Chimica Organica: Alcheni e Alchini

Carbonio in C=C

Numero atomico: 6

IV gruppo

II periodo

Configurazione elettronica:

2 2 2

1s 2s 2p

4 elettroni di valenza

(elettroni del guscio più esterno)

Legami C=C

Ogni atomo di C è legato a 3 gruppi

2

ALCHENI: ibridazione sp del carbonio in C=C

Orbitali ibridi (Pauling)

3 dei quattro orbitali atomici del guscio di valenza (un orbitale s, due orbitali p)

combinati per dare tre orbitali ibridi

2

3 orbitali ibridi identici tra loro sp

2

orbitale sp due lobi di dimensione diversa

2

Ciascun orbitale sp contiene un elettrone di valenza

2

energia 2s < energia sp < energia 2p

I tre orbitali ibridi si trovano su un piano

2

angolo formato da orbitali sp : 120°

Orbitali diretti verso i vertici di triangolo equilatero; C al centro (il lobo di dimensioni inferiori di ciascun orbitale

2

ibrido sp non è visibile in questa figura ma è

repulsione elettronica minimizzata ovviamente presente)

L’altro elettrone di valenza si trova in orbitale non ibridato p,

2

perpendicolare al piano in cui si trovano orbitali ibridi sp

dopo ibridazione

dopo ibridazione p

2p 2

sp p

2p

E 2

sp

E 2s

2s Ibridazione sp 2

2

Doppio legame tra due C ibridati sp : 2

allineamento di due atomi C ibridati sp con orbitali p non ibridati paralleli

Legame C=C s

formazione di legame 2

mediante sovrapposizione coassiale di due orbitali ibridi sp

(uno per ogni atomo di carbonio)

p

formazione di un legame

mediante sovrapposizione laterale dei due orbitali atomici non ibridi p

(uno per ogni atomo di carbonio)

Rotazione attorno a legame doppio è impedita:

p

porterebbe a rottura di legame

(elimino sovrapposizione laterale tra i due orbitali p non ibridati)

Carbonio in C=C ibridazione sp 2

ETILENE 2

Doppio legame tra due C ibridati sp : geometria trigonale planare

2

allineamento di due atomi C ibridati sp con orbitali p non ibridati paralleli

Legame C=C s

formazione di legame 2

mediante sovrapposizione coassiale di due orbitali ibridi sp

(uno per ogni atomo di carbonio)

p

formazione di un legame

mediante sovrapposizione laterale dei due orbitali atomici p non ibridati

(uno per ogni atomo di carbonio)

s

Quattro legami C-H 2

Ciascuno dato da sovrapposizione tra orbitale ibrido sp di carbonio (due per ciascun carbonio)

ed orbitale 1s di idrogeno

6 atomi sono tutti sullo stesso piano 

Carbonio in C C ibridazione sp

Numero atomico: 6

IV gruppo

II periodo

Configurazione elettronica:

2 2 2

1s 2s 2p

4 elettroni di valenza

(elettroni del guscio più esterno)



Legami C C

Ogni atomo di C è legato a 2 gruppi



Carbonio in C C ibridazione sp

Orbitali ibridi (Pauling)

2 dei quattro orbitali atomici del guscio di valenza (un orbitale s, un orbitale p)

combinati per dare 2 orbitali ibridi

2 orbitali ibridi identici tra loro sp

orbitali sp due lobi di dimensione diversa

Ciascun orbitale sp contiene un elettrone di valenza

energia 2s < energia sp < energia 2p

Angolo formato da orbitali sp : 180°

Arrangiamento lineare

repulsione elettronica minimizzata

Gli altri 2 elettroni di valenza si trovano in 2 distinti orbitali atomici p non ibridati

perpendicolari tra di loro e perpendicolari agli orbitali ibridi sp

dopo ibridazione

dopo ibridazione p

2p p

2p sp

sp

E

E 2s

2s 

Carbonio in C C ibridazione sp

Triplo legame tra due C ibridati sp geometria lineare:

allineamento di due atomi C ibridati sp con orbitali p non ibridati paralleli a due a due



Legame C C s

formazione di un legame

mediante sovrapposizione coassiale di due orbitali ibridi sp

(uno per ogni atomo di carbonio)

p

formazione di 2 legami perpendicolari tra di loro

mediante sovrapposizione laterale

di 4 orbitali atomici p non ibridi

a due a due paralleli tra di loro

(due per ogni atomo di carbonio) 

Carbonio in C C ibridazione sp

ACETILENE

Triplo legame tra due C ibridati sp: geometria lineare

allineamento di due atomi C ibridati sp



Legame C C

s

legame

mediante sovrapposizione coassiale di due orbitali ibridi sp

(uno per ogni atomo di carbonio)

p

2 legami

mediante sovrapposizione laterale di quattro orbitali non ibridi p

(due per ogni atomo di carbonio)

s

Legami C-H

Ciascuno dato da sovrapposizione tra orbitale ibrido sp di carbonio

ed orbitale 1s di idrogeno

IDROCARBURI INSATURI: ALCHENI e ALCHINI

ALCHENI: idrocarburi insaturi contenenti uno o più doppi legami C=C

formula generale valida per alcheni aciclici, lineari o ramificati

C H

n 2n contenenti un solo doppio legame C=C

           

ALCHINI: idrocarburi insaturi contenenti uno o più tripli legami CC

formula generale valida per alchini aciclici, lineari o ramificati

C H

n 2n-2 contenenti un solo triplo legame CC

ALCHENI ALCHINI Nomenclatura

Doppi legami C=C

Desinenza –ene

La radice del nome indica il n° di atomi di carbonio

Es.

CH =CH etene (nome comune: etilene)

2 2

CH =CHCH propene (nome comune: propilene )

2 3

In presenza di più di un doppio legame:

–diene –triene

           

Tripli legami CC

Desinenza –ino

La radice del nome indica il n° di atomi di carbonio

Es.

CHCH etino (nome comune: acetilene)

CHCCH propino

3

In presenza di più di un triplo legame:

–diino –triino

ALCHENI ALCHINI Nomenclatura

Se sono presenti contemporaneamente

un doppio ed un triplo legame

Desinenza –enino

           

Si sceglie la catena più lunga che contiene entrambi gli atomi

del doppio o del triplo legame

C C C C C C C C

C C

C C

butene "pentene" NON è corretta!

Numerazione della catena inizia dall’estremità più vicina al legame multiplo,

per assegnare numero di posizione più basso possibile

ad atomi di carbonio di legami multipli

5 4 3 2 1

1 2 3 4 5

C C C C C C C C C C

NON è corretta!

ALCHENI ALCHINI Nomenclatura

Se il legame multiplo è equidistante da due estremità:

la numerazione inizia dall’estremità

più vicina al primo punto di ramificazione

1 2 3 4 4 3 2 1

C C C C C C C C

C C

NON è corretta!

Per indicare la posizione del legame multiplo:

si fa riferimento all’atomo di carbonio di questo legame che ha il numero più basso

1 2 3 4

CH CH CH CH

2 2 3

1-butene (NON 2-butene!)

Se ho più legami multipli:

la numerazione inizia dall’estremità

più vicina al legame multiplo che viene per primo

5 4 3 2 1

1 2 3 4 5

C C C C C C C C C C

NON è corretta!

ALCHENI ALCHINI Nomenclatura

Se un doppio legame ed uno triplo sono equidistanti da estremità della catena:

si assegna numerazione più bassa al doppio legame

           

Idrocarburi ciclici:

si numera l’anello a partire da atomo di carbonio che fa parte di legame multiplo

si prosegue passando attraverso l’atomo di carbonio legato al primo

tramite il legame multiplo

ciclopentene 3-metilciclopentene

ciclopentene 3-metilciclopentene

1,4-cicloesadiene 1,3-cicloesadiene

1,4-cicloesadiene 1,3-cicloesadiene

ALCHENI Isomeria cis /trans

Alcheni in cui ad entrambi gli atomi di carbonio del doppio legame

sono legati due atomi o gruppi differenti esistono sotto forma di

2 isomeri diversi

Isomeria cis / trans negli alcheni

è conseguenza della rotazione impedita attorno al doppio legame C=C

Isomeri CIS e TRANS

Stessa formula molecolare, stessa sequenza nel legame tra gli atomi,

differiscono nella disposizione degli atomi nello spazio

Stereoisomeri configurazionali

Sono 2 composti diversi con proprietà chimiche e fisiche diverse

Stereoisomeri non interconvertibili a T ambiente

H H H Cl

Es C C C C

Cl Cl Cl H

cis-1,2-dicloroetene trans-1,2-dicloroetene

p.e. 60 °C p.e. 47 °C

p.f. -80 °C p.f. -50 °C

Isomero cis i due sostituenti uguali sono

dalla stessa parte rispetto al doppio legame

Isomero trans i due sostituenti uguali sono

da parti opposte rispetto al doppio legame

ALCHENI Isomeria cis /trans

In composti non ciclici, l’isomero trans è più stabile dell’isomero cis

(nell’isomero cis ho maggiori tensioni da interazioni di non legame)

strutture cicliche : necessarie altre considerazioni

trans-cicloottene

Isomero trans è in questo caso 9 kcal/mol meno stabile di isomero cis,

a causa di tensioni angolari

           

H H

H H H3C H

H3C H

C C

C C C C

C C

H3

C CH

H3C CH3 H CH3

H CH 3

3

cis-2-butene trans-2-butene

cis-2-butene trans-2-butene

p.e. 3.7 °C p.e. 0.3 °C

p.e. 3.7 °C p.e. 0.3 °C

p.f. -139 °C p.f. -106 °C

p.f. -139 °C p.f. -106 °C

ALCHENI Isomeria cis /trans

Stereoisomeri configurazionali

Sono 2 composti diversi, separabili per es. mediante d