Nenasycené uhlovodíky | Biologie-chemie.cz

ošetřovatelství

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

Další podobné materiály na webu: