itd. zameni odgovarajućim nastavkom "-ilen", "-enilen", odnosno "-inilen". • Tom prilikom moraju se označiti položaji dvostrukih i trostrukih veza, kao i C-atomi sa slobodnim valencama, koji moraju imati najniže moguće brojeve

  16. Primeri

  17. Pravila nomenklature (nastavak) • Disupstituisani cikloalkani, sa supstituentima vezanim za različite C-atome prstena, označavaju se sa cis- ako se supstituenti nalaze sa iste strane prstena, a sa trans- ako su na suprotnim stranama

  18. Nomenklatura bicikličnih ugljovodonika • Zasićeni aliciklični ugljovodonici koji imaju samo dva prstena i dva ili više zajedničkih atoma, imaju prefiks biciklo- ispred imena ugljovodonika otvorenog niza sa istim ukupnim brojem C-atoma. • Broj C-atoma na svakom od tri mosta koji spajaju tercijarne C-atome označen je u uglastim zagradama opadajućim redom

  19. Primer biciklo-jedinjenja: norboran • Sistematsko ime ovog jedinjenja je biciklo2.2.1heptan:

  20. Primeri biciklo2.2.2okta-2-en triciklo2.2.1.02,6heptan

  21. Nomenklatura spiro-ugljovodonika • "Spiro-veza" je način vezivanja dva prstena preko samo jednog zajedničkog C-atoma – tzv. "spiro-atoma“ • Prema broju spiro-atoma razlikujemo monospiro-, dispiro-, trispiro-...itd. jedinjenja. • Slede pravila nomenklature najjednostavnijih jedinjenja ovog tipa – monospiro-jedinjenja

  22. Nomenklatura spiro-ugljovodonika (nastavak) • Monospiro-jedinjenja, koja se sastoje samo od dva aliciklična prstena, imenuju se tako što se ispred imena normalnog alkana otvorenog niza sa istim brojem C-atoma stavi prefiks "spiro" • Broj ugljenikovih atoma u svakom prstenu vezanom za spiro-atom označava se u uglastim zagradama po rastućem nizu između prefiksa "spiro" i imena ugljovodonika

  23. Nomenklatura spiro-ugljovodonika (nastavak)

  24. Nomenklatura spiro-ugljovodonika (nastavak) • Numerisanje C-atoma spiro-jedinjenja počinje od manjeg prstena, i to od atoma koji se nalazi do spiro-atoma, a zatim se preko spiro-atoma prelazi na drugi prsten spiro[4,5]dekan

  25. Nomenklatura spiro-ugljovodonika (nastavak) • Kod nezasićenih spiro-jedinjenja primenjuje se u principu isti način numerisanja, s tim što se smer odabere tako da nezasićene veze dobiju najniže moguće brojeve

  26. Nomenklatura spiro-ugljovodonika (nastavak) • Spiro-jedinjenja se mogu alternativno imenovati na još jedan način: • ako se dva prstena povezuju spiro-vezom, iza imena većeg od njih stavlja se sufiks "spiro", a zatim sledi ime manjeg prstena • između sufiksa "spiro" i imena pojedinih komponenata jedinjenja stavlja se broj, koji označava spiro-položaj u svakom cikličnom sistemu • brojevi treba da budu što manji, ali u skladu sa numerisanjem svake komponente

  27. Nomenklatura spiro-ugljovodonika (nastavak) • druga komponenta (manji prsten) obeležava se brojevima sa crticom ("prim") • ako kod komponenata postoji mogućnost izbora, broj 1 se može izostaviti

  28. Nomenklatura spiro-ugljovodonika (nastavak) • kod nezasićenih spiro-jedinjenja i dalje važi pravilo da pri numerisanju nezasićena veza dobija najmanji mogući broj, s tim što kod ove alternativne nomenklature spiro-veza ima prednost nad nezasićenom vezom

  29. Nomenklatura spiro-ugljovodonika (nastavak) • Monospiro-jedinjenja, koja imaju dva identična monociklična člana sa istim zasićenjem (i istim položajem nezasićene veze), imenuju se tako što se ispred imena cikličnog jedinjenja stavlja prefiks "spirobi", a spiro-atom označava brojem 1:

  30. Struktura cikloalkana. Baeyer-ova teorija napona • Veliku reaktivnost malih prstenova prvi je objasnio Adolf von Baeyer (1885.) pomoću "Teorije napona". • Deo ove teorije koji se odnosi na male prstenove i danas je primenljiv • deo koji se odnosi na prstenove veće od ciklobutana je neprimenljiv, jer se zasniva na pogrešnim pretpostavkama

  31. Osnovne postavke Baeyer-ove teorije • svi prstenovi su planarni, jednakostranični, sa uglovima koji odgovaraju pravilnom trouglu, četvorouglu, petouglu, itd. • Ovo odstupanje od normalnog tetraedarskog ugla izaziva napon i čini male prstenove nestabilnim

  32. Baeyer-ova teorija napona • Uglovi kod ciklopentana (108) po vrednosti su približni tetraedarskom uglu i ciklopentan trpi najmanji napon • Kod cikloheksana uglovi između veza su 120 • Veći prstenovi – veći napon • Toplota sagorevanja je pokazala da to nije slučaj

  33. Toplote sagorevanja cikličnih i jedinjenja otvorenog niza • Vrednost toplote sagorevanja po metilenskoj grupi, -CH2-,kod: • alkana 658,7 kJ/mol • ciklopropana 696,4 (37,7 kJ/mol viša) • ciklobutana 688,0 (29,3 kJ/mol viša) • ciklopentana 664,1 (5,4 kJ/mol viša) • prstenovi od 7-11 C-atoma – kao i kod ciklopentana • prstenovi od preko 17 C-atoma – kao i kod alkana

  34. Šta je ustvari pogrešno kod Baeyer-ove teorije napona? • pretpostavka da su svi prstenovi u ravni • veći prstenovi nisu planarni već "nabrani" i to na takav način da im uglovi veza zadržavaju normalne (tetraedarske) vrednosti • ugaoni napon kod malih prstenova javlja se zbog otežanog preklapanja sp3hibridnih orbitala.

  35. Ugaoni napon kod ciklopropana • kod ciklopropana ugao između ugljenikovih atoma u prstenu iznosi 60, što onemogućava kolinearnost sp3orbitala. • preklapanje ovih orbitala pod uglom (koji u slučaju ciklopropana iznosi 104) dovodi do ugaonog napona

  36. Ciklobutan i ciklopentan • Već ciklobutan nije planaran nego je malo savijen - nabran • ciklopentan zauzima konformaciju u kojoj su 4 C-atoma skoro planarna, dok je peti vante ravni

  37. Cikloheksan - najvažniji ciklični ugljovodonik • Cikloheksanov prsten takođe nije planaran i postoji u dve osnovne konformacije koje se nazivaju "stolica" i “čamac"

  38. Stoličasta konformacija. Aksijalne i ekvatorijalne veze

  39. Konformacija čamca • Nešto nestabilnija konformacija cikloheksana je tzv. konformacija čamca • Nema ugaonog, ali ima torzionog napona zbog eklipsne konformacije pojedinih veza • Javlja se i van der Waals-ov napon

  40. Konformacija čamca (nastavak) • Sve ovo dovodi do lakog prelaza konformacije čamca u konformaciju uvijenog čamca

  41. Inverzija prstena • Brz prelaz jedne stoličaste konformacije u drugu

  42. Polustoličasta konformacija • U polustoličastoj konformaciji četiri susedna C-atoma leže u istoj ravni, dok su preostala dva atoma sa suprotnih strana te ravni

  43. Energetska barijera za inverziju prstena

  44. Konformacija velikih prstenova • Veliki prstenovi su bez napona i nalikuju jedinjenjima otvorenog niza • nabrani su tako da C-atomi imaju normalne tetraedarske uglove • Prstenovi sa više od 20 C-atoma egzistiraju u dva paralelna niza

  45. Nezasićeni prstenovi • Svi mali nezasićeni prstenovi su sa naponom (ciklopropen, ciklobuten i ciklopenten) • cikloheksen je skoro bez napona. • Kod ovih prstenova dvostruka veza mora da ima cis-konfiguraciju. • Najmanji cikloalken koji ima trans-konfiguraciju je ciklookten • najmanji prsten koji može da ima trostruku vezu je ciklooktin

  46. Reakcije alicikličnih jedinjenja • Podležu uglavnom istim reakcijama kao i alifatični ugljovodonici • Zasićeni – slobodnoradikalske supstitucije • Nezasićeni - elektrofilne i radikalske adicije

  47. Specifične reakcije za ciklopropan i ciklobutan

More Related