Alcheni e alchini

Alcheni

Formula molecolare generale: C_nH_2n (n a partire da 2)m=2,3,4...

• m=2 → C₂H₄
• m=3 → C₃H₆
• m=4 → C₄H₈

Gli alcheni sono idrocarburi che contengono almeno un doppio legame carbonio - carbonio.Dato che contengono un numero di atomi di idrogeno minore rispetto agli alcani, vengono definiti idrocarburi insaturi.

Ogni atomo di carbonio che partecipa alla formazione del doppio legame è ibridato sp².

Uno degli orbitali sp² di un atomo di C si sovrappone con l'orbitale sp² di un altro atomo di C per formare un legame σ. Gli altri due orbitali sp² vengono usati per formare legami σ con atomi di idrogeno o di C. Gli orbitali 2p non ibridati si sovrappongono lateralmente per formare un legame π.

C₂H₄ etene

Si pensò che gli orbitali p si potessero piegare in modo tangenziale fino a toccarsi per formare un legame che non siano σ perché non si sovrappongono, ma π. Il legame π è meno stabile del σ perché la zona di sovrapposizione è molto bassa di forma e povera.

Alcheni

Formula molecolare generale: C_nH_2n (n a partire da 2)m = 2, 3, 4...

• m=2 → C₂H₄
• m=3 → C₃H₆
• m=4 → C₄H₈

Gli alcheni sono idrocarburi che contengono almeno un doppio legame carbonio-carbonio.

Dato che contengono un numero di atomi di idrogeno minore rispetto agli alcani, vengono definiti idrocarburi insaturi.

Ogni atomo di carbonio che partecipa alla formazione del doppio legame è ibridato sp².

Uno degli orbitali sp² di un atomo di C si sovrappone con l'orbitale sp² di un altro atomo di C per formare un legame σ. Rimanenti orbitali sp² vengono usati per formare legami σ con atomi di idrogeno di C. Gli orbitali 2p non ibridati si sovrappongono lateralmente per formare un legame π.

C₂H₄ etene

Si pensò che gli orbitali p si potessero piegare in modo tangenziale fino a toccarsi per formare un legame, che non siano mai rigide perche non si sovrappongono, ma π. Il legame è molto meno stabile del σ perché la base di sovrapposizione è molto bassa si rompa e prende

C2H4

nome comune: ETILENE ; nome IUPAC: ETENE

NOMENCLATURA IUPAC DEGLI ALCHENI

Il suffisso -ANO degli ALCANI viene modificato in -ENE. Il nome dell'alchene più semplice CH2=CH2 (derivante dall'etano) e quindi viene quello dell'alchene immediatamente superiore, a tre atomi di carbonio, è PROPENE.

CH₃CH=CH₂ Propene (nome comune PROPILENE)

• per gli alcheni con un maggior numero di atomi di carbonio è necessario ricorrere a regole di numerazione per indicare la posizione del doppio legame.
• numerando gli atomi di carbonio della catena in modo da assegnare a quelli del doppio legame la numerazione più bassa.
• indicare la posizione del doppio legame con il numero del primo atomo di carbonio.
• nel caso vi siano delle ramificazioni, individuare la catena più lunga che contiene il doppio legame carbonio carbonio e nominare l'alchene in funzione della lunghezza di quella catena.
• indicare il nome e la posizione dei sostituenti con le stesse regole degli alcani.

es.

1-etene

3-etil-5-metil-1-esene

M=4 > C₄H₈

H H H H

| | | |

H-C = C-C-C-H

| | |

H H H

1-butene

A CAUSA DELLA RIGIDITÀ DOVUTA ALLA PRESENZA DEL DOPPIOLEGAME CARBONIO-CARBONIO, GLI ALCHENI CON LA STESSAFORMULA GENERALE POSSONO ESISTERE SOTTO FORMA DIISOMERI GEOMETRICI.

PER ESEMPIO IL 2-BUTENE C₂H₄ PUÒ ESISTERE SOTTOFORMA DI DUE DIASTEREOISOMERI:

CH₃ H H₃C H

| | | |

C = C C = C

| | | |

H H₃C H CH₃

DUE GRUPPI METILICI I DUE GRUPPI METILICIE GLI IDROGENI SI E GLI IDROGENI SITROVANO DALLA STESSA PARTE TROVANO DA PARTIRISPETTO AL DOPPIO LEGAME OPPOSTE RISPETTO AL DOPPIO LEGAME

NOTAZIONE CIS/TRANS

L'ESISTENZA DELL'ISOMERIA GEOMETRICA PORTA ALLA NECESSITÀ DIDISTINGUERE DUE DIASTEREOISOMERI ANCHE A LIVELLO DINOMENCLATURA.

SCRIVERE SEMPLICEMENTE 1-BUTENE, INFATTI, NON PERMETTE DIDISTINGUERE DA QUELLE DEI DUE DIASTEREOISOMERI: SI FA RIFERIMENTOSI USA QUINDI LA NOTAZIONE CIS/TRANS.NEL CASO DEL 2-BUTENE

CH₃ H

| |

C = C

| |

H CH₃

CIS -2- BUTENE

TRANS -2- BUTENE

NOTAZIONE E/Z

(SI USA NEL CASO NEGLI ALCHENI TRI-O-TETRASOSTITUITI)CONSISTE NELL'INDIVIDUARE PER CIASCUNO DEI DUE ATOMI DICARBONIO DEL DOPPIO LEGAME, LA MAGGIORE PRIORITÀ RISPETTO AL DOPPIO LEGAME.

L'ALCHENE CON DUE SOSTITUENTI APRIORITÀ MAGGIORE DALLA STESSA PARTE RISPETTO AL DOPPIOLEGAME È IL DIASTEREOISOMERO Z. GLI ALCHENI CON I DUE SOSTITUENTIDI MAGGIORE PRIORITÀ DA PARTI OPPOSTE RISPETTO AL DOPPIOLEGAME È IL DIASTEREOISOMERO EAPPLICHIAMO AL 2-BUTENE

CH₃ CH₃

| |

C = C

| |

H H

E 2-butene Z 2-butene

la formula C₄H₈ ma non è un butene

2 maetil-1-propene

CICLO ALCHEMIformula generale (C_nH_2n-2) (n a partire da 3)

n=3 ⇒ C₃H₄ ciclo alchene più semplice

NOMENCLATURA IUPAC DEI CICLOALCHENINel caso degli alcheni ciclici, contenenti un solo ciclo, il nome viene composto facendo precedere dal prefissociclo- il nome dell'alchene aciclico con lo stesso numero di atomi di carbonio.

ciclobutene ciclopentene cicloesene

Dato che in questi composti non esiste un'estremità della catena da cui iniziare la numerazione, si numera in modo che i numeri 1 e 2 appartengano agli atomi di carbonio del doppio legameIn presenza di sostituenti, la loro posizione viene indicata in modo da assegnare i numeri più bassi

ALCHINI

Formula molecolare generale: CnH_(2n-2)

GLI ALCHINI SONO IDROCARBURI CHE CONTENGONO ALMENO UN TRIPLO LEGAME CARBONIO-CARBONIO

OGNI ATOMO DI CARBONIO CHE PARTECIPA ALLA FORMAZIONE DEL TRIPLO LEGAME È IBRIDATO SP.

L'ANGOLO TRA DUE ORBITALI SP È DI 180°. UNO DEGLI ORBITALI SP DI UN ATOMO DI C SI SOVRAPPONE CON L'ORBITALE SP DI UN ATOMO DI C ADIACENTE PER FORMARE UN LEGAME. GLI ALTRI DUE ORBITALI SP DEI DUE ATOMI DI C VENGONO USATI PER FORMARE LEGAMI δ CON ATOMI DI H O DI C. GLI ORBITALI 2P NON IBRIDATI DEI DUE ATOMI DI C SI SOVRAPPONGONO LATERALMENTE PER FORMARE DUE LEGAMI π.

C₂H₂ = alchine più semplice.

C₂H₂ → nome comune: ACETILENE, nome IUPAC: ETINO

Nomenclatura IUPAC degli Alchini

Il suffisso -ano degli Alcani viene modificato in -ino

es. CH≡CH → etino | CH₃-C≡CH → propino

Negli alchini con un maggior numero di atomi di carbonio è necessario ricorrere a regole di numerazione per indicare la posizione del triplo legame:

• Numerare gli atomi di carbonio della catena in modo da assegnare a quelli del triplo legame la numerazione più bassa
• Indicare la posizione del triplo legame con il numero del primo atomo di carbonio
• Nel caso vi siano ramificazioni individuare la catena più lunga che contiene il triplo legame carbonio-carbonio e nominare l'alchino in funzione della lunghezza di quella catena
• Individuare il nome e la posizione dei sostituenti con le stesse regole degli alcani

es.

1. 1-eptino
2. 3-etil-5-metil-eptino

Negli alchini compare l'isomeria di struttura a partire da n=4 (butino)

Non esiste però l'isomeria cis/trans perchè le molecole sono lineari

• 1-butino
  • H-C≡C-C-C-H
  • H H
  • H H
• 2-butino CH₃-C≡C-CH₃

Esercizi Alcheni

1. 5-etil-3-otene
2. 2,6-dimetil-4-otene
3. 3-etil-6-metil-4-otene

4)

2-metil-3,6-di etil-4-otene

• 1)
• 2)
• 3)

5) 1-metil-1-esil-ciclo pentene

Il ciclo pentene ha legati in posizione 1 un metile e

si considera come catena principale

il gruppo più importante.

in questo caso l'alchene

ciclico

6) 3-esene > cis 3-esene > (Z) 3-esene

Per definire l'isomeria devo dare la priorità al gruppo più pesanti in questo caso

gruppi più anno periodico

rispetto agli H

Quando i gruppi a priorità maggiore

stanno dalla stessa parte la

molecola è detta cis o (Z)

7) trans 3-esene o (E) 3-esene

1. 1-etil-2 metil-cicloesene
2. 3 etil-4 metil-ciclopentene
3. 4 etil-5 metil-cicloesene
4. 4 (2 metil butil)-1 nonino
5. 5 butil-2,4 dimetil-6 dodecino
6. 3 propil-1,4 nonadiino

Indica la presenza dei 2 tripli legami.

Esercizi

1. 4-isobutil-7-nonen-1-ino
2. 5-sec-butil-3,9-dodecadien-6-ino
3. 4-ciclopentil-2-decen-5-ino
4. 3-ciclobutil-5-esil-1-otten-7-ino