ALCHENE (OLEFINE)

Definitie.Serie omologa.Nomenclatura

Alchenele sunt hidrocarburi aciclice nesaturate care au in molecula o legatura dubla C=C si au formula generala CnH2n (n≥2).

Formulele si denumirile alchenelor C2.....C4 sunt urmatoarele:CH2=CH2 (etena, etilena) CH2=CH-CH3 (propena, propilena)

Denumirea alchenelor se face inlocuind in denumirea alcanului corespunzator sufixul –an cu sufixul –ena sau –ilena. Pentru denumirea izoalchenelor se respecta aceleasi reguli de nomenclatura ca la alcani, la care se mai adauga urmatoarea regula: catena de baza este catena cea mai lunga care contine dubla legatura si numerotarea catenei de baza se face astfel incat dubla legatura sa aiba indice minim.

Radicali alchenici

CH2=CH- CH3-CH=CH- CH2=CH-CH2-etenil 1-propenil 2-propenil 3-propenilvinil izoalil izopropenil alil

Structura si izomeria alchenelorMolecula etenei este plana, atomii de carbon fiind hibridizati sp2 (trigonala).

Omologii etenei au in structura si atomi de carbon hibridizati sp3 cu geometrie tetraedrica

Alchenele care contin in molecula cel putin 4 atomi de carbon pot prezenta izomerie de catena, izomerie de pozitie si izomerie geometrica (etilenica sau cis-trans).

Izomerii structurali cu formula moleculara C4H8 sunt prezentati mai sus: 1-butena si 2-butena sunt izomeri de pozitie ai dublei legaturi, iar izobutena este izomer de catena cu primele doua butene.

Alchenele sunt izomerii de functiune ai cicloalacanilor. Exemplu:

Legatura π este rigida si nu permite rotirea atomilor pe care ii leaga. Din acesta cauza alchenele care au substituenti diferiti la acelasi carbon sp2 prezinta izomerie geometrica, sau stereoizomeri.

Izomerii geometrici ai 2-butenei si 2-hexenei sunt urmatorii:

Cand atomul de carbon sp2 are 4 substituienti diferiti, izomerii geometrici se denumesc Z si E. In stereoizomerul Z substituientii de referinta (cei cu numarul atomic Z

minim) sunt situati de aceeasi parte a planului dublei legaturi, iar in stereoizomerul E sunt situati de o parte si de cealalta parte a planului dublei legaturi.

Proprietatile fizice ale alchenelorIn conditii obisnuite de temperatura si de presiune,alchenele C2....C4 sunt gazoase,

C5....C18 sunt lichide iar cele superioare sunt solide Sunt compusi incolori, mai usori decat apa, au puncte de fierbere mai mici sau

comparabile cu ale alcanilor corepunzatori, iar densitatea este mai mare decat ale alcanilor corespunzatori. Punctul de fierbere creste cu masa molara, si este cu atat mai mic cu cat legatura dubla este mai marginala.

Punctele de fierbere si de topire ale alchenelor C2-C5 au urmatoarele valori:

Alchena p.t0.C p.f.0CEtena -165,5 -103,9Propena -185,2 -47.71-butena -190 -6,5cis-2-butena -139.8 3.7trans-2-butena -105,8 0,96Izobutena -140,7 -6,61-pentena -165,2 +30,1

Izomerii geometrici prezinta reactivitate chimica si proprietati fizice diferite:stereoizomerul cis este mai polar,prezinta reactivitate chimica mai mare,are punct de fierbere si densitate mai mare decat stereoizomerul trans.Punctul de topire este mai mare la izomerul trans,care,din cauza simetriei moleculare,formeaza retele cristaline mai compacte si deci mai stabile.Din aceasta cauza solubilitatea este mai mica.

Sunt solubile in solventi organici: hidrocarburi, alcooli, eteri, acetoa, cloroform, acid sulfuric concentrat.

Proprietatile chimice ale alchenelorLegatura π este mai polarizabila decat legatura σ, ceea ce explica reactivitatea

marita a alchenelor ,comparativ cu a alcanilor.Alchenele prezinta caracter chimic nesaturat si dau urmatoarele reactii

caracteristice: Aditie (H2, X2, HX, H2O) Polimerizare Substitutie alilica Oxidare, ardere

Reactiile de aditie au loc cu ruperea legaturii π, cand rezulta compusi saturati Aditia hidrogenului (hidrogenarea)

CH2=CH2 + H2 CH3-CH3

CH2=CH-CH2-CH3 + H2 CH3-CH2-CH2-CH3

Prin hidrogenarea catalitica a uleiurilor vegetale creste stabilitatea oxidativa a acestora si se obtin grasimi de tipul margarinei.

Aditia halogenilor (halogenarea) conduce la derivati dihalogenati vicinali. Fluorul reactioneaza exploziv cu dubla legatura, iodul reactioneaza foarte greu, la lumina. Reactia decurge usor pentru clor si brom si se efectueaza in solvent inert (CCl4, CH2Cl2) in care se dizolva alchena si halogenul.

Schema generala a reactiei de aditie a bromului la alchene:

Reactia propenei cu clorul sau bromul la temperaturi de 500-6000C este o reactie de substitutie in pozitie alilica si rezulta compusi nesaturati.

Aditia hidracizilor (hidrohalogenarea) decuge cu formarea compusilor monohalogenati.

Aditia hidracizilor (HI, HBr, HCl) la alchenele simetrice nu este orientata.

Aditia hidracizilor la alchenele nesimetrice este orientata (decurge regioselectiv) conform regulii lui Markovnikov.

In prezenta de peroxizi organici, alchenele cu dubla legatura marginala aditioneaza HBr contrar regulii lui Markovnikov:

Aditia apei (hidratarea) se face in prezenta unui catalizator acid (H2SO4 sau H3PO4) si conduce la alcooli

Aditia apei la alchenele nesimetrice se face cu respectarea regulii lui Markovnikov. Reactia de polimerizare este reactia prin care un numar mare de molecule de

monomer se unesc si formeaza o macromolecula numita polimerSchematic, polimerizarea se poate reprezenta astfel:

Polimerizarea monomerilor vinilici decurge dupa urmatoarea schema:

unde Z poate fi H (etena), CH3 (propena), Cl (clorura de vinil), CN (acrilonitril), OCOCH3 (acetat de vinil), C6H5 (stiren). Reactia de oxidare.Alchenele sunt usor oxidabile cu agenti oxidanti ionici si conduc la produsi de

oxidare diferiti, in functie de agentul oxidant folosit si de structura alchenei.o Oxidarea blanda cu solutie apoasa neutra sau slab bazica de KMnO4

(reactiv Baeyer) conduce la dioli vicinali

o Oxidarea energica (distructiva) cu KMnO4 sau K2Cr2O7 in prezanta de H2SO4 are loc cu ruperea totala a legaturii π si conduce la acizi sau cetone, in functie de structura alchenei

Reactia de oxidare energica serveste la determinarea pozitiei dublei legaturi in molecula

o Reactia de ardere (oxidarea completa) duce la formarea de CO2 si H2Oo Reactia de autooxidare (peroxidarea alchenelor) este un proces de

degradare oxidativa sub actiunea oxigenului molecular sau a aerului cand se formeaza hidroperoxizi la carbonul alilic

Hidroperoxizii sufera scindari oxidative si se formeaza o gama larga de produsi:aldehide,cetone,eteri,alcooli,hidrocarburi.

Cicloalchenele dau reactii aditie, oxidare, ardere, substitutie alilica.Exemplu:

Identificarea alchenelor Aditia bromului la dubla legatura este insotita de decolorarea solutiei de brom; Oxidarea cu permanganat de potasiu in solutie apoasa neutra sau

alcalina(reactiv Baeyer)este insotita de disparitia culorii violete a permanganatului si de formarea unui precipitat de MnO2.Hidrocarburile aromatice nu decoloreaza reactivul Baeyer si deci reactia de identificare a dublei legaturi poate fi efectuata in solventi ca toluene,benzene;

Analiza spectrala UV,IR.