Schemi sugli idrocarburi alifatici (alcani, alcheni, alchini)

GLI IDROCARBURI

contengono C e H

• ALIFATICI
  • ALCANI CnH_2n+2 "idrocarburi saturi"
  • ALCHENI CnH_2n
  • ALCHINI CnH_2n-2
  • CICLOALCANI CnH_2n
• AROMATICI
  • capostipite: BENZENE

C₆H₆

CnH_2n + ₊H₂ → CnH_2n+2 alcano

e' l'ALCHENE presenta 1 grado di insaturazione

CnH_2n-2 + ₊H₂ → CnH_2n alchene + ₊H₂ → CnH_2n+2 alcano

₊₂H₂

e' l'ALCHINO presenta 2 gradi di insaturazione

ALCANI . PARAFFINE

• tutti i C sono sp³ (= solo legami σ)

CnH_2n+2

• n = 1 CH₄ metano
• n = 2 C₂H₆ etano
• n = 3 C₃H₈ propano
• n = 4 C₄H₁₀ butano

pentano, esano, eptano, ottano, nonano, decano ...

Desinenza = appartenenza ad un gruppo funzionaleRadice = numero di C

ISOMERI

(stessa formula bruta)

CH₃-O-CH₃etere dimetilicoC₂H₆O

CH₃CH₂OHetano_lC₂H₆O

Sono ISOMERI

ISOMERI

di STRUTTURA o COSTITUZIONALISTEREOISOMERI

di STRUTTURA : #struttura

C₄H₁₀

CH₃CH₂CH₂CH₃ n-butano

CH₃|CH|CH₃ isobutano

C₅H₁₂

CH₃CH₂CH₂CH₂CH₃ n-pentano

CH₃-CH-CH₂CH₃ | CH₃ iso pentano

CH₃|CH₂-CH|CH₃neopentano

STEREOISOMERI

• struttura
• disposizione spaziale

CONFIGURAZIONALI

• CONFORMAZIONALI

  (o ROTAMERI)
  • Rotazione attorno ad un legame C-C semplice

(non si perturba la nuvola elettronica del legame σ)

Analisi conformazionale dell'ETANO:

(proiezioni di Newman)

forma ECLISSATA

forma SFALSATA

Più vicini sono i legami C-H, più repulsione viene a crearsi

energia alta (meno stabile)

Analisi conformazionale del BUTANO:

1. forma ECLISSATA ad alta energia
2. forma SFALSATA "GAUCHE"
3. forma ECLISSATA a minor energia
4. forma SFALSATA più stabile "ANTI"

• ALOGENURI ALCHILICI:

sono solventi organici non infiammabili

il meccanismo di alogenazione è l'ipotesi più attendibile in accordo con tutti i dati sperimentali noti.

Dati Sperimentali

1. Le alogenazioni avvengono al buio a T elevate (300-600 °C) oppure avvengono a T amb in presenza di luce UV.
2. Dopo aver fornito le condizioni al punto 1, la reazione procede per molti cicli con un andamento a catena.
3. Si isolano tra i prodotti alcani superiori.
4. Se è presente O₂ questo inibisce la reazione.
5. La reazione avviene con Cl₂ oppure Br₂, mentre con F₂ ha un andamento esplosivo e con I₂ risulta troppo lenta.

- Meccanismo per la clorurazione del metano

1. Iniziazione (fase endotermica)

Cl-Cl → 2 Cl•

fornisce energia per scindere in modo omolitico il legame σ

Reazione radicalica molecola con un e⁻ spaiato, l'atomo non ha l'ottetto e cerca di raggiungerlo.

Propagazione

• - Addizione

Cl• + H₃C-H → H-Cl + H₂C•

Radicale metilico

• - Transfer

H-C• + Cl₂ → H-C-Cl + Cl•

inizia una nuova propagazione

Terminazione

Cl• + Cl• → Cl₂

H₃C• + Cl• → H₃C-Cl

H₃C• + •CH₃ → CH₃-CH₃

etano (alcano superiore)

Se l'ipotesi forma Cl₂ → 2 Cl•

Cl• + CH₄ → •CH₃ + HCl

•CH₃ + Cl₂ → CH₃Cl

con una propagazione si consuma tutta l'iniziazione

1. CIS e TRANS: STEREOISOMERI CONFIGURAZIONALI

• CIS-1,2-dicloropropano
  • dalla stessa parte
• TRANS-1,2-dicloropropano
  • da parti opposte

NON INTERVERGONO: per passare da una forma all’altra bisogna rompere e creare un nuovo legame

L'isomero cis è generalmente meno stabile del trans a causa della repulsione tra i metili.

SCALA di STABILITA' degli ALCHENI

Alcheni tetrasostituiti > Alcheni trisostituiti > Alcheni disostituiti > Alcheni monosostituiti

IDROALOGENAZIONE

aggiunta di Acidi Alogenidrici (HX => HCl, HBr, HI)

clorometano o cloruro di etile

Reazione IONICA: MECCANISMO BISTADIO

1. STADIO LENTO

carbocatione, intermedio di reazione

1. STADIO VELOCE

stato di transizione #1 * _Eat1

#2 _Eat2 Stadio determinante per l'intera cinetica

reazione esotermica coordinata di reazione

MECCANISMO di REAZIONE: CIS

1^o stadio (lento)

IONE BROMONIO intermedio di reazione

2^o stadio (veloce)

• a
• b

COPPIA di ENANTIOMERI

MECCANISMO di REAZIONE: TRANS

1^o stadio (lento)

2^o stadio (veloce)

• a
• b

COMPOSTO MESO

scambio R - S

Piano di simmetria

Diolo vicinale

Diolo geminale

Prodotto trans

Addizione ANTI COMPLANARE

1. OSSIDRILAZIONE

1. KMnO₄ pH ≠ 7 0°C
2. H₂O

1. OsO₄ (tetroassido di osmio)
2. H₂S

Cis

Addizione SIN COMPLANARE

ALOGENAZIONE

Br₂

trans

IDRATAZIONE

H₂SO₄ HgSO₄

ALCOL VINILICO (prodotto atteso)

TAUTOMERIA CHETO - ENOLICA equilibrio tra isomeri di struttura

aldeide acetica 99.9% "CHETO" (= chetone o aldeide)

ESEMPIO

H₂SO₄ HgSO₄

CHETONE (acetone)

RIDUZIONE

gli alchini sono molto reattivi e tendono al massimo grado di riduzione (alcano)

H₂ Pt H₂ Pt

Per alchini NON TERMINALI (= eutrale) posso addizionare solo 1 molecola di idrogeno.

H₂

CIS - 2 - butene addizione SIN di H₂