Alkeny.

Prezentace na téma: "Alkeny."— Transkript prezentace:

1 Alkeny

2 Alkeny Obsahují alespoň jednu vazbu C = C

3 Názvosloví

4 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

5 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

6 Isomerie

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

8 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

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

10 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

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

12 Struktura a reaktivita

13 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

14 Struktura dvojné vazby v MO

15 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

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

17 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

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

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

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

21 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

22 Energetika elektrofilní adice

23 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)

24 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

25 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.)

26 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)

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

28 Radikálová polymerace

29 Kationtová polymerace

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