Alchene

Alchene

Definitie. Alchenele sunt hidrocarburi aciclice nesaturate cu legatura dubla C=C. Se mai numesc olefine pentru ca prin halogenare formeaza substante uleioase.

A) Structura. Atomii de carbon implicati in legatura dubla sunt hibridizati sp² cei neimplicati sp³ Legatura dubla este formata din legatura σ si din legatura π. Legatura dubla C=C are o lungime de 1,34 A si o energie de 145 kcal / mol . Unghiurile intre legaturile C=C-H sunt de 120^o, iar intre lega­turile H-C-H mai mici. Au formula generala CnH2n

B) Nomenclatura. La numele hidrocarburii saturate cu acelasi numar de atomi de carbon se inlo­cuieste sufixul an cu ena. Denumirile mai vechi utilizau inlocuirea sufixului an cu ilena. Locul ocupat de legatura dubla trebuie precizat, iar numerotarea catenei se face de la capatul de care aceasta este mai apropiata. De exemplu :

CH₃-CH=CH-CH₂-CH₃ 2-pentena

Radicalii proveniti de la alchene se numesc

CH₂ = CH - etenil (vinil)

CH₂ = CH-CH₂ - 3-propenil (alil)

butenil, pentenil, hexenil, , deci la denumirea alchenei se adauga sufixul -il.

C) Izomerie. La alchene apar izomeria de catena, de pozitie, de functiune, de configuratie .

Izomerii de pozitie se pot datora pozitiei legaturii duble C=C, de exemplu :

CH₂ =CH - CH₂ - CH₃ CH₃ - CH = CH - CH₃

1-Butena  2-Butena

Izomeria geometrica sau cis-trans apare atunci cand fiecare atom de carbon al dublei legaturi este monosubtituit sau substituit diferit :

trans-2-Butena  cis-2-Butena

D) Metode de obtinere.

a) Descompunerea termica a alcanilor (vezi proprietati alcani)

b) Din derivati halogenati (reactivitatea scade in sensul I > Br > Cl.), prin eliminare de

hidracid (KOH / etanol sau piridina / 150^oC)

c) Prin eliminarea apei din alcooli in cataliza omogena acida ( H₂SO₄, H₃PO₄, 25-170^oC) sau

cataliza eterogena (Al₂O₃, SiO₂-Al₂O₃, 300-400^oC)

E) Proprietati fizice: Punctele de topire si de fierbere ale alchenelor sunt mai ridicate decat ale alcanilor corespunzatori. Diferenta este mai pronuntata la termenii inferiori pentru ca ponderea legaturii duble este mai mare la aceste alchene. Ea se explica prin faptul ca legatura dubla C=C, avand structura plana, permite apropierea mai pronuntata a moleculelor, fortele van der Waals fiind in acest caz mai puternice. Din acelasi motiv, densitatea alchenelor este mai mare decat cea a alcanilor. Alchenele sunt putin solubile in apa dar solubilitatea lor este ceva mai mare decat a alcanilor corespunzatori, datorita polaritatii ceva mai mari a legaturii =CH.

F) Proprietati chimice:

Reactiile caracteristice alchenelor sunt reactii de aditie la legatura dubla C=C si reactii de substitutie ale atomilor de hidrogen din pozitia alilica :

a)     Aditia hidrogenului in cataliza heterogena ( Ni, Pd, Pt, Rh ) la presiune si temperatura

ordinara sau marita conduce la alcani.

b)     Aditia de halogeni (AE) are loc in solventi polari si este catalizata de acizii Lewis (AlCl₃), Cel mai usor reactioneaza clorul si cel mai greu iodul.

c) Aditia hidracizilor (HX) la alchene conduce la obtinerea derivatilor monohalogenati. Reactia este regioselectiva (este orientata). La aditia hidracizilor si a apei actioneaza regula lui Markovnikov dupa care aditia la o dubla legatura nesimetrica conduce halogenul la atomul cel mai sarac in hidrogen) in functie de conditiile de reactie:

Acidul bromhidric (nu si HCl sau HI), in prezenta de peroxizi organici la cald sau de peroxizi si lumina la rece, se aditioneaza anti-Markovnikov la alchenele marginale.

d) Aditia apei este catalizata de acizi (AE) si se formeaza alcooli (se respecta regula lui Markovnikov.) :

e) Aditia acidului sulfuric conduce la obtinerea sulfatilor acizi de alchil (AE).

f) Polimerizarile sunt cazuri particulare de aditie in care alchena aditioneaza la ea insasi. Alchena care se autoaditioneaza poate fi etena, propena, btena, etc. Deoarece in structura macromoleculei nou formate se poate identifica o unitate repetitiva alchena se mai numeste si monomer. Produsul (neunitar) al reactiei de polimerizare se numeste polimer.

unde n este gradul de polimerizare. Indiferent de mecanismele prin care se produc, reactiile de polimerizare se desfasoara in trei etape: initiere, propagare si intrerupere.

Reactii de substitutie la alchene: decurg in pozitia α fata de dubla legatura in prezenta radicalilor sau fotochimic

Oxidarea alchenelor: Alchenele se pot oxida total, ca alcanii, pana la CO₂ si H₂O sau cu agenti oxidanti. Cu cei energici KMnO₄ sau K₂Cr₂O₇ in mediu acid sau cu O₃ se rupe dubla legatura complet obtinandu-se fie aldehide, fie cetone, fie acizi. Oxidarea blanda in mediu slab bazic cu KMnO₄ conduce la formarea diolilor si la decolorarea solutiei (reactiv Bayer)