Alkeny: Struktura, nazewnictwo, Termodynamika i kinetyka

Transkrypt

1 Slajd 1 Alkeny: Struktura, nazewnictwo, Termodynamika i kinetyka

2 Slajd 2 Alkeny Węglowodory te zawierają wiązanie podwójne C C wiązanie double podwójne bond the grupa functional funkcyjna group centrum center of reaktywności reactivity

3 Slajd 3 Molecular Formula of Alkene Łańcuchowe alkeny: C n H 2n Pierścieniowe alkeny: C n H 2n 2 CH 3 CH 2 =CH 2 alken alken cykliczny alken cykliczny alken

4 Slajd 4 Nazewnictwo systematyczne alkenów Należy wybrać najdłuższy łańcuch węglowy zawierający grupę funkcyjną 1-buten 2-buten 2-heksen 2-propylo-1-heksen najdłuższy łańcuch węglowy zawiera 8 atomów węgla ale najdłuższy łańcuch zawierający grupę funkcyjną zawiera 6 atomów węgla stąd właściwa nazwa to heksen.

5 Slajd 5 Podstawniki wymienia się w kolejności alfabetycznej 3,6-dimetylo-3-oktan 5-bromo-4-chloro-1-heptan Nazwę należy tworzyć tak aby grupa funkcyjna oraz podstawniki miały jak najniższy numer 2,5-dimetylo-4-oktan nie 4,7-dimetylo-4-oktan ponieważ 2<4 2-bromo-4-metylo-3-heksan nie 5-bromo-3-metylo-3-heksan ponieważ 2<3

6 Slajd 6 W cyklicznych alkenach nie ma potrzeby podawania numeru określającego położenie grupy funkcyjnej 3-etylocyklopenten 4,5-dimetylocykloheksen 4-etylo-3-metylocykloheksen 1,6-dichlorocykloheksen nie 2,3-dichlorocykloheksen ponieważ 1 < 2 5-etylo-1-metylocykloheksen nie 4-etylo-2-metylocykloheksen ponieważ 1 < 2

7 Slajd 7 Dodatkowe nazewnictwo węgiel winylowy węgiel allilowy grupa winylowa grupa allilowa nazwa systematyczna: chloroetan 3-bromopropen nazwa zwyczajowa: chlorek winylu bromek allilu

8 Slajd 8 Struktura alkenów nałożone bocznie orbitale p tworzą wiązanie π sześć atomów węgla leży w jednej płaszczyźnie

9 Slajd 9 Izomeria alkenów Związki te nie mają izomerów cis-trans ponieważ podstawniki przy tym samym atomie węgla o hybrydyzacji sp2 są takie same cis-2-buten trans-2-buten

10 Slajd 10 Moment dipolowy izomerów alkenów cis-2-buten trans-2-buten cis-1,2-dichlorobuten trans-1,2-dichlorobuten

11 Slajd 11 Izomeryzacja alkenów wymaga rozerwania wiązania π pomiędzy atomami węgla o hybrydyzacji sp 2 zerwane wiązanie π izomer cis izomer trans cis-2-penten trans-2-penten

12 Slajd 12 Izomeryzacja cis-trans pod wpływem światła wiązanie cis wiązanie trans światło rodopsyna metarodopsyna II (trans-rodopsyna)

13 Slajd 13 Który to izomer cis, a który trans? Izomery E i Z niższy priorytet niższy priorytet niższy priorytet wyższy priorytet wyższy priorytet wyższy priorytet wyższy priorytet niższy priorytet izomer Z izomer E

14 Slajd 14 Zasady stosowania oznaczeń E i Z Zasada 1: Określić liczbę atomową atomów bezpośrednio związanych z atomami węgla o hybrydyzacji sp 2. wyższy priorytet wyższy priorytet izomer Z izomer E

15 Slajd 15 Zasada 2: Jeśli pierwszy atom nie rozstrzyga, należy rozpatrywać kolejne atomy powiązane z bezpośrednio sąsiadującym. izomer Z izomer E

16 Slajd 16 Zasada 3: Wiązanie wielokrotne traktowane jest jak kilka atomów połączonych wiązaniami pojedynczymi. izomer Z izomer E

17 Slajd 17 Zasada 4: O pierwszeństwie izotopów decyduje większa liczba masowa. izomer Z izomer E

18 Slajd 18 Alkeny są związkami, których cząsteczki są bogate w elektrony Są nukleoflami Nukleofil: bogaty w elektrony atom lub cząsteczka, która dzieli elektrony z elektrofilem Przykłady nukleofili: To są nukleofile, bo mają parę elektronów, którą mogą uwspólnić

19 Slajd 19 Nukleofile przyciągają atomy lub cząsteczki posiadające deficyt elektronów (elektrofile) Przykłady elektrofili: To elektrofile, ponieważ mogą przyjąć parę elektronów To elektrofile, ponieważ poszukują elektronu

20 Slajd 20 Addycja elektrofilowa HBr do alkenów karbokation 2-bromobutan halogenek alkilu

21 Slajd 21 Zakrzywione strzałki w mechanizmach reakcji Przesunięcie pary elektronów Przesunięcie jednego elektronu

22 Slajd 22 Wykorzystanie strzałek

23 Slajd 23 Energia swobodna Diagram przebiegu reakcji stan przejściowy: najwyżej energetyczny stan reakcji energia swobodna substratów energia swobodna produktów postęp reakcji W stanie przejściowym wiązania są częściowo uformowane Produkty pośrednie mają w pełni uformowane wiązania

24 Slajd 24 Termodynamika opisuje własności układu w stanie równowagi produkty substraty

25 Slajd 25 Parametry termodynamiczne G = H T S Zmiana standardowej swobodnej energii Gibbsa ( G ) Entalpia ( H ): ciepło oddawane lub absorbowane podczas reakcji Entropia ( S ): miara nieuporządkowania Jeśli S jest małe w stosunku do H,to G ~ H

26 Energia swobodna Slajd 26 substrat produkt produkt postęp reakcji reakcjia egzoenergetyczna G ujemna, Keq > 1 substrat postęp reakcji reakcjia endoenergetyczna G dodatnia, Keq < 1 Reakcja egzoenergetyczna Reakcja endoenergrtyczna + G G

27 Slajd 27 Addycja elektrofilowa HBr do 2-Butenu Energia swobodna produkt pośredni postęp reakcji W reakcjach wieloetapowych o szybkości reakcji decyduje jej najwolniejszy etap

28 Slajd 28 Solwatacja: oddziaływanie pomiędzy rozpuszczalnikiem a cząsteczkami lub jonami związku rozpuszczonego solwatacja ładunku dodatniego przez cząsteczki wody solwatacja ładunku ujemnego przez cząsteczki wody

29 Slajd 29 Reakcje alkenów

30 Slajd 30 Addycja elektrofilowa do alkenów wiązanie podwójne skała się z wiązania σ i wiązania π wiązanie π uległo rozerwaniu powstało nowe wiązanie σ elektrofil nukleofil

31 Slajd 31 Addycja halogenowodoru eten chlorek etylu 2,3-diemtylo-2-buten 2-bromo-2,3-dimetylobutan cykloheksen jodocykloheksan

32 Slajd 32 Jaki produkt powstanie? 2-metylopropen chlorek tert-butylu chlorek izobutylu

33 Slajd 33 O kierunku reakcji decyduje tworzenie karbokationu bardziej stabilny karbokation kation tert-butylowy chlorek tert-butylu jedyny produkt kation izobutylowy chlorek izobutylu nie powstaje

34 Slajd 34 Stabilność karbokationów trzeciorzędowy drugorzędowy pierwszorzędowy kation metylowy rosnąca stabilność

35 Slajd 35 Grupy alkilowe rozpraszają ładunek dodatni stabilizując karbokation Mapy potencjału elektrostatycznego kation tert-butylowy kation izobutylowy kation etylowy kation metylowy

36 Slajd 36 Delokalizacja elektronów hiperkoniugacja

37 Slajd 37 Reguła Markovnikova Elektrofil przyłącza się do atomu węgla o hybrydyzacji sp 2 do którego przyłączonych jest więcej atomów wodoru 2-metylopropen jedyny produkt W reakcjach regioselektywnych jeden z izomerów konstytucyjnych jest głównym lub jedynym produktem

38 Slajd 38 Addycja halogenu do alkenów jon bromoniowy 1,2-dibromoetan wicynalny dibromek jon bromoniowy etenu jon bromoniowy cis-2-butenu

39 Slajd 39 mniej stabilny bardziej stabilny

40 Slajd 40 Tworzenie rodników nadtlenek alkilu światło lub rodnik alkoksylowy rodnik bromkowy

41 Slajd 41 Addycja rodnikowa do alkenów rozpoczęcie reakcji rozwinięcie reakcji zakończenie reakcji

42 Slajd 42 Względna stabilność rodników alkilowych trzeciorzędowy drugorzędowy pierwszorzędowy rodnik metylowy rosnąca stabilność

43 Slajd 43 Addycja wodoru do alkenów 2-buten butan 2-metylopropen 2-metylopropan cykloheksen cykloheksan

44 Slajd 44 Katalityczne uwodornienie alkenów

45 Slajd 45 Energia potencjalna izomerów pentenu najmniej trwały najtrwalszy energia potencjalna

46 Slajd 46 Względna stabilność podstawionych alkilami alkenów rosnąca stabilność

47 Slajd 47 Zawada steryczna w alkenach cis-2-buten trans-2-buten

48 Slajd 48 Względna stabilność dialkilo podstawionych alkenów rosnąca stabilność