Tel

1
Telítetlen szénhidrogének

• Eloadó Léránt István
• A prezentációt dr. Bak Judit készítette,
  kiegészítés Léránt István

2
Olefinek

• A kettos kötéseket tartalmazó (telítetlen)
  szénhidrogéneket
• olefineknek vagy alkéneknek nevezzük.
• összegképlet CnH2n
• ?-?-kötést alkotó szénatomjai sp2
  hibridállapotban vannak.

3
Fizikai tulajdonságok

• Alkánokhoz hasonló
• Molekulatömeg függo
• Gáz
• Etilén - etén
• Propilén - propén
• butilén butén
• Cseppfolyós
• C9-C15
• Szilárd
• C16-tól
• -CC- kötéshossz 133 pm, kötési energia
  100 kcal/mól

4
Eloállítás

• Alkánokból dehidrogénezéssel
• Vicinális dihalogén-származékból
• Zn, Cu
• Alkohol - vízelvonás

5
Alkének nomenklatúrája
etén (etilén)
propén
H2C
CHCH2CH3
1-butén
6
Alkének elnevezése
1-butén

• 1.) Válasszuk ki a leghosszabb el nem ágazó
  láncot.
• 2.) Nevezzük el a molekulát az azonos
  C-atomszámú alkánok nevébol levezetve az -án
  végzodés helyébe -én végzodést helyettesítve.
• 3.) A telítetlen kötés helyét számozás
  segítségével határozzuk meg. A számozást azon a
  C-atomon kezdjük el, amelyhez legközelebb van a
  telítetlen kötés.

7
Alkének elnevezése

• Ha szubsztituent is tartalmaz a vegyület, meg
  kell határozni a helyét számozással.
• A kettos kötés (rangban) elsobbséget élvez az
  alkil csoporttal, vagy halogénekkel szemben az
  alapváz számozásánál.
• Például4-bróm-3-metil-1-butén

8
Alkenil csoport

• metilén
• etenil (vinil)
• 2-propenil (allil)
• 1-metil-vinil (izoprenil)

CH
H2C
CHCH2
9
Cikloalkén
Ciklohexén

• A kettos kötést tartalmazó gyurus vegyületek a
  cikloalkének.

10
Nevezéktan
6-klór-5-metil-2--hexén
Metilén csoport
3-metilén-ciklohexén
Vinil csoport
3-vinil-1,5-hexadién
3-bróm-4-metil ciklopentén
B
r
11
Nevezéktan

• Több kettos kötést tartalmazó alkének
• 2 CC dién
• 3 CC trién
• 4 CC tetraén

3-bróm-2,4,6-oktatrién
12
Az alkének szerkezeteetén (etilén)
13
Etilén szerkezete

• kötésszögek H-C-H 117
• H-C-C 121
• kötés távolságok CH 110 pm
• CC 133 pm

(-C-C-) 154 pm
A molekula sík alkatú, a molekulát felépíto mind
a hat atom azonos síkban helyezkedik el.
14
Kötések az etilén molekulában
?
?
?
?
?

• A ? kötések váza
• C-atomok sp2 hibrid állapotúak

15
Etilén szerkezete

• A C-atom harmadik p-pályája nem vesz részt a
  hibridizációban, változatlanul marad és a hibrid
  pályák síkjára merolegesen helyezkedik el.

16
Etilén szerkezete

• A ? kötést létesíto elektronpár az atomok síkja
  alatt és felett helyezkedik el.

17
p-kötés az etilénben
18
Izoméria
Konstitúciós izoméria
Sztereoizoméria
C4H8 összegképletu alkének lehetséges izomériái
19
1-butén
2-metil-propén
transz-2-butén
cisz-2-butén
20
1-butén
2-metil-propén
Konstitúciós izomerek
cisz-2-butén
21
1-butén
2-metil-propén
Konstitúciós izomerek
transz-2-butén
22
Sztereoizomerek
transz-2-butén
cisz-2-butén
23
Cisz-transz izoméria
Cisz izoméria ha a két szubsztituens a szabad
rotációban gátolt pillératomok azonos oldalán
helyezkednek el.
Transz izoméria ha a két szubsztituens a szabad
rotációban gátolt pillératomok ellenkezo oldalán
helyezkednek el.
24
Cisz-transz-2-butén sztereoszerkezete
cisz-2-butén
transz-2-butén
25
Cisz-transz izoméria
Az alkének sztereoizomerei közötti
interkonverzió nem lehetséges, csak a kettos
kötés eltörésével.
cisz
transz
26
Cisz-transz izoméria energetikai állapota
cisz
transz
27
E (entgegen ellentétesen), Z (zusammen együtt)
izoméria alkéneknél

• Amennyiben a pillératomok azonos oldalán
  találhatók
• a rangosabb szubsztituensek (cisz-izomer
  analógia)
• Z-izomerrol, ha viszont ellentétesen
  (transz-izomer
• analógia) E-izomerrol beszélünk.

Br
CH
Br
Cl
3
C
C
C
C
CH
Cl
H
H
3
Z-izomer E-izomer
28
Acetilén
29
Acetilén
30
Alkének reakcióiaddiciós készség
31
Alkének reakciója Addició

• A reakció során az olefin a reagenssel úgy lép
  kapcsolatba,
• hogy ezek egymással egyesülnek, egyetlen termék
• keletkezik.

AB
Kétféle addiciós utat különböztetünk meg 1.)
gyökös mechanizmusú addició (AR), 2.)
elektrofil addició (AE)
32
Alkének reakcióigyökös mechanizmusú addició AR
33
Etilén gyökös mechanizmusú hidrogénaddiciója (AR)
?
?
?
?
HH

• exotherm ?H 136 kJ/mol
• katalizátor Pt, Pd, Rh, Ni

34
(No Transcript)
35
A katalitikus hidrogénaddició mechanizmusa
36
A katalitikus hidrogénaddició mechanizmusa
B
Y
C
C
A
X
37
A katalitikus hidrogénaddició mechanizmusa
38
A katalitikus hidrogénaddició mechanizmusa
B
Y
A
X
C
C
39
A katalitikus hidrogénaddició mechanizmusa
40
A katalitikus hidrogénaddició mechanizmusa
41
A hidrogénaddició sztereokémiája
42
Két térbeli (sztereokémiai) aspektusa van az
alkén hidrogénaddiciójának
szün addició
anti addició
43
Hidrogén addició sztereokémiája
44
Példa szün addició
CO2CH3
CO2CH3
(100)
45
(No Transcript)
46
Alkének reakcióielektrofil addició AE
47
Reakciók

• Halogén addició
• Hidrogénhaloid (HCl,HBr) addició
• Kénsav addició

48
Általános ismeretek az AE mechanizmusáról

• Az addiciót a kation kezdeményezi A
• ? kötés a támadás célja (az alkén Lewis bázisként
  viselkedik),
• kialakul a karbokation, ami pozitív töltésu
  átmeneti ion, Lewis savként képes viselkedni,
• a karbokationt kedvezotlen állapota miatt
  B-támadja,
• B- saját elektronpárjának felhasználásával kötést
  létesít a második C-atommal

49
Halogén addició(Br2,Cl2)
50
Elektrofil addició

• Elektrofil reagensek Br2 és Cl2
• Általánosan ábrázolva
• Példa
• Példa

51
Elektrofil addició elso lépése

• Átmneneti állapot kialakulásának energia profilja

? komplex komplex kialakulása
C C
Átmeneti állapot
? kötés
d
Cl
s-kötés hasad
?-
Cl
52
(No Transcript)
53
Elektrofil addició
Elektrofil reagensBr2
ciklikus szerkezetu ? komplex
Transz addició
54
Hidrogénhaloidok addiciója(HCl, HBr, HI)
55
Átmeneti aktiválási komplex kialakulása
-
Cl
Cl
C
C
C
C
C
C

H
H
Karbokation (átmeneti állapot)

H
Cl
C
C
C
C
H
H
56
Hidrogén halogenidek addiciója HX HCl, HBr,HI
57
Példák
C
H
C
H
3
3
C
l
HCl
C
H
C
H
3
2
C
l
HCl
C
H
C
H
C
H
C
H
3
2
HCl
C
l
58
Markovnyikov
Markovnyikov 1838-1904
Nem Markovnyikov
59
Markovnyikov- szabályA H ahhoz a
C-atomhoz kapcsolódik, aminek több hidrogénje
volt, a halogén anion (Cl-) a magasabbrendu
C-atomhoz kötodik.Magyarázat az alacsonyabb
C-atomot tartalmazó karbokation kialakulásának
aktiválási energiája alacsonyabb, mint a
magasabbrendué, igy reakciókinetikailag ennek a
képzodése kedvezotlen
60
Markovnyikov-szabály
Mechanizmus
stabil karbónium
instabil
A reakció a stabilabb intermedier karbokationon
keresztül valósul meg.
61
Markovnyikov-szabály
HBr elektrofil addiciójának energia profilja
alacsonyabb Ea ?
62
Kénsavaddició, vízaddició
63
Elektrofil addició
Elektrofil reagensH2SO4
alkohol
Markovnyikov orientáció
64
Elektrofil reagensH2SO4
Példa
65
Alkének oxidációja
66
Oxidáció

1. Az oxidálószer erosségétol és a kettos kötések
   számától és elhelyezkedésétol függ, hogy milyen
   termék keletkezik.

CH2CH2 H2O2 HO-CH2-CH2-OH
Etilén etilénglikol
R-CHCH-R 4O R-COOH R-COOH olefin karbo
nsav karbonsav
67
Oxidáció
R2-CCH-R 3O R-CO-R
R-COOH olefin keton karbonsav
R2CC-R2 R-CO-R
R-CO-R olefin keton keton
68
Alkén polimerizáció
69
Polimerizáció
Az alkének szintetikus és természetes polimerek
alapja lehetnek (görög eredetu poly sok, meros
részek)
H
H
C
C
n
H
H
n
etilén
Polietilén (PE)
70
Polimerizáció
Tetrafluoro- etán
Teflon
F
F
C
C
n
F
F
n
71
Polimerizáció
sztirén
Polisztirol
H
H
C
C
n
H
n
72
Alkén polimerek
Természetes alapú alkén polimerek.
CAHUCHU
Kaucsukfa (Hevea brasiliensis)
73
(No Transcript)
74
Vulkanizálás
75
Charles Goodyear 1841
Sir Henry Wickham 1876
76
(No Transcript)
77
Diének

• Két kettos kötés
• Átmenet alkén poliének között

78
Diének
Osztályozás Izolált Konjugált Kummulált
1,3-butadién
79
Diének
Osztályozás Izolált Konjugált Kummulált
1,3-butadién
Allenizoméria Optikai antipódok
80
1,3-Budadién részleges Br2 addiciója
81
1,3-butadién HCl addiciója
82
Kötéstávolság Egyszeres kötés 154 pm Butadién
2,3 C között 147 pm
Delokalizációs energia 3,6 kCal/mól Égésho /
elméleti
Kötéstávolság Izolált kettoskötésben 133
pm Butadiénben 137 pm
83
Acetilén szénhidrogének
84
Acetilén szénhidrogének

• Acetilén - etin
• Propin
• 2-butin

85
Az acetilén eloállítása
CaC2 2H2O ? Ca(OH)2 C2H2
86
Bányászat során használt Davy-féle lámpások
(acetilén, benzin)
????? ??? ???? ? ?????????? ???????????
????????????? ????? (?.????, 1815 ?.)
87
Izoprénvázas vegyületek1.) terpének,2.)
karotinoidok
88
Izoprénvázasok csoportja1.) terpének,2.)
karotinoidok
vég
fej
Izoprén egység
2-metil-butadién
Mentol, (2-izopropil-5-metil-1-ciklohexanol)
89
Terpének
2
1
3
4
4
kámfor
3
2
1
Mircén
mircén
90
Karotinoidok A vitamin