Alkeni ili olefini – CnH2n

Транскрипт

1 ALKENI ili olefini C n H 2n

2 Sadrže dvostruku C=C vezu Važan strukturni elemenat i funkcionalna grupa u organskoj hemiji Oblik molekule uvjetovan je prisustvom ove veze Dvostruka veza je mjesto na kojem se odvijaju najvažnije reakcije alkena 2

3 sp 2 hibridizacija 3

4 sp 2 hibridne orbitale 4

5 sp 2 hibridne orbitale

6 Struktura etilena (etena) 6

7 Struktura etilena (etena) 7

8 Eten C 2 H 4 8

9 Alkeni ili olefini C n H 2n H H H CH3 C C C C H H H H Eten Propen Nomenklatura može i etilen i propilen ako nema supstituenata! 9

10 Homologni niz alkena Eten, C 2 H 4 Propen, C 3 H 6 Buten, C 4 H 8 Penten, C 5 H 10 Heksen, C 6 H 12 Hepten, C 7 H 14 Okten, C 8 H 16 Nonen, C 9 H 18 Deken, C 10 H 20 10

11 Eten biljni hormon - inducira sazrijevanje voća H H H H C C C C H - C C -H H - C C -H H H Eth y l e n e H Eth y l e n e (a n a l k e n e ) H A c e ty l e n e (a n a l k y n e ) A c e ty l e n e (a n a l k e n e ) (a n a l k y n e )

12 Alkeni u prirodi - Terpeni Monoterpeni (C 10 ) glavni sastojci terpentinskog ulja b-pinen a-pinen a-farnesen - seskviterpen (C 15 ) (nađen u voštanoj prevlaki na plodu jabuke)

13 Alkeni u prirodi - Terpeni Mircen (ulje lovora) Humulen (ulje hmelja) Santalen (ulje sandalovog drveta)

14 Alkeni u prirodi - Terpeni Skvalen Biološki prekursor svih steroidnih hormona Lanosterol (triterpen)

15 Alkeni u prirodi - Terpeni b-karoten (tetraterpen)

16 Alkeni u prirodi - Feromoni

17 NOMENKALTURA ALKENA I CIKLOALKENA IUPAC pravila: 1. Odrediti osnovno ime izborom najdužeg lanca koji sadrži dvostruku vezu i promijeniti ime odgovarajućeg alkana an u en. (npr. penten, heksen itd.)

18 2. Numerisati lanac tako da su uključena oba atoma karbona dvostruke veze i početi numerisanje sa kraja koji je bliži dvostrukoj vezi CH 2 C H C H 2 CH 3 CH 3 CH CHCH 2 CH 2 CH 3 2-heksen (ne 4-heksen) 1- buten (ne 3-buten)

19 CH3CH2CH2CH2CCH2CH2CH3 3-propil-2-hepten 2 CH 1CH3 Najduži kontinuirani lanac ima 8 karbonovih atoma, ali najduži kontinuirani lanac koji sadrži dvostruku vezu ima 7 C- atoma i zato se spoj imenuje kao hepten

20 CH3CH2CH2CH2CCH2CH2CH3 4-etilidenoktan 2 CH Najnovija preporuka IUPAC nomenklature 1CH3 Najduži kontinuirani lanac ima 8 karbonovih atoma, a na 4 C atomu se nalazi supstituent sa dvostrukom vezom

21 3. Označiti položaj supstituenata brojevima karbonovih atoma na kojima se nalaze. CH3 CH3 CH3 CH2C CHCH CH2C CHCH2CHCH Metil-2-buten 2,5-Dimetil-2-heksen (ne 3-metil-2-buten) (ne 2,5-dimetil-4-heksen)

22 4. Numerisati cikloalkene tako da karbonovim atomima dvostruke veze pripadaju položaji 1 i 2, a zatim označiti položaje supstituenata najnižim mogućim brojevima. 5 4 CH Metilciklopenten (ne 2-metilciklopenten) 6 1 H3 C CH3 3,5-Dimetilcikloheksen (ne 4,6-dimetilcikloheksen) 2

23 5. Ako spoj sa dvostrukom vezom sadrži alkoholnu grupu kao supstituent, karbonov atom koji nosi OH grupu ima prednost i dobiva niži broj; ostali supstituenti se navode abecednim redom. CH3 OH CH3C CHCHCH 3 OH CH3 4-Metil-3-penten-2-ol 2-Metil-2-cikloheksen-1-ol

24 CH3CHCH2CH CCH2CHCH3 CH3 CH2 Br CH3 2-brom-4-etil-7-metil-4-okten (ne 7-brom-5-etil-2-metil-4-okten) jer je 4< 5 Cl CH 3 CH 3 4-hlor-1,2-dimetilcikloheksen ne 5-hlor-1,2-dimetilcikloheksen jer je 4< 5

25 6. Dvije grupe koje sadrže dvostruku vezu često se koriste kao supstituenti i imaju trivijalna imena: vinil i alil grupa. CH2 CH CH2 CHCH2 vinil grupa alil grupa CH2 CHCl CH2 CHCH2Br vinilhlorid ili hloreten alilbromid 3-brompropen

26 7. Ako su dvije identične grupe na istoj strani dvostruke veze, spoj se označava kao cis-; ako su na suprotnim stranama, kao trans-. Cl H cis-trans stereoizomeri ili geometrijski izomeri: Cl Cl C C C C H H cis-1,2-dihloreten H Cl trans-1,2-dihloreten

27 Geometrijski izomeri cis-2-buten trans-2-buten

28 Geometrijski izomeri??? H CH3 CH3CH2 CH3 H C C Cl H C C CH3 cis i trans izomeri nisu mogući jer su dva supstituenta na sp 2 C atomu ISTI:

29 8. IUPAC preporuke o imenovanju alkena Broj koji označava položaj dvostruke veze stavlja se ISPRED nastavka en, a ne iza osnovnog imena, (na primjer: but-2-en, a ne 2-buten) Stari sistem imenovanja 2,5-Dimetil-3-hepten 3-Propil-1,4-heksadien Noviji sistem imenovanja 2,5-Dimetilhept-3-en 3-Propilheksa-1,4-dien

30 DOBIVANJE ALKENA U REAKCIJAMA ELIMINACIJE Dehidrohalogeniranje haloalkana (alkilhalida) -HX CH 3 CH 2 X CH 2 =CH 2 baza Bromcikloheksan Cikloheksen

31 Dehidratacija alkohola H +, toplota CH 3 CH 2 OH CH 2 =CH 2 Etanol -H 2 O Eten 1-Metilcikloheksanol 1-Metilcikloheksen THF tetrahidrofuran -rastvarač

32 Debromiranje vic-dibromida Zn, CH 3 COOH CH 2 BrCH 2 Br CH 2 =CH 2 -ZnBr 2 X X vic-dihalid C C C C C C C C gem-dihalid (vicinalni) X X X X X X (geminalni)

33 Reakciona mapa za alkene

34 REAKCIJE ALKENA Katalitička hidrogenacija alkena Ni, Pd ili Pt CH 3 CH=CH 2 + H 2 CH 3 CH 2 -CH 3 Propen 25 C Propan trans-2-buten Butan cis-2-buten

35 REAKCIJE ALKENA Katalitička hidrogenacija alkena

36 REAKCIJE ALKENA Katalitička hidrogenacija alkena Ni, Pd ili Pt CH 2 =CH 2 + H 2 CH 3 -CH 3 25 C

37 REAKCIJE ALKENA Katalitička hidrogenacija alkena Polinezasićena masna kiselina u biljnom ulju Biljno ulje Zasićena masna kiselina u margarinu trans masna kiselina

38 Elektrofilne adicije, A E C C + A B A C C B.. : + C C + A B A C C + B : :.. alken karbkation nukleofil

39 Halogeniranje Etilen 1,2-Dihloretan (etilen dihlorid) Cl Cl CH3CH2CH=CH2 + Cl2 1-buten CH3CH2CHCH2 1,2-dihlorbutan

40 Halogeniranje Adicija broma na alken rezultira gotovo trenutnim gubitkom crveno-smeđe boje broma, Br 2 ; pozitivan test na dvostruku C=C vezu. + Br2 CCl4 Br Br Cikloheksen trans-1,2-dibromcikloheksan

41 Hidrohalogeniranje H Cl CH 3 C H =C HCH 3 + HCl 2-buten CH2=CHCH3 2-hlorbutan CH 3 C H C HCH 3 CH2 CHCH3 H Cl H Nesimetrični alkeni + nesimetrični reagens Cl regioselektivnost

42 Markovnikovo pravilo: Kada se nesimetrični reagens adira na nesimetrični alken, elektropozitivni dio reagensa veže se na onaj karbonov atom koji ima veći broj hidrogenovih atoma. Vladimir Vasilevich Markovnikov ( )

43 Markovnikovo pravilo: CH2=CHCH3 H + X + CH2 CH H 2o karbkation CH2 CH + H 1o karbkation Cl- CH3 Cl- CH3 CH2CHCH3 H Cl CH2CHCH3 Cl H Stabilost karbkationa: 3 >2 >1

44 Stabilost karbkationa: 3 >2 >1 Metil Primarni (1 ) Sekundarni (2 ) Tercijarni (3 ) Stabilnost

45 Stabilost karbkationa: 3 >2 >1 Metil Primarni (1 ) Sekundarni (2 ) Tercijarni (3 ) Stabilnost

46 Markovnikovo pravilo: terc-butil karbkation (tercijarni; 3 ) 2-Hlor-2-metilpropan 2-Metilpropen Izobutil karbkation (primarni; 1 ) 1-Hlor-2-metilpropan Ne nastaje Stabilost karbkationa: 3 >2 >1

47 Markovnikovo pravilo: tercijarni karbkation; 3 ) 1-Brom-1-metilcikloheksan 1-Metilcikloheksen sekundarni karbkation; 2 ) 1-Brom-2-metilcikloheksan Ne nastaje Stabilost karbkationa: 3 >2 >1

48 Hidrohalogeniranje Kada su oba atoma karbona dvostruke veze jednako supstituirana, nastaje smjesa produkata. 1 alkilna grupa na ovom atomu 1 alkilna grupa na ovom atomu Eter 2-Penten 2-Brompentan 3-Brompentan

49 Anti-Markovnikovo pravilo: Radikalska reakcija CH2=CHCH3 HCl ROOR (H2O2) CH2CHCH3 Cl H 1-hl 1-hlorpropan

50 Adicija sulfatne kiseline CH2=CHCH3 H 2SO4 na hladno CH2CHCH3 H OSO3H izopropil hidrogen sulfat H2O zagrijavanje CH3CHCH3 + H2SO4 OH 2-propanol (izopropanol) Važi Markovnikovo pravilo!

51 Hidratacija CH3 CH3 C CH2 + H OH 2-metilpropen (izobuten) H+ 25oC CH3 CH3 C CH2 H OH 2-metil-2-propanol ((terc-butanol) terc. Važi Markovnikovo pravilo!

52 Hidroksilacija (oksidacija) H 3 H CH3 + - C C + 2 KMnO4 + 4H2O 3 CH3 CH CH3 2 H HO OH 1,2-propandiol + 2 MnO2 +2 KOH C C + KMnO4 H 2O OH- C C C C + MnO2 O O HO OH O Mn O - glikol (diol)

53 Oksidacija O KMnO CH3CH=CHCH3 4 / OH- H+ 2 CH3C 2 C zagrijavanje O- CH3C cetat ion 2-buten O O- H+ 2 CH3COOH acetatna kiselina acetat ion ac

54 Oksidacija

55 Ozonoliza Ozon je plavi gas koji se kondenzira u tamno plavu, veoma nestabilnu tečnost. Moćan je baktericid, te se koristi za dezinfekciju vode u bazenima i lječilištima.

56 Ozonoliza CH3 CH3 C=CHCH2CH3 CH3 H CH3 C=O + O=CCH2CH3 1. O3 2. Zn/ H3O+ 2-Metil-2-penten propanon propanal bez reduktivnog sredstva ostaje keton OH aldehid [O] kiselina O=CCH2CH3 propanska (propionska) kiselina

57 Ozonoliza 1. O3 CH2=CHCH2CH3 H 2. Zn/ H3O+ 1-buten metanal propanal (formaldehid) bez reduktivnog sredstva H CO2 + H2O H C=O + O=CCH2CH3 OH O=CCH2CH3 propanska (propionska) kiselina

58 Ozonoliza

59 Polimerizacija Etilen Polietilen Propilen Polipropilen

60 Polimerizacija Stiren Polistiren

61 Neki najčešći polimeri i njihovi monomeri

62 Polimeri Poli(2-metilpropen) (Poliizobutilen) Poli-2-metilpropen je osnovni sastojak Elastola, efikasnog sredstva za ukljanjanje naftnih mrlja.

63 Polimeri Ova spektakularna haljina koju je dizajnirao španski dizajner Paco Rabanne, ne bi bila moguća bez sintetskih polimera.