Alkeny

1. Alkeny

2. Alkeny • Obsahují alespoň jednu vazbu C = C

3. Názvosloví

4. Názvosloví • Postup stejný jako u alkanů • Hlavní řetězec je ten, který obsahuje maximální počet dvojných vazeb • Číslování se provádí ve směru nejbližšího výskytu dvojné vazby • Koncovka –an je nahrazena koncovkou –en s příslušným lokantem, případně násobnou předponou + -en s příslušnými lokanty

5. Názvosloví But-2-en But-2-en 3-ethyl-2,4-dimethylpent-2-en 2,4-dimethylhex-3-en 3-methylhex-3-en 2,5-dimethylcyklohexa-1,3-dien

6. Isomerie

7. Isomerie • Kolem dvojné vazby není možná volná rotace → fixace substituentů v pevné vzájemné relativní poloze • Vznik geometrických isomerů • cis-/trans- • E-/Z-

8. Cis-/Trans- isomerie • U jednoduchých sloučenin • Každý z uhlíků dvojné vazby má na sobě navázán jeden atom vodíku (disubstituované alkeny) • Pokud zbývající substituenty směřují stejným směrem vzhledem k dvojné vazbě: cis – isomer • Pokud substituenty ukazují opačným směrem vzhledem k dvojné vazbě: trans – isomer cis-but-2-en trans-but-2-en

9. E-/Z- isomerie • Obecně pro všechny typy alkenů • Pravidla pro určení priority substituentů

10. Pravidla posloupnosti • Dvojně vázané atomy uhlíku se uvažují samostatně. Vezměte atomy prvku přímo vázané ke každému z dvojně vázaných atomů uhlíku a seřaďte je podle klesajícího protonového čísla • Pokud se nepodaří stanovit posloupnost priority posouzením prvních atomů v substituentech, posuzují se druhé, třetí nebo čtvrté atomy ve směru od dvojné vazby tak dlouho, dokud se nenajde první rozdíl • Atomy vázané dvojnou vazbou se považují za ekvivalentní stejnému počtu atomů vázaných vazbou jednoduchou Z-E- 2,3,4-trimethylhex-3-en Z-2,4-dimethylhex-3-en E-3-methylhex-3-en

11. Stabilita alkenů • Cis- a Z- isomery vykazují sterické pnutí způsobené prostorovou blízkostí vázaných substituentů • Následek = menší stabilita, vyšší reaktivita

12. Struktura a reaktivita

13. Vlastnosti dvojné vazby C = C • Uhlíky dvojné vazby sp2hybridisované => planární struktura • 1 vazba s: na spojnici jader, schovaná a špatně přístupná, silnější (z důvodu lepšího krytí orbitalů) • 1 vazba p: delokalisovaná přes uhlíkové atomy – nad a pod rovinou vazby, slabší (horší překrytí orbitalů) • Elektrony p-vazby tvoří snadno polarisovatelný oblak (mění tvar v blízkosti nabité částice) => snadný přístup a atak => reakční centrum

14. Struktura dvojné vazby v MO

15. Stabilita dvojné vazby C = C • Se stoupající substitucí na dvojné vazbě stoupá stabilita • Důvod:stabilisacehyperkonjugací s vazebným orbitalem C-H sousedícího substituentu • Důsledek: elektrony okolních vazeb jsou vtahovány do elektronového oblaku

16. Katalytická hydrogenace • Reakce s vodíkem za přítomnosti katalysatoru • Dochází k zániku dvojné vazby a vzniku alkanu • Alken + H2 → alkan • Typické katalysatory: Pt, Pd, Rh

17. Elektrofilní adice • Při elektrofilní adici je elektronový oblak p-elektronů přitahován k elektrofilu • Dochází k zániku dvojné vazby a vzniku karbokationtu • Karbokation je atakován přítomným nukleofilem za vzniku produktu

18. Elektrofilní adice – elektrofily a nukleofily

19. Hydrohalogenace • Reagujícími částicemi jsou halogenovodíky • Vodík vystupuje jako elektrofil a zahajuje reakci • Halogenidový anion vystupuje jako nukleofil a reakci ukončuje • Produkt: halogenalkan

20. Hydratace • Reakce musí být katalysována kyselinou • Obvykle se používá vodný roztok kyseliny sírové (absence risika vedlejších reakcí) • Produkt: alkohol

21. Halogenace • Reagující částicí je molekula halogenu • V prvním kroku přistupuje molekula halogenu kladně polarisovanou částí k dvojné vazbě za vzniku cyklického meziproduktu • Zbylý halogenidový anion otevírá kruh a vzniká sloučenina, kdy na každý uhlíkový atom dvojné vazby má jeden atom halogenu • Produkt: dihalogenalkan

22. Energetika elektrofilní adice

23. Stabilita karbokationtů a Markovnikovovoprvidlo • Karbokationty mají stejnou strukturu jako radikály • Více substituované karbokationty jsou stabilnější než méně substituované (hyperkonjugace) • Vícesubstituované kationty vznikají rychleji a ve větší míře => atakující nukleofil je tak vázán na vícesubstituovaný uhlík dvojné vazby • Markovnikovovo pravidlo: Při elektrofilní adici se elektrofil (H+) váže na méně substituovaný uhlík dvojné vazby a nukleofil na vícesubstituovaný uhlík dvojné vazby. (Při adicích HX se váže H na atom uhlíku, který má více vodíků, aneb vodíky k vodíkům)

24. Hydroborace • Cesta jak zavést hydroxylovou skupinu proti Markovnikovovu pravidlu • Boran se aduje na méně stericky bráněný uhlík dvojné vazby • Následný rozklad peroxidem vodíku vede ke vzniku alkoholu Krok 1 – Adice boranu na C = C Krok 2 – Rozklad peroxidem vodíku

25. Oxidace oxidem osmičelým • Adice hydroxylové skupiny na oba uhlíkové atomy dvojné vazby • Reakce probíhá přes cyklický meziprodukt, který je posléze rozštěpen v basickém prostředí (hydroxid, hydrogensiřičitan, etc.)

26. Štěpení alkenů ozonem • Ozon štěpí alkeny na dva fragmenty, obsahující karbonylovou skupinu • Reakce se obvykle provádí uváděním proudu ozonizovaného kyslíku obsahujícího 1-5 % ozonu do roztoku alkenu v rozpouštědle (methanol, dichlormethan, ethyl-acetát) za nízké teploty. • Vznikající nestabilní meziprodukt se redukčně rozkládá v přítomnosti Zn v kyselině octové (CH3COOH)

27. Epoxidace • Alkeny reagují s peroxykyselinami za tvorby epoxidů • Reakce probíhá synchronisovaným přesunem elektronových párů Modelový mechanismus 1 Modelový mechanismus 2

28. Radikálová polymerace

29. Kationtová polymerace

30. Polymery • Použití: • Plastikové pytlíky, obaly • Trubky, vinylová vlákna • Pánvičky • Pěnové obalové materiály • Oblečení, synthetická vlákna • Nárazuvzdorné obaly (anionická polymerace) • Nasávání olejových znečištění (kationtová polymerace)