Nenasycené uhlovodíky

 

Otázka: Nenasycené uhlovodíky

Předmět: Chemie

Přidal(a): Eliška Horká

 

Alkeny, cykloalkeny, polyeny

• Alkeny – obsahují jednu dvojnou vazbu v acyklickém řetězci
• Cykloalkeny – obsahují jednu dvojnou vazbu v cyklickém řetězci ¨
• Polyeny obsahují více dvojných vazeb v řetězci, podle počtu můžeme rozlišovat dieny, trieny, …
  • Kumulované
    • Málo stabilní, podléhají smyku za vzniku alkynu
  • Izolované
    • Chovají se jako alkeny, dvojné vazby se vzájemně neovlivňují
  • Konjugované
    • Vzájemně se ovlivňují
  • Konfigurace na dvojné vazbě
    • E (trans) – hlavní substituenty jsou na opačných stranách
    • Z (cis) – hlavní substituenty jsou na stejné straně
    • Tyto izomery se liší ve fyzikálních a některých chemických vlastnostech
  • Vlastnosti
    • Fyzikální vlastnosti jsou velmi podobné fyz. vlastnostem alkanů
    • Jsou reaktivnější díky dvojné vazbě
    • Charakteristickou reakcí jsou adice
    • Obecný vzorec alkenů: C₂H_2n; Cykloalkenů C₂H_2n-2

Reakce

Adice

• Elektrofilní
• Nukleofilní
• Radikálová

Elektrofilní adice

• Nejčastější reakce u alkenů a cykloalkenů
• Nebo může dojít k navázání do pozice trans
• Průběh usnadňují substituenty s +I efektem, které zvyšují elektronovou hustotu na atomech uhlíku vázaných dvojnou vazbou
• Při elektrofilní adici se elektrofilní skupina váže na uhlík, na kterém se nachází větší počet vodíkových atomů/ elektrofilní částice se váže na ten z dvojně vázaných atomů uhlíku, který je z hlediska stability vznikajícího kationtu méně výhodný

Radikálová adice

• Fáze stejné jako u radikálové substituce.
• Iniciátorem může být UV záření, teplo,…
• Iniciace
• Propagace
• Terminace

Nejvýznamnější adiční reakce alkenů

Adice kyselin a vody

• • Probíhá iontovým mechanismem a řídí se Markovnikovým pravidlem
  • Reakce je zahájena protonem a potom dochází k reakci s aniontem
  • Adice vody neprobíhá přímo ale lze ji uskutečnit nepřímo s využitím např. kys. sírové

Adice halogenů

• • Iontový nebo radikálový mechanismus
  • Pro iontový se jako katalyzátor používá lewisova kyselina
  • Radikálovým mechanismem se iniciuje UV zářením

Adice halogenvodíku

• • Radikálově pouze bromovodík, ostatní halogenvodíky se radikálově štěpí velmi obtížně a probíhá to elektrofilní adicí

Oxidace

• Při spalování za dostatečného množství O₂ hoří za vzniku H₂O a CO₂. Mírnější oxidace vedou k napadení dvojné vazby

Hydrogenace

• Adice vodíku za katalýzy upravených kovů (Raneův nikl)
• Nejsnadněji se hydrogenují dvojné vazby na okrajích řetězce

Polymerace

• Adice za vzniku polymeru
• Z nízkomolekulárních látek vznikají makromolekulární látky

Substituční reakce alkenů

• Jsou méně časté, probíhají za vyšších teplot a radikálovým mechanismem na sousedním uhlíku oproti dvojné vazbě
• Nejvýznamnější je výroba vinylchloridu

Izomerace alkenů

• Probíhají z katalýzy kyselinami, dochází buď k přesunu dvojné vazby anebo přetavbě uhlíkatého řetězce

Eliminační reakce

• Reakce, kterými se alkeny nejčastěji připravují a kterým také mohou podléhat
• Eliminací se alkeny vyrábí z alkanů a eliminací alkenů vznikají alkyny
• Dehydrogenace (vznik násobných vazeb)
  • Odštěpení molekuly vodíku, jako katalyzátor se používá směs oxidu hlinitého a chromitého za zvýšené teploty
• Dehydratace
  • Dochází k odštěpení vody, je to opak adice vody na alkeny
• Dehydrohalogenace
  • Probíhá mezi alkylhalogenidem a alkoholickým roztokem hydroxidu alkalického kovu za vzniku halogenvodíku

 

Reakce u polyenů

• Dienová syntéza
  • Reakce konjugovaných dienů s tzv. dienofilem – látkou, která obsahuje násobnou vazbu, která je aktivována skupinou přitahující elektrony

 

Nejvýznamnější uhlovodíky

Ethen

• Ethylen, je bezbarvý plyn
• Jeho směs je se vzduchem výbušná
• Získává se zpracováním ropy a zemního plynu
• Výchozí látka pro mnoho organických sloučenin PE, etOH, …
• Nejjednodušší rostlinný hormon, který ovlivňuje dozrávání ovoce a odbourávání chlorofylu

Propen

• Propylen, získává se z ropy
• Surovina pro výrobu PP

Buten

• 4 izomery, 2-methylprop-1-en se používá na výrobu leteckých benzínů
• Při výrobě kaučuku

 

Alkyny, cykloalkyny

• Alkyny obsahují alespoň jednu trojnou vazbu
  • Obecný vzorec C_nH_2n-2
• Cykloalkyny jsou cyklické a obsahují alespoň jednu trojnou vazbu
  • Obecný vzorec C_nH_2n-4
• Reaktivita alkynů
  • Elektrofilní adice probíhá u alkynů méně ochotně
  • Nahromadění elektronové hustoty mezi vázané atomy vede ke snadnějšímu ataku vázaných atomů nukleofilním činidlem
  • Nejvýznamnějším typem reakce jsou adice
• Vlastnosti
  • Fyzikální se podobají alkanům a alkenům, ale mají vyšší teploty tání a varu
• Adice nukleofilní
  • Elektrofilním mechanismem se adují halogeny a halogenvodíky
  • Reakce probíhá ve dvou stupních, přičemž lze většinou izolovat produkty vnikající v prvním stupni
  • Adice halogenvodíku
    • Podobně jako u alkenů, podle Markovnikova pravidla
  • Adice halogenů
    • V prvním stupni vznikají dihalogenalkeny a ve druhém stupni tetrahalogenalkany
  • Adice nukleofilní
    • Adice vody na ethyn
      • Reakce je katalyzována kys. sírovou a solí těžkého kovu
      • Produkty reakce jsou vzájemně tautomery. Liší se polohou dvojné vazby a jednoho vodíku
    • Adice radikálová
      • Katalytická hydrogenace
        • Probíhá ve dvou stupních, nejdříve za vzniku alkenu a potom alkanu, reakčními podmínkami lze ovlivnit konečný stupeň reakce
      • Dimerace
        • produktem je but-1-en-3-yn
      • Trimerace a tetramerace
        • Provádí se za zvýšeného tlaku a teploty
        • Při trimeraci vzniká benzen, pří tetrameraci styren
      • Vznik acetylidů
        • Díky kyselosti vodíků v ethynu mohou být tyto atomy nahrazeny atomu kovů, pak tyto sloučeniny nazýváme acetylidy
          • Acetylidy alkalických kovů
            • Přímou reakcí ethynu s alkalickým kovem za katalýzy amoniakem
            • k náhradě obou vodíků dochází při reakci ethynu s roztaveným kovem
            • jsou stále i při vyšších teplotách ale rozkládají se působením vody
          • Příprava a výroba alkynů
            • Podstatou výroby jsou eliminace
              • Dehydrogenae dihalogenalkanů
                • Výroba ethynu
• Zástupci
  • Ethyn
    • Vyrábí se hydrolýzou karbidu vápenatého, ten se připravuje reakcí oxidu vápenatého s uhlím v elektrických pecích
    • Také se dá připravit pyrolýzou methanu
    • Použití: acetylen, bezbarvý plyn, se vzduchem vytváří výbušnou směs a také vybuchuje při stlačení. Používá se na výrobu PVC, syntetických kaučuků