Alchene

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Alchenele sunt hidrocarburi (adică, compușii organici constau numai din atomi de carbon și hidrogen ) aciclici conținând exact o dublă legătură C = C. [1] Alchenele fac parte din clasa olefinelor, care deține și cicloalcenele și polienele . [2]
Au formula moleculară C n H 2n. [1]

Cel mai simplu alchena existent este " etilenă (sau etilenă), având formula CH2 = CH2, din care se obține din polietilenă prin polimerizare de adiție .

Nume Formulă moleculară Numărul de atomi de carbon Masă molară numar CAS Formula structurala
Etilenă
(sau etenă)		 C 2 H 4 2 28,054 g / mol 74-85-1 Ethene-2D-flat.png
Propilenă
(sau propenă)		 C 3 H 6 3 42,08 g / mol 115-07-1 Propenă-2D-plat.svg
1- Butilene
(sau 1-butenă)		 C 4 H 8 4 56,11 g / mol 106-98-9 Butene-2D-flat.png
1- Penten C 5 H 10 5 70,13 g / mol 109-67-1 Pent-1-ène.jpg

Ca și în cazul alcanilor , atomii de carbon sunt uniți prin legături covalente pentru a forma un lanț deschis, liniar sau ramificat; cu toate acestea, o pereche de atomi de carbon adiacenți este unită printr-o legătură covalentă dublă.

Cei doi atomi de carbon implicați în legătura dublă prezintă hibrizi orbitali de tip sp 2 ; acest lucru face ca cei trei atomi legați de fiecare dintre ei să se afle la cele trei vârfuri ale unui triunghi aproximativ echilateral. Cele două triunghiuri sunt, de asemenea, aliniate de-a lungul axei legăturii și coplanare între ele.

O legătură CC este de tip σ , formată prin suprapunerea a doi orbitali hibrizi sp 2 de -a lungul axei legăturii; cea de-a doua verigă este de tip π , formată prin suprapunerea în direcția perpendiculară pe axa legăturii celor doi orbitali p nu sunt implicați în ' hibridizare .

Spre deosebire de ceea ce se întâmplă în alcani , rotația în jurul legăturii duble este împiedicată. Aceasta, atunci când fiecare dintre carbonii implicați în legătura dublă poartă substituenți diferiți, creează perechi de izomeri geometrici , care se disting unul de celălalt prin prefixele "cis" și "trans" (a se vedea formula chimică de intrare).

Prezența dublei legături carbon-carbon la alcheni dă o reactivitate mai mare decât cea a alcanilor corespunzători. Această reactivitate se exprimă în principal prin reacții suplimentare, care implică deschiderea legăturii duble și conversia acesteia în două legături simple. Adăugarea unei molecule de alchenă la alta identică, practic repetată la nesfârșit, produce un exemplu de polimer .

Nomenclatura IUPAC

Nomenclatura IUPAC alchenă respectă reguli similare cu cele ale alcanilor , cu toate acestea ar trebui menționate unele diferențe:

  • la identificarea lanțului principal al moleculei, aceasta trebuie să includă cei doi atomi de carbon implicați în dubla legătură.
  • numele care este dat lanțului principal este similar cu cel pentru alcani, dar sufixul -ano este înlocuit cu sufixul -ene (etenă, propenă, butenă, pentenă, hexenă, heptenă, octenă etc ...)
  • în numerotarea lanțului principal, trebuie atribuit cel mai mic număr posibil celor doi atomi de carbon implicați în dubla legătură.

Alchenele nomenclaturii IUPAC
1- buten 2-metil-2- buten

  • când fiecare dintre cei doi atomi implicați în legătura dublă s-a legat de doi substituenți diferiți, alchena are izomerism geometric. Pentru a distinge cei doi izomeri, se folosesc prefixele cis- , atunci când cei doi substituenți voluminoși ai fiecărui atom sunt pe aceeași parte a legăturii duble și trans- , când cei doi substituenți voluminoși ai fiecărui atom sunt pe laturile opuse ale dublei legătură. (Exemple de pagini de izomerism și formulă chimică ).

Surse industriale

Cele două procese industriale principale de producție a alchenelor sunt patul fluid al catalizatorului de cracare (FCC, Fluid Catalytic Cracking) și cracarea cu abur . Primul este propriul proces către rafinării, al doilea este un proces petrochimic și produce în esență etilenă și propilenă . Pregătirea 1-alchenelor liniare cu un număr egal de atomi de carbon (1-dodecen, 1-tetradecen, 1-hexadecen etc.), utilizate în industria detergenților, se efectuează pentru polimerizarea etilenei controlate cu catalizatori Ziegler- Natta .

Test pentru alchene

Cum să recunoaștem alchenele

Reacție de recunoaștere cu Br 2

Alchenele se transformă cu ușurință din clor sau brom (iodul în general nu reacționează) în dihaluri, compuși saturați care conțin 2 atomi de halogen legați la doi atomi de carbon adiacenți. Reacția de adiție electrofilă are loc prin amestecarea celor doi reactivi în prezența unui solvent inert și se desfășoară rapid la temperatura camerei sau chiar mai scăzută. Dimpotrivă, trebuie evitate temperaturile mai ridicate, excesul de halogen și expunerea la lumina UV, deoarece în aceste condiții substituția ar putea deveni o reacție secundară importantă. Testul este pozitiv (confirmarea prezenței unei duble legături) dacă culoarea roșie a apei de brom dispare (atât dihalura formată, cât și alchena sunt incolore).

Eseul lui Baeyer

Unii agenți oxidanți transformă alchenele în „glicoli”, compuși organici care conțin două grupări „- OH”, caracteristice alcoolilor. Reacția, cunoscută sub numele de hidroxilare, corespunde adăugării a două grupări hidroxil la dubla legătură. Pentru recunoașterea dublei legături, se folosește ca agent oxidant o soluție neutră sau ușor bazică diluată de permanganat de potasiu. Reacția se efectuează la temperatura camerei. Atât temperaturile ridicate, cât și adăugarea de acizi trebuie evitate, deoarece în aceste condiții se poate produce divizarea legăturii duble. Testul este pozitiv dacă dispare soluția violet de KMnO 4 înlocuită de un precipitat maro de dioxid de mangan.

Pregătiri pentru sinteză

În laborator se pot pregăti alchenele

 R-CH 2- CH 2 OH → R-CH = CH 2
reacția este catalizată cu agenți de deshidratare precum l ' alumină , pentoxidul de fosfor sau l' acid sulfuric ; în acest din urmă caz, formarea eterului este competitivă cu acea dell'alchene; cu unii alcooli este posibil să se direcționeze rezultatul final acționând asupra condițiilor de reacție
 R-CH 2 -CH 2 X + bază → R-CH = CH 2 (X = Cl, Br, I)
Alchene fom Halide.png
baza utilizată în general în aceste cazuri este hidroxidul de potasiu din soluția de etanol ; utilizarea bazelor în soluție apoasă este mai puțin eficientă, având în vedere că halogenura de alchil este apolară și, prin urmare, nu este foarte solubilă în apă.
Halogenurile de alchil terțiar sunt cele mai reactive, urmate de secundare și apoi primare. Dintre halogenuri, cu aceeași grupă alchil, iodurile sunt cele mai reactive, urmate de bromuri și apoi de cloruri .
Atât în ​​acest caz, cât și în deshidratarea alcoolilor, hidrogenul se va pierde preferențial, ceea ce duce la formarea celei mai stabile alchene, adică cea mai substituită - adică cea care poartă cât mai multe grupări alchil pe carbonii angajați în dubla legătură.
  • dehalogenarea dihalurilor locale
 R-CH-CH 2
  | | + Zn → R-CH = CH 2 (X = Cl, Br, I)
  XX

 Ph Ph
      | |
1. Ph-P + R-CH 2 -X → Ph-P + -CH 2 X -
      | | |
      Ph Ph R

      Ph Ph
      | |
2. Ph-P + -CH 2 X - + Li → R-Ph-P + -CH - ilid de fosfor
      | | | |
      Ph R Ph R

      Ph Ph
      | |
3. Ph-P + -CH - + R'-C = O → R'-C = CH + Ph-P = O
      | | | | | |
      Ph RR 'R'R Ph
În mod convențional, Ph reprezintă gruparea fenil , adică un benzen lipsit de un atom de hidrogen, C 6 H 5 -
Alegerea halogenurii de alchil și a cetonei permite sinteza alchenei dorite.

Este o reacție între o dienă și o alchenă substituită cu grupări de retragere de electroni (respectivul dienofil); produce o alchenă ciclică.

 ROOC COOR
                                          \ /
CH 2 CH = CH COOR ROOC - CH
     \ + \ / → / \
      CH = CH 2 CH = CH CH 2 CH 2
                                         \ /
                                          CH = CH
Se încadrează în categoria așa-numitelor reacții electrociclice .

Este o reacție de eliminare în care, prin încălzire, un oxid de amină este transformat într-o alchenă și o N, N-dialchilhidroxilamină.

Cope-Eliminierung M-v7.svg

Reacții tipice

Cea mai mare parte a reactivității alchenelor este exprimată prin reacții de adiție la dubla legătură. O astfel de adăugare poate avea loc cu mecanism ionic (adăugare electrofilă) sau radical .

 RR'C = CHR "+ H 2 → RR'CH-CH 2 R"
are loc la temperaturi presiuni ridicate și nu în prezența catalizatorilor metalici precum platină , paladiu sau nichel , producând alcanul corespunzător.
Eficiența catalizatorului este direct legată de dispersia și capacitatea sa de a adsorbi alchena; este probabil ca adsorbția să transfere o parte din densitatea electronică a dublei legături către metal, care este astfel slăbit și mai vulnerabil la hidrogen.
  • adaos de halogen
 RR'C = CHR "+ X 2 → RR'CX-CXHR" X = Cl, Br
Este o reacție imediată și completă la temperatura camerei, moment în care o soluție de brom în tetraclorură de carbon este utilizată ca reactiv pentru a caracteriza alchenele, deoarece în prezența lor suferă o schimbare imediată a culorii de la portocaliu strălucitor la incolor.
Adăugarea de halogen la o legătură dublă continuă cu mecanismul prezentat aici, în care există mai întâi formarea unui ion bromoniu ciclic care este ulterior deschis de un anion bromură care se apropie din partea opusă a inserării unuia sau altuia dintre cei doi atomi de carbon în funcția de obstacol steric.
Halogenarea mecanismului alchenelor
mecanismul propus explică de ce adăugarea unui halogen la o cicloalchenă produce numai „ izomerul trans -1,2 dihalogenat și nu cis. O adăugare de acest fel se numește anti (spre deosebire de păcat, în care adăugarea se efectuează pe aceeași parte a legăturii duble).
  • formarea halohidrinelor
 RR'C = CHR "+ X 2 + H 2 O → RR'C-CHR"
                          | | X = Cl, fr
                          X OH
Este o confirmare suplimentară a formării ionului ciclic intermediar ilustrat în mecanismul anterior.
Când halogenul este adăugat all'alchene în prezența apei, cu produsul de halogenare se obține și alcoolul corespunzător 2-halogenat (cunoscut și sub numele de clorhidrină sau bromohidrină , în funcție de halogenul utilizat), pentru deschiderea ionului ciclic intermediar printr-un ion de OH -.
 RR'C = CHR "+ HX → RR'CX-CH 2 R" (X = Cl, Br, I)
Este o reacție care are loc prin barbotarea acidului halogen uscat în alchenă sau o soluție de alchenă într-un solvent organic polar; previne apa, deoarece ar putea concura cu acidul din adiție și apoi poate transforma alchena în alcool corespunzător.
Când alchena nu este simetrică, adăugarea unei molecule de halogenură de hidrogen poate duce la două produse diferite; în conformitate cu regula Markovnikov enunțată în 1869 ca urmare a studiului sistematic al diferitelor reacții de adăugare, se observă că hidrogenul acidului se leagă preferențial de atomul de carbon care are deja mai mulți hidrogeni legați de el însuși, de exemplu
 CH3 - CH = CH2 + HCI → CH3 - CH-CH3 și nu CH3 - CH2 - CH2
                         | |
                         Cl Cl
Această orientare se explică prin presupunerea că reacția de adăugare are loc în conformitate cu un mecanism în doi pași. În prima, alchena adaugă la sine ionul H + al acidului formând o carbocație (nu ciclic, ca în cazul adăugării de halogeni, deoarece hidrogenul nu are electroni externi pentru a forma legături suplimentare), care ulterior se leagă la anion. Adăugarea de H + conform regulii Markovnikov produce preferențial carbocația mai stabilă:
 CH 3 -CH = CH 2 + H + → CH 3 -CH-CH 3 carbocație secundară: mai stabilă
                        +

                  CH 3 -CH 2 -CH 2 + carbocație primară: mai puțin stabilă
carbocația mai puțin stabilă suferă, de asemenea, modificarea transpunerii într-un izomer mai stabil.
În prezența peroxizilor , mecanismul de reacție la adiție nu este mai ionic, ci radical , efectul este de a inversa orientarea adăugării și de a da apoi un produs opus celui prevăzut de regula Markovnikov. Acest lucru se datorează faptului că particula care adaugă all'alchene nu mai este ionul H + , ci radicalul X.
 CH 3 -CH = CH 2 + X. → CH 3 -CH-CH 2 radical secundar: mai stabil
                        . |
                           X

                  CH3 - CH-CH2. radical primar: mai puțin stabil
                      |
                      X
radicalul format este apoi combinat cu un radical H. completând adăugarea.
  • adaos de apă (hidratare, formare de alcooli )
 RR'C = CHR "+ HX → RR'CX-CH 2 R" (X = Cl, Br, I)
cu un mecanism similar cu ceea ce s-a văzut pentru adăugarea de halogenuri de hidrogen, alchene, în prezența unui catalizator acid, care este în mod normal acid sulfuric, a adăugat o moleculă de apă pentru a da alcoolul corespunzător.
Orientarea adăugării urmează regula Markovnikov, astfel încât alcoolii secundari și terțiari vor tinde să se formeze preferențial, de exemplu
 CH 3 -CH = CH 2 + H 2 O → CH 3 -CH-CH 3 și nu CH 3 -CH 2 -CH 2
                         | |
                         OH OH
sinteza alcoolilor cu orientare anti-Markovnikov din alchene este un proces mai complex, care necesită două treceri și a fost numit hidroborare-oxidare. Acesta constă în adăugarea all'alchene a boranului și oxidarea ulterioară cu apă oxigenată într-un mediu alcalin
 1. CH 3 -CH = CH 2 + (BH 3) 2 → CH 3 -CH 2 -CH 2
                                   |
                                   BH 2

2. CH 3 -CH 2 -CH 2 + H 2 O 2 → CH 3 -CH 2 -CH 2
            | |
            BH 2 OH
  • adaos de alchil (alchilare, dimerizare, polimerizare)
Carbocația care se formează prin adăugarea unui ion H + la o alchenă poate, în funcție de condițiile de reacție și de structura sa, să fie numărată de-a lungul unei alte molecule de alchenă, formând o carbocație mai mare care poate sau pierde un ion H + și se transformă într-un alchena sau, la rândul său, continuă adăugarea și conduc la un polimer . Reacția este condusă prin tratarea alchenei cu acid sulfuric concentrat sau acid fosforic concentrat.
Un exemplu este dimerizarea 2-metil-2-propenei (mai bine cunoscută sub numele de izobutenă)
 +
1. CH 3 -C = CH 2 + H + → CH 3 -C-CH 3
       | |
       CH 3 CH 3

                                 CH 3
       + | +
2. CH 3 -C-CH 3 + CH 3 -C = CH 2 → CH 3 -C-CH 2 -C-CH 3
       | | | |
       CH 3 CH 3 CH 3 CH 3

       CH 3 CH 3
       | + |
3. CH 3 -C-CH 2 -C-CH 3 → CH 3 -C-CH = C-CH 3 + H +
       | | | |
       CH 3 CH 3 CH 3 CH 3
În mod similar, dacă carbocația se formează în prezența unui alcan , acestea pot rupe un ion H - all'alcano pentru a-și neutraliza încărcătura și transforma la rândul său într-un alcan, de exemplu
 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3
        | + | | |
3a. CH 3 -C-CH 2 -C-CH 3 + CH 3 -CH 3 → CH -C-CH 2 -CH-CH 3 + CH 3 -C +
        | | | | | |
        CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3
Adăugarea unui radical la o alchenă face loc unei reacții în lanț de adiție care duce la corespondent de polimer . Ca inițiator, adică ca un compus capabil să genereze radicali care dau startul reacției, în general este utilizat un peroxid .
 1. → ROOR RO.

2. RO. + CH 2 = CH 2 → RO-CH 2 CH 2.

3. RO-CH 2 -CH 2. + CH 2 = CH 2 → RO-CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2.

n. ...- CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -...


 R-CH = CH-R '+ KMnO 4 → R-CH-CH-R'
                          | |
                          OH OH
legătura dublă tinde, de asemenea, să se deschidă la oxidare ; tratamentul cu agenți oxidanți foarte ușor, cum ar fi permanganatul de potasiu în soluție puternic alcalin permite oprirea oxidării într-un stadiu incipient, prin transformarea alchenei în diolul corespunzător.
 R-CH = CH-R '+ CH 2 N 2 → R-CH --- CH-R'
                          \ /
                           CH 2
carbena este o particulă instabilă care poate exista sub două forme, una dintre acestea este radicalul bi . CH 2. care, cu cei doi electroni nepereche, este capabil să se încadreze în legătura dublă a unei alchene transformându-l într-un ciclopropan .
Carbena este de obicei generată in situ prin descompunerea diazometanului , CH 2 N 2, care este activat de lumină.
În mod similar, tratamentul unei alchene cu cloroform și hidroxid de sodiu duce la conversia în diclorociclopropano 1,1-dell'alchene corespunzător după includerea pe dubla legătură a diclorocarbenei . CCl 2. generat de acțiunea hidroxidului de sodiu asupra cloroformului .
 R-CH = CH-R '+ RCO-O-OH (peracid) → R-CH-CH-R'
                                        \ /
                                         SAU
în mod similar carbenei, chiar și un atom de oxigen , cu cei doi electroni nepereche, este capabil să se încadreze într-o legătură dublă transformând alchena în epoxidul corespunzător. Sursa obișnuită de oxigen atomic în acest scop sunt peracizii, adică acizii carboxilici care conțin un atom suplimentar de oxigen, cu o structură similară cu cea a „ peroxidului de hidrogen ”.
Chiar și alchenele, cum ar fi alcanii, pot suferi reacții de substituție la activitatea radicalilor ; stabilitatea creată de rezonanță favorizează substituirea în poziție alilică , adică pe carboni adiacenți celor implicați în dubla legătură
 . .
R-CH 2 -CH = CH 2 → R-CH-CH = CH 2 ↔ R-CH = CH-CH 2
Tratamentul cu oxidanți puternici, cum ar fi ozon sau permanganat de potasiu într-o soluție acidă, duce la ruperea dublei legături în vecinătatea căreia alchena se rupe în două fragmente care pot fi cetone , acizi carboxilici și dioxid de carbon , în funcție de rezistența agentului oxidant și structura alchenei
 RR „RR”
 \ / \ \
  C = C + O 3 -> O + C = C = O
 / \ / /
RHR OH

RHR
 \ / \
  C = C + O 3 -> C = O + CO 2
 / \ /
RHR
identificarea fragmentelor este o modalitate de determinare a structurii alchenei de pornire.

Alchene liniare cu n atomi de carbon

Notă

  1. ^ A b(EN) IUPAC Gold Book, "alkenes"
  2. ^(RO) IUPAC Gold Book, „olefins”

Bibliografie

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controllo di autorità Thesaurus BNCF 21153 · LCCN ( EN ) sh85094589 · GND ( DE ) 4001207-4 · BNF ( FR ) cb11948674t (data) · NDL ( EN , JA ) 00562061
Chimica Portale Chimica : il portale della scienza della composizione, delle proprietà e delle trasformazioni della materia
Estratto da " https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Alcheni&oldid=118231082 "