Szénhidrogének II: Alkének

2. előadás

Általános jellemzők

• Általános képlet CnH2n

• Kevesebb C‐H kötés van bennük, mint a megfelelő tagszámú alkánokban : telítetlen vegyületek

• Legalább egy C = C kötést tartalmaznak

Homlóg sor

• Etén (etilén)• Propén (propilén)• Butén (2 izomer)• Pentén (2 izomer)• Hexén (3 izomer)

Nevezéktan / nomenklatura

CH3 CH2 CH2

C CH2

név: ????

CH2H3C

1. keresd meg a leghosszabb szénláncot, amely tartalmazza a kettõs kötést! A megfelelõ tagszámú alkán nevét változtasd "én"-re: C5 = pentén

2. számozd meg a láncot alkotó szénatomokat! (a kettõs kötéshez közelebbi végen kezd!)

3. Jelöld, hol van a kettõs kötés (a kisebb sorszámú szénatomon)!

CH3 CH2 CH2

C CH2

CH2H3C

pentén

CH3 CH2 CH2

C CH2

CH2H3C

pentén

12

345

CH3 CH2 CH2

C CH2

CH2H3C

1-pentén

12

345

4. Azonosítsd a szubsztituenseket!

CH3 CH2 CH2

C CH2

CH2H3C

1-pentén

12

345

Etil

5. Nevezd el a vegyületet!

CH3 CH2 CH2

C CH2

CH2H3C

2-etil-1-pentén

12

345

2-hexén 2-metil-3-hexén

2-metil-1,3-butadién

A kettős kötésű C atom pályái

sp3 hibrid pályákból nem tudna kialakulni.

A C atom külső héján levő atompályák

• A 2s és 2db 2p pálya hibridizálódik éshárom ekvivalens pályát sp2 alkot (120°‐oskötésszög). A harmadik 2p külön pályátképez

sp2 C atomok közt egy σ és egy πkötés jön létre

A kettős kötés• Szigma (σ) kötés: a két C-atom közti tengely mentén

•Pí (π) kötés: a szigma kötés síkja alatt és felett helyezkedik el

- gyengébb, mint a szigma kötés

• A kettős kötés természetesen eősebb, mint az egyes, de, a szigma kötés erősebb, mint a pí

• A kettős kötés körül nincs szabad forgás

Szabad forgás csak úgy lenne lehetséges,ha felszakad a π kötés

Izoméria

• Konstitúciós izoméria

• Térizoméria (ugyanaz az összegképlet,

ugyanaz a konstitúció, más a téralkat)

- Geometriai izoméria

- Optikai izoméria

Geometriai izoméria (cisz‐transz izoméria)

• A kettős kötés körüli elfordulás hiánya miatt akettős kötésű C-atomokhoz kapcsolódóligandumok térbeli helyzetéből adódó izoméria

•Az sp2-es C-atomokon két különböző ligandumlegyen

H3C CH CH CH3

2-butén

C CH3C

H H

CH3

C CH3C

H CH3

H

Cisz-izomer (Z)

Transz-izomer (E)

cisz-2-butén

(Z)-2-butén

transz-2-butén

(E)-2-butén

Cisz‐transz izomerek

• kissé különböző fizikai és kémiai tulajdonságok

• A transz izomer stabilabb (kisebb térgátlás)

Alkének fizikai tulajdonságai

• Fizikai tulajdonságok: – apolárisak– diszperziós kcsh. (ua. mint alkánok)

• Kémiai Tulajdonságok– A kettős kötésnek köszönhetően sokkal reaktívabbak, mint az alkánok

– Jellemző reakcióik (addíció, polimerizáció, égés, oxidáció) 

Poláris reakciók• Reakció pozitív és negatív töltésű anyagok

közt• A töltés lehet tényleges (pl. Cl-), vagy

részleges (pl. poláris kötés: Hδ+-Brδ−)• Elektron szegény és elektronban gazdag

reaktánsok• Elektrofil, nukleofil

A + B A B

nukleofil(elektronban gazdag)

elektrofilelektronban szegény

az elektronok a kötés elektronjait adják

Alkének reakciói

Alkének elektrofil addíciós reakciói

Etén (etilén) Hidrogén-bromid Bróm-etán (etil-bromid)

Addíciós reakció: két vagytöbb reaktáns egyesül,melléktermék keletkezésenélül.

1. Az elektrofil H+-t támadja az elektrondús πelektronrendszer.

2. Új C-H kötés jön létre (az elektrofil addicionálódik)

3. A másik C atomon egy üres p-pálya marad vissza (karbokation)

4. Az elektrondús Br- a nemkötő elektronjait donálja az üres p-pályára, új C-Br kötés jön létre

5. Kialakul a termék (1-Bróm-etán; etil-bromid)

Addíciós reakciók (HX addíció)

• X = Cl, Br, I

Irányító hatás – Markovnyikov szabály

Markovnyikov szabály

Markovnyikov szabály

• A Hidrogén mindig arra a C‐atomraaddicionálódik, amelyiken már eleve többhidrogén volt.

• Magyarázat: az átmeneti termékben levőkarbokation stabilitása határozza meg

Markovnyikov szabály

Halogénaddíció

Halogénaddíció (anti‐geometria)

Halohidrin képzés (reakció halogénnel és vízzel)

Vízaddíció (hidráció)

2-metil-propén

2-metil-2-propanol

Hidrogénaddíció (telítés)

• Katalitikus hidrogénezés: reakció H2-vel, Pd (Pt) felületen. A hidogén adszorbeálódik a felületen és ott magasabb energiaszinten helyezkedik el, lazulnak a kötések, könnyebben megy a reakció.

•Cisz hidrogénezés: csak azonos oldalról tud beépülni a hidrogénmoplekula.

Hidrogénaddíció (telítés)

Alkének dihidroxilálása

Alkének epoxidálása

Cisz dihidroxilálás

Transz‐dihidroxilálás epoxidon át

Alkének oxidatív hasítása

Jelentősége a szerkezetazonosításban pl.

Többszörösen telítetlen szénhidrogének

H2CCH

CH2

CH2CH2

CHCH

CH2CH2

CH3

H2CCH

CHCH

CH2

CH2CH2

CH2CH2

CH3

Izolált

konjugált

H2CC

CHCH2

CH2

CH2CH2

CH2CH2

CH3kumulált

Elnevezés

H2CCH

CH2

CH2CH2

CHCH

CH2CH2

CH3 1,6-dekadién

H2CCH

CH2

CH2CH2

CHCH

CH2CH

CH2 1,4,9-dekatrién

Konjugált poliének

A butadién addíciós reakciói

Magyarázat: konjugáció

Polimerizáció

• Etilén, vinil‐klorid, butadién, izoprén• Iniciátor (sav, gyök)• Polietilén, polipropilén, poli‐vinil‐klorid, neoprén

Cl

Cletilén butadién vinil-klorid izoprén kloroprén

polietilén polibutadién PVC kaucsuk neoprén

GumiTermészetes gumi

Vulkanizált gumi