23.3 za organsku hemiju i... · 2020. 3. 24. · 23.3.2020 1 Alkeni, nomenklatura, dobivanje i...
Transcript of 23.3 za organsku hemiju i... · 2020. 3. 24. · 23.3.2020 1 Alkeni, nomenklatura, dobivanje i...
23.3.2020
1
Alkeni, nomenklatura, dobivanje i reakcije Dio I
Osnove organske hemije
Alkeni
• Opšta formula CnH2n
• Nastavak je en
• Funkcionalna grupa: C=C veza.
• Nezasićeni ugljikovodici – podliježu reakcijama adicije.
• Prvi član homolognog niza je eten ili etilen
• Trivijalna imena se dobijaju tako što se sufiks –an alkana zamenjuje sufiksom –ilen.
C C
H H
H H
Eten C2H4
• Eten je planaran sa 2 trigonalna C–atoma i uglovima veza od 120º.
• Oba C–atoma su sp2 hibridizirana. • Tipovi veza:
• C–H: σ-veza (sp2 HO – s AO),
• C=C veza: • 1 σ-veza (sp2 HO – sp2 HO), • 1 π-veza (2p AO – 2p AO).
• El. gustina π-veze je podjednako raspoređena iznad i ispod ravni molekula.
• Važno: nema slobodne rotacije oko C=C veze!!!
• AO – atomska orbitala; HO – hibridna orbitala
23.3.2020
2
Homologni niz alkena
Ime alkenilne grupe, -il
-
-
-
-
-
Alkeni
• Eten – biljni hormon - inducira sazrijevanje voća
H
C C
H
H H
H-C C-H
Acetylene(an alkyne)
Ethylene(an alkene)
Alkeni u prirodi - Terpeni
b-pinen a-pinen
a-Farnesen - seskviterpen (C15) (nađen u voštanoj prevlaci na plodu jabuke)
Monoterpeni (C10) glavni sastojci terpentinskog ulja
23.3.2020
3
Alkeni u prirodi - Terpeni
Mircen (ulje lovora)
Humulen (ulje hmelja)
Santalen (ulje sandalovog drveta)
Alkeni u prirodi - Terpeni
b-Karoten (tetraterpen)
Alkeni u prirodi - Feromoni
23.3.2020
4
NOMENKALTURA ALKENA I CIKLOALKENA
IUPAC – starija pravila:
1. Odrediti osnovno ime izborom najdužeg lanca koji sadrži dvostruku vezu i promijeniti ime odgovarajućeg alkana –an u –en. (npr. penten, heksen itd.)
NOMENKALTURA ALKENA I CIKLOALKENA
2. Numerisati lanac tako da su uključena oba atoma ugljika dvostruke veze i početi numerisanje sa kraja koji je bliži dvostrukoj vezi.
1 2 3 4 CH 2 CHCH 2 CH 3
(ne 4-heksen) 2-heksen
CH3CH CHCH2CH2CH3
1- buten (ne 3-buten)
NOMENKALTURA ALKENA I CIKLOALKENA
Pronadi najduži lanac, koji sadrži i dvostruku vezu
Numerisati mjesto dvostruke veze (da dvostruka veza što je mogude niži broj):
1-buten 2-buten 2-penten
23.3.2020
5
7 6 5 4 3CH3CH2CH2CH2CCH2CH2CH3
CH
CH3 1
23-propil-2-hepten 3-propilhept-2-en
Najduži kontinuirani lanac ima 8 ugljikovih atoma, ali najduži kontinuirani lanac koji sadrži dvostruku vezu ima 7 C-atoma i zato se spoj imenuje kao hepten!
NOMENKALTURA ALKENA I CIKLOALKENA
Starija, ali još uvijek važeda pravila.
Najduži kontinuirani lanac ima 8 ugljikovih atoma i ne sadrži dvostruku vezu, pa se spoj imenuje kao oktan. Supstituent sadrži dvostruku vezu i dva C atoma i ova grupa se imenuje kao etiliden.
NOMENKALTURA ALKENA I CIKLOALKENA
4-etilidenoktan najnovija pravila
3-propilhept-2-en stara pravila
Najnovija IUPAC pravila
NOMENKALTURA ALKENA I CIKLOALKENA
3. Označiti položaj supstituenata brojevima ugljikovih atoma na kojima se nalaze.
CH2C CHCH3 1 2 3 4
CH3 CH3
1 2 3 4 5 6CH2C CHCH2CHCH3
CH3
2-Metil-2-buten 2,5-Dimetil-2-heksen (ne 3-metil-2-buten) (ne 2,5-dimetil-4-heksen)
23.3.2020
6
NOMENKALTURA ALKENA I CIKLOALKENA
4. Numerisati cikloalkene tako da ugljikovim atomima dvostruke veze pripadaju položaji 1 i 2, a zatim označiti položaje supstituenata najnižim mogućim brojevima.
CH31
2
34
5
C CH3H3
1
2
34
5
6
1-Metilciklopenten 3,5-Dimetilcikloheksen (ne 2-metilciklopenten) (ne 4,6-dimetilcikloheksen)
NOMENKALTURA ALKENA I CIKLOALKENA
5. Ako spoj sa dvostrukom vezom sadrži alkoholnu grupu kao supstituent, ugljikov atom koji nosi – OH grupu ima prednost i dobiva niži broj; ostali supstituenti se navode abecednim redom.
5 4 3 2 1
OH
CH3
CH3C CHCHCH 3
OH
CH31
2
3
4-metil-3-penten-2-ol 2-metil-2-cikloheksen-1-ol
NOMENKALTURA ALKENA I CIKLOALKENA
6. IUPAC -1993. – nove 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
23.3.2020
7
CH3
CH3CHCH2CH CCH2CHCH3
CH2
CH3
Br
2-brom-4-etil-7-metil-4-okten (ne 7-brom-5-etil-2-metil-4-okten) jer je 4< 5
4-hlor-1,2-dimetilcikloheksen ne 5-hlor-1,2-dimetilcikloheksen jer je 4< 5 Cl
CH3
CH3
NOMENKALTURA ALKENA I CIKLOALKENA
NOMENKALTURA ALKENA I CIKLOALKENA
4-metil-1-penten (4-metilpent-1-en)
2-metil-4-okten (2-metilokt-4-en)
2,5-dimetil-4-okten (2,5-dimetilokt-4-en)
4,7-dimetil-4-okten jer je 2 < 4
6-metil-2-pentil-1-hepten
(6-metil-2-pentilhept-1-en )
2-metil-6-metilenundekan
(najnovija pravila)
ne
23.3.2020
8
NOMENKALTURA ALKENA I CIKLOALKENA
7. Dvije grupe koje sadrže dvostruku vezu često se koriste kao supstituenti i imaju trivijalna imena: vinil i alil grupa.
CH2 CH CH2 CHCH2vinil grupa alil grupa
CH2 CHCl CH2 CHCH2Br vinilhlorid alilbromid ili hloreten 3-brompropen
1-propenil Izopropenil (1-metil-1-etenil)
Vinil-grupa (etinil-grupa)– nastaje udaljavanjem jednog atoma vodonika iz molekula etena; Alil-grupa (propenil-grupa) nastaje udaljavanjem vodonika sa metil-grupe iz propena.
VINIL-GRUPA ALIL-GRUPA
NOMENKALTURA ALKENA I CIKLOALKENA
NOMENKALTURA ALKENA I CIKLOALKENA
7. Dvije grupe koje sadrže dvostruku vezu često se koriste kao supstituenti i imaju trivijalna imena: vinil i alil grupa.
2-metil-6-vinilundekan
Ili 6-eten-2-il-2-metilundekan
6-alil-4-metilundekan Ili
4-metil-6-propen-3-ilundekan
23.3.2020
9
GEOMETRIJSKI IZOMERI – cis i trans
8. Ako su dvije identične grupe na istoj strani dvostruke veze, spoj se označava kao cis-; ako su na suprotnim stranama, kao trans-.
cis-trans stereoizomeri ili
geometrijski izomeri:
H H
Cl Cl
C C C C
Cl
H Cl
H
cis-1,2-Dihloreten trans-1,2-dihloreten
GEOMETRIJSKI IZOMERI – cis i trans
• Identifikovati cis- i trans stereoizomere (geometrijski izomeri).
GEOMETRIJSKI IZOMERI – cis i trans
Javlja se kod alkena kod koga su za svaki C-atom dvostruke veze vezana po dva različita supstituenta. Nemaju iste fizičke osobine.
23.3.2020
10
GEOMETRIJSKI IZOMERI – cis i trans
• Kod složenih stereoizomera koristi se E,Z– sistem:
– E – (entgegen, njem.) nasuprot,
– Z – (zusammen, njem.) zajedno.
• Sekvenciona pravila za određivanje prioriteta supstituenata:
– prioritet ima atom većeg atomskog broja,
– ako su supstituenti istog reda, rangiraju se elementi duž niza u supstituentu dok se ne naiđe na atom po kome je moguće razlikovati prioritet između 2 niza.
GEOMETRIJSKI IZOMERI – cis i trans
GEOMETRIJSKI IZOMERI – cis i trans
23.3.2020
11
Fizičke osobine alkena
• Nepolarna jedinjenja.
• Alkeni (broj C-atoma):
– gasovi (2–4),
– tečnosti (5–15),
– čvrste supstance (≥16).
• Temperature ključanja i topljenja
• Tklj i Tt alkena u odnosu na alkane (sa istim brojem C-atoma):
– Tklj su veoma slične,
– Tt alkena su niže,
• prisustvo trans dvostruke veze blago snižava Tt, a
• cis značajno ("U" oblik molekula otežava pakovanje u krist. rešetku).
Fizičke osobine alkena
Relativna stabilnost alkena
• Relativna stabilnost alkena raste sa povećanjem broja supstituisanih alkil-grupa na C-atomima C=C veze
23.3.2020
12
Relativna stabilnost alkena
• trans-izomeri su stabilniji od cis-izomera (sterne smetnje) :
DOBIVANJE ALKENA
• Reakcije elimancije - sa ugljikovog skeleta se uklanjaju dve susjedne grupe
1. Dehidrohalogeniranje halogenalkana
2. Dehidratacija alkohola
3.Dehalogeniranje vicinalnih dihalogenida
4. Dehidrogenizacija alkana
5. Hidrogenizacija alkina
Dehidrohalogeniranje halogenalkana
• Jaka baza (:B-) odnosno nukleofil
• KOH u alkoholu ili
• Natrijum-alkoksid (RO-+Na) u alkoholu
23.3.2020
13
Dehidrohalogeniranje halogenalkana
Dehidrohalogeniranje halogenalkana
• Dehidrohalogeniranje haloalkana (alkilhalida)
-HX CH3CH2X CH2=CH2
baza
Bromcikloheksan Cikloheksen
Dehidrohalogeniranje halogenalkana
• Jaka baza (:B–) uklanja proton (H+) sa β-C-atoma dok se odlazeća grupa, halogenid ion (:X–), otcepljuje sa α-C-atoma i nastaje C=C veza.
• Reakcija se vrši u jednom koraku
• Brzina reakcije zavisi od konc. halogenalkana i od konc. baze – reakcija II reda
• Bimolekulska eliminacija tzv. E2-reakcija ("E„ eliminacija; ("2" bimolekulska).
• 1,2-Eliminacija: vrši se sa 2 susjedna C-atoma.
• β-Eliminacija: H+ se uklanja sa C-atoma u β-položaju prema odlazećoj grupi.
23.3.2020
14
Dehidrohalogeniranje halogenalkana • Jaka baza (:B–) može biti:
• hidroksilni jon (:OH–) u alkoholu kao rastvaraču (KOH/ROH) ili
• alkoksidni jon (RO:–) u alkoholu kao rastvaraču (RO-+Na/ROH)
Dehidrohalogeniranje halogenalkana
• U strukturi R–X: • R može biti 3°, 2° ili 1° alkil-grupa, • X može bit F, Cl, Br ili I.
Dehidrohalogeniranje halogenalkana
• Važno: Reaktivnost halogenalkana, R–X, opada u nizu: 3°> 2° > 1° • Reaktivnost R–X opada u nizu: R–I > R–Br > R–Cl > R–F • Što je C–X veza slabija, lakše se raskida! • Važno: Što je halogenid ion slabija baza, bolja je
odlazeća grupa! :I– > :Br– > :Cl– > :F–
• Najslabija baza je :I– (jodidni jon), konjugovana baza najjače H–X kiseline.
23.3.2020
15
Regioselektivnost (orijentacija) E2-reakcije
• Eliminacione reakcije ovog tipa koje vode više supstituisanom alkenu, slijede Zajcevljevo (Zaytsev) pravilo:
• dvostruka veza se prioritetno stvara između ugljika za koji je vezana odlazeća grupa i najviše supstituisanog susjednog UGLJIKA koji ima vezan VODIK.
Preovladava produkt u kojem su voluminoznije grupe na suprotnim stranama dvostruke veze (trans ili (E) položaj)
Regioselektivnost (orijentacija) E2-reakcije
• Zašto reaktivnost halogenalkana, R–X, opada u nizu:
Raektivniji R–X: -iz njega nastaje stabilniji alken, -ima više β-H-atoma koje može napasti :B– čestica