Alkeny

Alkeny Obsahují alespoň jednu vazbu C = C

Názvosloví

Názvosloví Postup stejný jako u alkanů Hlavní řetězec je ten, který obsahuje maximální počet dvojných vazeb Číslování se provádí ve směru nejbližšího výskytu dvojné vazby Koncovka –an je nahrazena koncovkou –en s příslušným lokantem, případně násobnou předponou + -en s příslušnými lokanty

Názvosloví But-2-en But-2-en 3-ethyl-2,4-dimethylpent-2-en 2,4-dimethylhex-3-en 3-methylhex-3-en 2,5-dimethylcyklohexa-1,3-dien

Isomerie

Isomerie Kolem dvojné vazby není možná volná rotace → fixace substituentů v pevné vzájemné relativní poloze Vznik geometrických isomerů cis-/trans- E-/Z-

Cis-/Trans- isomerie U jednoduchých sloučenin Každý z uhlíků dvojné vazby má na sobě navázán jeden atom vodíku (disubstituované alkeny) Pokud zbývající substituenty směřují stejným směrem vzhledem k dvojné vazbě: cis – isomer Pokud substituenty ukazují opačným směrem vzhledem k dvojné vazbě: trans – isomer cis-but-2-en trans-but-2-en

E-/Z- isomerie Obecně pro všechny typy alkenů Pravidla pro určení priority substituentů

Pravidla posloupnosti Dvojně vázané atomy uhlíku se uvažují samostatně. Vezměte atomy prvku přímo vázané ke každému z dvojně vázaných atomů uhlíku a seřaďte je podle klesajícího protonového čísla Pokud se nepodaří stanovit posloupnost priority posouzením prvních atomů v substituentech, posuzují se druhé, třetí nebo čtvrté atomy ve směru od dvojné vazby tak dlouho, dokud se nenajde první rozdíl Atomy vázané dvojnou vazbou se považují za ekvivalentní stejnému počtu atomů vázaných vazbou jednoduchou Z- E- 2,3,4-trimethylhex-3-en Z-2,4-dimethylhex-3-en E-3-methylhex-3-en

Stabilita alkenů Cis- a Z- isomery vykazují sterické pnutí způsobené prostorovou blízkostí vázaných substituentů Následek = menší stabilita, vyšší reaktivita

Struktura a reaktivita

Vlastnosti dvojné vazby C = C Uhlíky dvojné vazby sp2 hybridisované => planární struktura 1 vazba s: na spojnici jader, schovaná a špatně přístupná, silnější (z důvodu lepšího krytí orbitalů) 1 vazba p: delokalisovaná přes uhlíkové atomy – nad a pod rovinou vazby, slabší (horší překrytí orbitalů) Elektrony p-vazby tvoří snadno polarisovatelný oblak (mění tvar v blízkosti nabité částice) => snadný přístup a atak => reakční centrum

Struktura dvojné vazby v MO

Stabilita dvojné vazby C = C Se stoupající substitucí na dvojné vazbě stoupá stabilita Důvod: stabilisace hyperkonjugací s vazebným orbitalem C-H sousedícího substituentu Důsledek: elektrony okolních vazeb jsou vtahovány do elektronového oblaku

Katalytická hydrogenace Reakce s vodíkem za přítomnosti katalysatoru Dochází k zániku dvojné vazby a vzniku alkanu Alken + H2 → alkan Typické katalysatory: Pt, Pd, Rh

Elektrofilní adice Při elektrofilní adici je elektronový oblak p-elektronů přitahován k elektrofilu Dochází k zániku dvojné vazby a vzniku karbokationtu Karbokation je atakován přítomným nukleofilem za vzniku produktu

Elektrofilní adice – elektrofily a nukleofily Sloučenina H+ X- HCl, HBr, HI OH- H2O (+H2SO4) X+ Cl2, Br2

Hydrohalogenace Reagujícími částicemi jsou halogenovodíky Vodík vystupuje jako elektrofil a zahajuje reakci Halogenidový anion vystupuje jako nukleofil a reakci ukončuje Produkt: halogenalkan

Hydratace Reakce musí být katalysována kyselinou Obvykle se používá vodný roztok kyseliny sírové (absence risika vedlejších reakcí) Produkt: alkohol

Halogenace Reagující částicí je molekula halogenu V prvním kroku přistupuje molekula halogenu kladně polarisovanou částí k dvojné vazbě za vzniku cyklického meziproduktu Zbylý halogenidový anion otevírá kruh a vzniká sloučenina, kdy na každý uhlíkový atom dvojné vazby má jeden atom halogenu Produkt: dihalogenalkan

Energetika elektrofilní adice

Stabilita karbokationtů a Markovnikovovo prvidlo Karbokationty mají stejnou strukturu jako radikály Více substituované karbokationty jsou stabilnější než méně substituované (hyperkonjugace) Vícesubstituované kationty vznikají rychleji a ve větší míře => atakující nukleofil je tak vázán na vícesubstituovaný uhlík dvojné vazby Markovnikovovo pravidlo: Při elektrofilní adici se elektrofil (H+) váže na méně substituovaný uhlík dvojné vazby a nukleofil na vícesubstituovaný uhlík dvojné vazby. (Při adicích HX se váže H na atom uhlíku, který má více vodíků, aneb vodíky k vodíkům)

Hydroborace Cesta jak zavést hydroxylovou skupinu proti Markovnikovovu pravidlu Boran se aduje na méně stericky bráněný uhlík dvojné vazby Následný rozklad peroxidem vodíku vede ke vzniku alkoholu Krok 1 – Adice boranu na C = C Krok 2 – Rozklad peroxidem vodíku

Oxidace oxidem osmičelým Adice hydroxylové skupiny na oba uhlíkové atomy dvojné vazby Reakce probíhá přes cyklický meziprodukt, který je posléze rozštěpen v basickém prostředí (hydroxid, hydrogensiřičitan, etc.)

Štěpení alkenů ozonem Ozon štěpí alkeny na dva fragmenty, obsahující karbonylovou skupinu Reakce se obvykle provádí uváděním proudu ozonizovaného kyslíku obsahujícího 1-5 % ozonu do roztoku alkenu v rozpouštědle (methanol, dichlormethan, ethyl-acetát) za nízké teploty. Vznikající nestabilní meziprodukt se redukčně rozkládá v přítomnosti Zn v kyselině octové (CH3COOH)

Epoxidace Alkeny reagují s peroxykyselinami za tvorby epoxidů Reakce probíhá synchronisovaným přesunem elektronových párů Modelový mechanismus 1 Modelový mechanismus 2

Radikálová polymerace

Kationtová polymerace

Polymery Použití: Plastikové pytlíky, obaly Trubky, vinylová vlákna Pánvičky Pěnové obalové materiály Oblečení, synthetická vlákna Nárazuvzdorné obaly (anionická polymerace) Nasávání olejových znečištění (kationtová polymerace)