Alcheni - Chimica organica

ALCHENI

(CnH2n) Hanno un doppio legame

Per gli alcheni c'è isomeria geometrica (isomeri cis e trans) Così come per i cicloalcani Perché non si può ruotare attorno al doppio legame

1,2-dicloroetene

Non sono interconvertibili, sono due molecole diverse con proprietà fisiche e chimiche diverse (stereoisomeria)

Isomeri configurazionali (perché hanno geometrie diverse)

Per avere isomeria geometrica, ogni carbonio deve avere legati due gruppi diversi

Es.

CIS: Se due gruppi uguali sono dalla stessa parte. TRANS: Se sono da parti opposte.

Se i gruppi sono tutti diversi bisogna assegnare delle priorità

ALCHENI

(CnH2n)

Hanno un doppio legame

Per gli alcheni c'è isomeria geometrica (isomeri cis e trans)

Così come per i cicloalcani

Perché non si può ruotare attorno al doppio legame

1,2-dicloroetene

cis         trans

Non sono interconvertibili, sono due molecole diverse con proprietà fisiche e chimiche diverse (stereoisomerica)

Isomeri configurazionali (perché hanno geometrie diverse)

Per avere isomeria geometrica, ogni carbonio deve avere legati due gruppi diversi

es.

CIS: se due gruppi uguali sono dalla stessa parte

TRANS: se due gruppi uguali sono da parti opposte

Se i gruppi sono tutti diversi bisogna assegnare delle priorità

NOTAZIONE E,Z

=> sfrutta il numero atomico dei sostituenti

Chi ha Z maggiore? I

Chi ha Z maggiore? Cl

1-bromo-2-cloro-2-fluoro-1-iodietene

in ordine alfabetico

- Se i più pesanti sono dalla stessa parte -> Z

(da zusammen = insieme)

- Se i più pesanti sono da parti opposte -> E

(da entgegen = contro)

Z maggiore significa priorità maggiore!

=> Se i sostituenti sono ISOTOPI, ha priorità quello a massa maggiore.

3-metil-2-pentene

Ha la priorità perché ci si basa su Z degli atomi successivi ai primi C

=> Per legami doppi\tripli si fa un'equivalenza

Equivalenti

DIENI

=> 2 doppi legami nella molecola

POLIENI

=> piu di 2

ci puo essere isomeria geom anche tra loro

d'isomerica solo in questo doppio legame

cis-1,3-pentadiene

(Z)

Trans-1,3-pentadiene

(E)

(2-E, 4-E) - 1,6-diclo-2,4-esadiene

(2-Z, 4-E)

(2-E, 4-Z)

Quando i doppi legami sono posti simmetricamente, il numero di isomeri diminuisce

es Quando la numerazione non varia da sx a dx

es.

CH₃CH=CH-CH₂CH=CH-CH₂CH₃

_{2E, 5E} - epatadiene

poi c’è _{2E, 5Z}...

C₄C

CH₃C₂H

C₂H

(2Z, E)

(E, 2Z)

ISOMERIA GEOMETRICA

nei ciclo alcheni

fino a 7C sono obbligati dalla rigidità dell’anello alla configurazione cis

es. CICLOOTTENE

Cis - cicloottelene

Trans - cicloottelene

riarrangiamento molecolare

REATIVITÀ ALCHENI

doppio legame π viene sostituito con 2 legami σ con un elettrofilo e un nucleofilo

accetta un doppietto elettronico - acido di Lewis

dona un doppietto elettrofilo, base di Lewis

H⁺ è un elettrofilo

Il doppio legame (e quindi l'alchene) è un nucleofilo

- addizione di acidi alogenidrici (HCl, HBr, HI)

I stadio

elettrofilo

carbocatione (carica +)

intermedio di reazione

prodotto di addizione

Questa reazione è esotermica

I stadio - minimo relativo di energia - determina inoltre la velocità di reazione perchè ha Ec maggiore del II stadio

es)

CH₃-CH=CH₂ + HBr -> CH₃CH₂-CH₂

Bisogna ragionare sul carbocatione ce ne sono 2

secondario primario

molto più stabile perciò viene scelto

Carbocationi, stabilita'

₃B < R-C₂R < R-C₂-₂R

• primario stabile
• secondario
• terziario + stabile

• Effetto dovuto alla iperconiugazione
• risonanza

Il carbocatione è un ibrido di risonanza

La carica non è localizzata su un singolo carbonio ma su un'area più ampia.

Bisogna quindi non solo guardare se il carbocati. è primario o secondario, ma anche vedere a cosa è legato

• es. se c'è un doppio legame che può creare risonanza.

Regola di Markovnikoff

L'idrogeno si lega al carbonio più idrogenato in una reazione di addizione

Concetto di REGIOSELETTIVITÀ

Se si forma di preferenza solo uno dei due.

Non al 100% perché è impossibile, ma quasi.

Addizione di HXPorta alla formazione di alogenuri alchilici

→ Addizione di H₂O → si formano alcoliReazione di IDRATAZIONE

Deve esserci un catalizzatore acido, altrimenti la reazione è troppo lenta

Es.

Se non ci fosse questo rilascio, H⁺ sarebbe un reagente e non un catalizzatore.

Ogni molecola X − Y può addizionarsi

Elettrofilo Nucleofilo

Il sistema cerca sempre di formare un carbocatione stabile anche se questo comporta un riarrangiamento della molecola

Es.

→ Prodotto minori-tario ← Prodotto maggior-tario

Per riarrangiamento

Ciò avviene per spostamento di un idrogeno con i suoi elettroni così da formare un carbocatione più stabile, intermedio di reazione.

Reazione con alogeni

H₂C = CH₂ + Br₂ → Br-CH₂-CH₂-Br

Chi è l'elettrofilo?

Il legame Br-Br può essere polarizzato con il legame π inizia una interazione donatore-accettore

• ∂⁺ Br ∂^-
• Questo si lega
• ∂^- Br ∂⁺
• Questo viene rilasciato

Scissione eterolítica

B^⊖ può entrare solo sopra al piano perché sotto al piano il carbocatione ha interazioni con l'altro Br; si forma solo l'isomero trans

ALOIDRÍNE

Si formano per addizione di X e OH

primi a reagire _{ponte bromonio} forma _{ione bromonio}

Iago eccesso

Non reagisce più reagisce H₂O questa volta

sempre in condizioni TRANS

Reazione concertata

Tutto avviene nello stesso momento

Legami si compano e si formano in ugual numero.

C₂H₅ + C=C -> C₂H₅ -> C₂H₅

mono-alchilborano   di-alchilborano   tri-alchilborano

(CH₃ hanno ricevuto ciascuno un idruro)

Poi avviene la reazione con H₂O₂ (acqua ossigenata) per dare l'alcoli

(RCH₂CH₂)₂B + H₂O₂OH -> 3

RCH₂CH₂-OH + B(OH)₃

IDROBORAZIONE

Conversione alcheni ad alcoli -> anti-Markovnikov

perché l'H non va a sommarsi al C più idrogenato

2 Stadio:

• reazione con Borano (di borano)
• trattamento con H₂O₂

L'elettrofilo in questo caso è l'atomo di Boro vuoto

H agisce da H⁺ (nucleofilo)

III stadio → (RCH₂CH₂)₃B + H₂O₂ OH^- → 3 RCH₂(H-OH) + B(OH)₃

in ambiente basico

3 molecole di alcoli acido borico

Intermedio di reazione → Il Boro e l’idrogeno entrano dalla stessa faccia della molecola (addizione CIS)

Anche H⁺ e OH^- entrano dalla stessa parte

CH₂ = CH - CH₃

Alcol Markovnikov

2-propanolo 1-propanolo Anti-Markovnikov

Mercuricazione - Solv. demercuricazione

Prevede una reazione con un derivato di mercurio e poliioduro mercurio.

Si usa un solvente polare protico.

Carbocatione Ione mercurinio

Si apre il ponte grazie alla reaz. con H₂O

L’OH si mette sul carbonio che lega Hg con un legame più lungo.

Elettrofilo è Hg⁺

Ossido-Riduzioni

In chimica organica

Ossidazione: acquisito di ossigeno o perdita di idrogeno da parte di C.

Riduzione: perdita ... u acquisito ... u ...

es.

Idrogenazione catalitica Riduzione

Ossidazione

Conversione di un alchene in un epossido

Idrogenazione Catalitica

In presenza di H₂(g) e Pd o Pt come catalizzatori

La reazione avviene sulla superficie del catalizzatore

Addizione Cis → entrambi gli H₂ entrano dalla stessa faccia

Alchene forma legame π con il metallo stesso. Anche H₂ è legato al metallo.

_1·2…· H₂ si attacca a C₂ il quale si stacca dal metallo

La molecola formata viene rilasciata dal metallo

Idrossilazione

Conversione di un alchene a diolo → ossidazione

C=C → (OsO₄), (1. H₂O, NaHSO₃)

1/2 OH entrano in Cis

Se la reazione viene fatta a caldo si rompe il legame C-C e si ha la formazione di due acidi carbossilici (scissione ossidativa)

Epossidazione

→ conversione di un doppio legame C=C in un C-O epossido

Anello a tre

Composti stabili