1 / 102

Alkeni. Definicija

Alkeni. Definicija. Alkeni su ugljovodonici koji na jednom mestu u svom molekulu imaju dva susedna ugljenikova atoma spojena dvo g u b om ( nezasi ć enom ) vezom opšta formula alkena je C n H 2n Dvoguba veza – uzrok razlika između alkena i alkana

redford
Download Presentation

Alkeni. Definicija

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. Alkeni. Definicija • Alkeni su ugljovodonici koji na jednom mestu u svom molekulu imaju dva susedna ugljenikova atoma spojena dvogubom (nezasićenom) vezom • opšta formula alkena je CnH2n • Dvoguba veza – uzrok razlika između alkena i alkana • Dvoguba veza kao funkcionalna grupa

  2. Alkeni. Opšte napomene • Alkeni su vrlo reaktivna jedinjenja • Za razliku od alkana, rastvaraju se u koncentrovanoj sumpornoj kiselini, brzoreaguju sa hlorom i bromom i podležu velikom broju drugih reakcija • Po prvom članu homologog niza alkeni se još nazivaju ietileni • Olefini - još jedannaziv za alkene (lat.: oleum – ulje, faceo– činiti, praviti)

  3. Nomenklaturaalkena • Trivijalna imena izvode se od imena zasićenih ugljovodonika tako što se umesto nastavka –an dodaje nastavak –ilen • Kod jedinjenja sa pravim nizom izostavlja se prefiks n (normalan) • Obična imena uglavnom se koriste za niže alkene: etilen, propilen, izobutilen

  4. Nomenklaturaalkena.Uobičajena imena • Uobičajeno je da se alken sa 5 C-atoma naziva amilen (umesto pentilen) • Položaj dvogube veze označava se grčkim slovima CH3CH2CH=CH2-butilen CH3CH=CHCH3-butilen (CH3)2C=CH2 izobutilen

  5. Nomenklaturaalkena.Uobičajena imena (nastavak) • Imena sledećih alkil-grupa često se upotrebljavaju:

  6. Nomenklatura alkena.Izvedena imena • Ova imena izvode se iz etilena za račvaste alkene. Smatra se da su vodonikovi atomi u etilenu zamenjeni alkil-grupama • Ovde se javlja poseban oblik izomerije kao posledica zamenjivanja vodonikovih atoma alkil-grupama na istom ili različitom ugljenikovom atomu dvogube veze • Izomer kod koga su grupe smeštene simetrično, tj. sa obe strane dvogube veze, označava se sa sim • Izomer kod koga su obe grupe na istom ugljenikovom atomu, naziva se asimetričan i označava se sa asim

  7. Nomenklatura alkena.Izvedena imena (nastavak) • Ovo obeležavanje ne odnosi se na simetriju celog molekula, već samo služi za razlikovanje ovakvih izomera CH3CH=CH2metiletilen CH3CH=CHCH3 sim-dimetiletilen (CH3)2C=CH2 asim-dimetiletilen

  8. Nomenklatura alkena. IUPAC sistem • Koristi se za složenije alkene • Pravila su slična kao kod alkana: • Za osnovnu strukturu uzima se najduži niz koji sadrži dvogubu vezu (ukoliko postoje duži nizovi koji ne sadrže dvogubu vezu, ne uzimaju se u obzir) • Jedinjenje se imenuje kao da je izvedeno iz osnovnog niza zamenom vodonikovih atoma alkil-grupama • Naziv osnovnogniza izvodi se od alkana sa istim brojem C-atoma, tako što se umesto nastavka –an dodaje sufiks –en

  9. Nomenklatura alkena. IUPAC sistem (nastavak) • Položaj dvogube veze označava se brojem, pri čemu brojanje počinje od kraja koji je bliži dvoguboj vezi; označava se samo dvogubo vezani C- atom sa manjim brojem • Položaj alkil-grupa vezanih za osnovni niz označava se brojem, kao i kod alkana

  10. Primeri upotrebe IUPAC nomenklature 2-heksen 2,4,4-trimetil-1-penten 4-etil-5-metil-4-nonen

  11. Geometrijska izomerijakod alkena • Geometrijska izomerijakod alkena nastaje zbog sprečene rotacije oko C=C veze

  12. Geometrijska izomerija(nastavak) • Geometrijska izomerija pripada posebnoj vrsti izomerije koja se bavi prostornim rasporedom atoma i naziva se stereoizomerija, a izomeri kao što su cis- i trans–2-buten, koji se razlikuju samo po prostornom rasporedu atoma, nazivaju se stereoizomeri • Javlja se samo ako su sa obe strane dvogube veze različiti supstituenti

  13. Geometrijska izomerija(nastavak) 1 izomer 2 izomera Npr., propilen, 1-buten i izobutilen ne pokazuju geometrijsku izomeriju

  14. Geometrijska izomerija(nastavak) • Broj geometrijskih izomera raste sa brojem dvogubih veza i iznosi 2n, gde je n broj dvogubih veza sa različitim supstituentima sa svake strane • geometrijska izomerija se javlja uvek kada je sprečena slobodna rotacija, a ne samo kod dvogube veze. Primer za to su ciklična jedinjenja

  15. Geometrijska izomerija(nastavak) • Prefiksi cis- i trans- ne mogu se primeniti kada je tri ili više različitih supstituenata vezano za C-atome dvogube veze • Za takve slučajeve IUPAC je usvojio alternativni sistem imenovanja: E,Z-sistem

  16. Pravila za određivanje E,Z-izomera • Odrediti prioritet grupa vezanih za svaki C-atom dvogube veze ponaosob • Prioritet se određuje prema atomskom broju prvog atoma vezanog za dvogubo vezane C-atome: veći atomski broj – veći prioritet • Kada se dve grupe najvišeg prioriteta nalaze na suprotnim stranama dvogube veze, molekul ima E-konfiguraciju (E od Entgegen – na nemačkom “nasuprot”) • Kada se dva supstituenta najvišeg prioriteta nalaze na istoj strani dvogube veze, molekul je Z-izomer (Z od Zusammen – na nemačkom “zajedno”)

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

  18. Fizičke osobine cis-trans izomera • Stabilnost izomera • Ako su grupe oko dvogube veze suviše velike, u cis položaju neće biti dovoljno prostora za njih,pa će trans-izomer biti stabilniji • Pošto geometrijski izomeri pripadaju istoj klasi jedinjenja, imaju slične hemijske osobine; reaguju sa istim reagensima, ali različitom brzinom • Fizičke osobine su im različite (polarnost, tačka ključanja, tačka topljenja, rastvorljivost, indeks prelamanja, gustina) i zahvaljujući tome relativno se lako razdvajaju

  19. Fizičke osobine cis-trans izomera (nastavak) • Polarnost, t.k. i t.t. cis-2-buten 0 t.klj.=4C t.t.=-139C trans-2-buten =0 t.klj.=1C t.t.=-106C

  20. Fizičke osobine alkena • Slične su osobinama alkana • Stepen rastvorljivosti u vodi je nešto veći nego kod alkana (veća elektronska gustina na dvoguboj vezi omogućava izvesno asosovanje sa dipolnim molekulima vode) • Rastvorni u nepolarnim rastvaračima • Gustina im je manja od gustine vode(kao i kod alkana) • dvoguba veza nema znatnijeg uticaja na tačke ključanja i tačke topljenja

  21. Dobijanjealkena • Osnovna rekcija kojom se dvoguba veza uvodi u molekul je reakcija eliminacije:

  22. 1. Dehidratacija alkohola • Alkeni se dobijaju dehidratacijom alkohola pomoću sumporne ili fosforne kiseline na temperaturi od 200C, ili prevođenjem para alkohola preko katalizatora, kao što je aluminijum-oksid, na 350-400C

  23. 1. Dehidratacija alkohola (nastavak) • Lakoća dehidratacije zavisi od strukture alkohola; najlakše se dehidratišu tercijarni, a najteže primarni alkoholi • Zašto?

  24. karbonijum-jon • Može biti primaran, sekundaran ili tercijaran, prema ugljenikovom atomu koji nosi pozitivnu šaržu • Lakoća dehidratacije - stabilnost intermedijarnog karbonijum-jona • Na stabilnost karbonijum-jona utiču grupe koje su vezane za njega

  25. Induktivni efekat • Grupe mogu da utiču na pomeranje, tj. neravnomernu raspodelu elektrona u molekulima • pomeranje elektrona u σvezama duž ugljenikovog niza pod uticajem pojedinih grupa naziva se induktivni efekat i obeležava se sa I. • Pošto je permanentno prisutan u datom molekulu, često se naziva statički. • može biti negativan (oznaka –I) i pozitivan (+I)

  26. Induktivni efekat (nastavak) • Negativan induktivni efekat prisutan je kod jedinjenja kod kojih je neki izrazito elektronegativni element (recimo hlor) vezan za C-atom • induktivni efekat, iako pomera elektrone u σvezama, ipak ne menja tip veze • opada brzo sa rastojanjem, tako da praktično iščezava posle drugog ili trećeg C-atoma

  27. Induktivni efekat (nastavak) • Relativni induktivni efekat neke grupe određuje se, po konvenciji, u odnosu na atom vodonika u vezi C-H • Ako neka grupa Y jače privlači elektrone od atoma vodonika i time smanjuje elektronsku gustinu u ostatku molekula u većoj meri nego što to čini H-atom, kaže se da grupa Y pokazuje negativni induktivni efekat (-I) • U suprotnom slučaju, ako, recimo, grupa Z slabije privlači elektrone od H-atoma, odnosno povećava elektronsku gustinu u ostatku molekula, onda ona pokazuje pozitivan induktivni efekat (+I)

  28. Induktivni efekti pojedinih grupa • grupe sa –I efektom

  29. Induktivni efekti pojedinih grupa (nastavak) • grupe sa +I efektom

  30. Uticaj induktivnog efekta grupa na stabilnost karbonijum-jona R pokazuje +I efekat , rasprostire šaržu i stabilizujekarbonijum-jon • Y ima –I efekat, povećava šaržu idestabilizuje karbonijum-jon

  31. Stabilnost karbonijum-jona (nastavak) • Tercijarni karbonijum-jon koji nastaje iz tercijarnog alkohola najstabilniji je, jer ima najveći broj alkil-grupa koje otpuštaju elektrone i stabilizuju ga • stabilnost karbonijum-jona: 321 • lakoća dehidratacije alkohola: 321

  32. Preuređivanja karbonijum-jonaORA 348_349 • Preuređivanje je pretvaranje nestabilnijeg karbonijum-jona u stabilniji, odnosno primarnog u sekundarni, a sekundarnog u tercijarni • Tako se iz n-butil alkohola dobija 2-buten, a ne 1-buten:

  33. Ovakve reakcije, koje daju više od jednog proizvoda, od kojih je jedan favorizovan u odnosu na ostale, tj. dobija se u višku, nazivaju se regioselektivne reakcije.

  34. Predviđanje glavnog proizvoda kod dehidratacije alkohola • Zajcevljevo pravilo: • Alken koji se dobija u najvećem prinosu je onaj koji nastaje uklanjanjem protona sa onog βC-atoma, koji ima najmanje atoma vodonika vezanih za sebe. • Ovo pravilo danas se često formuliše na nešto drugačiji način: • glavni proizvod u βeliminacionim reakcijama alkohola je najsupstituisaniji alken: tetrasups.alken  tri  di  mono  eten

  35. Primeri:

  36. Stereoselektivne reakcije • Pored toga što su regioselektivne, reakcije dehidratacije alkohola su i stereoselektivne • Stereoselektivne reakcije su one kod kojih se iz istog početnog molekula mogu dobiti dva ili više stereoizomera, ali u različitom prinosu

  37. Primer: dehidratacija 3-pentanola • Kao što se vidi: • nema uslova za preuređivanje karbonijum-jona, pa se ne dobija se smeša konstituciono različitih alkena • Dobijaju se, međutim, oba stereo- (odnosno u ovom slučaju geometrijska) izomera

  38. 2. Dehidrohalogenovanje alkil-halogenida • Dejstvom jakih alkalija (KOH u etanolu) na alkil-halogenide, dolazi do eliminacije halogenog i vodonikovog atoma sa susednog ugljenikovog atoma, pri čemu nastaje alken

  39. 2. Dehidrohalogenovanje alkil-halogenida (nastavak) • Primarni halogenidi uglavnom daju samo jedan proizvod, jer se eliminacija protona vrši samo sa C-2 atoma. Sekundarni i tercijarni halogenidi daju često smešu izomera, jer se eliminacija može vršiti sa različitih ugljenikovih atoma

  40. Dehidrohalogenovanje je reakcija stereospecifična • Stereospecifične reakcije su one kod kojih polazni stereoizomerni reaktanti daju takođe stereoizomerne proizvode • antiperiplanaranpoložaj halogenai vodonika • Ovakva eliminacija naziva se anti-eliminacija

  41. 3. Dehalogenovanje vicinalnih dihalogenida • Dehalogenovanje vicinalnih dihalogenida je eliminacija dva atoma halogena iz dihalogenih derivata alkana • Halogeni se iz 1,2-dihalogenida uklanjaju pomoću reaktivnih metala kao što je cink

  42. I ovo je stereospecifična anti-eliminacija • Zaštita dvogube veze

  43. 4. Redukcija alkina • Redukcijom alkina dobija se cis- ili trans-alken, zavisno od redukujućeg reagensa

  44. Reakcije alkena. Adicije • dvoguba veza sastavljena je iz jake - i slabe -veze • U reakcijama adicije kod alkena -veza se raskida, a gradi se jaka -veza • Reakcije u kojima se dva molekula spajaju u jedan nazivaju se adicione reakcije

  45. Adicione reakcije alkena • -Elektroni su udaljeniji od jezgra i slabije se drže od -elektrona, pa su kao takvi u reakcijama dostupniji za napad reagenasa kojima elektroni nedostaju – elektrofilnim reagensima • Elektrofilna adicija- karakteristična reakcija alkena

  46. Elektrofilni reagensi • Jedinjenja sa nepotpunim valentnim slojem elektrona: • pozitivni joni, sposobni da formiraju kovalentnu vezu sa ugljenikom (npr. H+, ali ne i Na+) • radikali, kojima nedostaje jedan elektron da popune svoju elektronsku strukturu

  47. Mehanizam elektrofilne adicije

  48. Adicija identičnih adukata • Adukti su molekuli koji se u reakciji adicije vezuju na alken • Pod identičnim aduktima podrazumevaju se simetrični molekuli,čiji se identični fragmenti vezuju sa obe strane dvogube veze

  49. Adicija identičnih adukata. Adicija halogena • Prilikom adicije hlora ili broma na dvogubu vezu alkena dobija se 1,2-dihalogenid • Fluor reaguje suviše burno da bi reakcija mogla da se kontroliše, a jod praktično ne reaguje ili daje nestabilna jedinjenja

  50. Adicija halogena (nastavak) ORA 363-370 • Reakcija teče brzo, na sobnoj temperaturi i bez prisustva svetlosti • Mehanizam reakcije:

More Related