Αλκάνια. κορεσμένοι υδρογονάνθρακες. αποτελούνται μόνο από C και H συνδεδεμένα με απλούς δεσμούς. έχουν το γενικό τύπο: C n H 2n+2 (γραμμικά αλκάνια)

Transcript

1 Υδρογονάνθρακες

2

3 Αλκάνια Alkanes

4 Αλκάνια κορεσμένοι υδρογονάνθρακες αποτελούνται μόνο από C και H συνδεδεμένα με απλούς δεσμούς έχουν το γενικό τύπο: C n H 2n+2 (γραμμικά αλκάνια)

5 Αλκάνια Φυσικές ιδιότητες Εξάρτηση των φυσικών ιδιοτήτων από το μοριακό βάρος Αύξηση με το μοριακό βάρος Μείωση με διακλαδώσεις Εξήγηση : Διαμοριακές δυνάμεις Van der Waals

6 Αλκάνια Φυσικές ιδιότητες Αλκανίων ευθείας αλυσίδας

7 Αλκάνια Ισομέρεια Δομής

8 Αλκάνια Ισομέρεια Διαμόρφωσης

9 Αλκάνια

10 Παρασκευή αλκανίων Υδρογόνωση αλκενίων Υδρογόνωση αλκινίων Αναγωγή αλκυλαλογονιδίων Υδρόλυση ενώσεων Grignard Αντίδραση Wurtz Αντίδραση Corey-House

11 Υδρογόνωση αλκενίων Υδρογόνωση αλκινίων R R C C R' R' H 2 /Pt R R CH CH R' R' R C C R' H 2 /Pt R H C H C R' H H

12 Αναγωγή αλκυλαλογονιδίων Αναγωγή αλκυλαλογονιδίων με lithium aluminum hydride Αναγωγή αλκυλαλογονιδίων με Zn και οξύ

13 Υδρόλυση ενώσεων Grignard

14 Αντίδραση Wurtz

15 Αντίδραση Corey-House R X Li R Li + LiX 2 R Li CuX R R Cu Li an organocuprate (Gilman reagent) + LiX R R Cu Li + R' X R R' + R Cu + LiX

16 Χημικές ιδιότητες αλκανίων Καύση Τέλεια καύση C n H 2n+2 + (3n+1)/2 O 2 (n+1)h 2 O + nco 2 Ατελής καύση C n H 2n+2 + nο 2 (n+1)h 2 O + nco ΔH<0 ΔH<0 Παράδειγμα: CH 4 + 2O 2 CO 2 + 2H 2 O ΔΗ= -213 kcal/mol C 2 H 6 + 7/2O 2 2CO 2 + 3H 2 O ΔΗ= -369 kcal/mol Αν n ο αριθμός των ατόμων C του αλκανίου, η θερμότητα που εκλύεται κατά την καύση είναι ΔH=-(157n+55) kcal/mol * 650 kj/mol ανά ομάδα -CH 2 -

17 Χημικές ιδιότητες αλκανίων

18 Χημικές ιδιότητες αλκανίων Αλογόνωση μέσω ελευθέρων ριζών (φωτοχημική αλογόνωση) Αντίδραση με Br 2 ή Cl 2 σε υψηλές θερμοκρασίες ή παρουσία υπεριώδους ακτινοβολίας αλκυλαλογονίδια. Σχετική σειρά δραστικότητας: τριτοταγής > δευτεροταγής > πρωτοταγής > μεθυλ-. Δραστικότητα αλογόνων F 2 > Cl 2 > Br 2 > I 2 Εργαστηριακά ενδιαφέρουσες είναι μόνο η χλωρίωση και η βρωμίωση. Η βρωμίωση είναι εκλεκτική για τον υδρογονάνθρακα, που δίνει την πιο σταθερή ρίζα. Η χλωρίωση είναι λιγότερο εκλεκτική. Η αλογόνωση γίνεται μέσω μηχανισμού ελευθέρων ριζών.

19 Χημικές ιδιότητες αλκανίων Καταστροφή του στρώματος όζοντος Χλωροφθοριωμένοι υδρογονάνθρακες, CFCs CCl 2 F 2 CClF 2. + Cl. Cl. + O 3 => ClO. + O 2 ClO. + O 3 => Cl. + 2O 2

20 Κυκλοαλκάνια (Ναφθένια)

21 Κυκλοαλκάνια (Ναφθένια) C n H 2n, n 3 κυκλοπροπάνιο κυκλοβουτάνιο κυκλοπεντάνιο

22 Κυκλοαλκάνια

23 Αλκένια ή ολεφίνες

24 Αλκένια ή ολεφίνες Χαρακτηριστική ομάδα: διπλός δεσμός Γενικός τύπος: C ν H 2ν, ν 2 Αιθένιο ή αιθυλένιο Προπένιο ή προπυλένιο Βουτένιο

25 Αλκένια ή ολεφίνες

26 Γεωμετρική Ισομέρεια

27 Αλκένια ή ολεφίνες E & Z ισομερή Τα Ε και Ζ ισομερή είναι η προτιμώμενη μέθοδος κατά IUPAC περιγραφής της απόλυτης στερεοχημείας των διπλών δεσμών στην οργανική χημεία. Είναι μια επέκταση της cis / trans ισομέρειας (η οποία περιγράφει μόνο σχετική στερεοχημεία), η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να περιγράψει διπλούς δεσμούς που έχουν τρεις ή τέσσερις υποκαταστάτες. Ζ- ισομερές Ε- ισομερές Το άτομο με το μεγαλύτερο ατομικό αριθμό παίρνει τη μεγαλύτερη προτεραιότητα. E (from entgegen, the German word for "opposite") Z (from zusammen, the German word for "together")

28 Αλκένια ή ολεφίνες (E)-But-2-ene (Z)-But-2-ene (E)- form (Ζ)- form Στην περίπτωση ίδιου ατομικού αριθμού, υψηλότερη προτεραιότητα παίρνει το άτομο με τη μεγαλύτερη ατομική μάζα.

29 Αφυδραλογόνωση αλκυλαλογονιδίων Αλκένια Μέθοδοι παρασκευής

30 Α. Αφυδραλογόνωση αλκυλαλογονιδίων 2-chloropropane Αλκένια Μέθοδοι παρασκευής ΚΟΗ προπένιο Κανόνας Saytzeff Το κύριο προϊόν της απόσπασης θα είναι το περισσότερο υποκατεστημένο αλκένιο. Κατά την απόσπαση ΗΧ, το Η αποσπάται από το γειτονικό C που έχει τα λιγότερα Η. 1-βουτένιο 2-βρωμοβουτάνιο 2-βουτένιο (κύριο προϊόν)

31 Αλκένια Μέθοδοι παρασκευής Ο C έχει τα περισότερα Η Ο C έχει τα λιγότερα Η (κύριο προϊόν) 2-μεθυλο-2-πεντένιο 2-μεθυλο-3-χλωρο πεντάνιο 4-μεθυλο-2-πεντένιο

32 Αλκένια Μέθοδοι παρασκευής Β. Αφυδάτωση αλκοολών Ισχύει ο κανόνας Saytzeff 1- βουτένιο 2- βουτανόλη (κύριο προϊόν) 2- βουτένιο

33 Αλκένια Μέθοδοι παρασκευής Γ. Απόσπαση αλογόνου από 1,2 διαλογονίδια Δ. Καταλυτική υδρογόνωση αλκυνίων

34 Αλκένια Ιδιότητες Υδροξυλίωση Προσθήκη υδραλογόνου Προσθήκη νερού Οζονόλυση Καταλυτική υδρογόνωση Προσθήκη αλογόνου

35 Αλκένια Ιδιότητες Καταλυτική υδρογόνωση (υπό πίεση και σε θ~200 0 C) CH 2 =CH 2 + H 2 CH 3 -CH 3 Παρασκευή μαργαρινών Η 2 καταλύτης

36 Αλκένια Ιδιότητες Προσθήκη αλογόνου CH 2 =CH 2 + Br 2 BrCH 2 -CH 2 Br Αριθμός ιωδίου : μέτρο του κορεσμού μιας λιπαρής ουσίας. Δείκτης ποιότητας λιπαρής ουσίας. Δείκτης νοθείας φυτικών λιπών με ζωϊκά ή συνθετικά λίπη.

37 Αλκένια Ιδιότητες Προσθήκη υδραλογόνου Kανόνας Markovnikov: κατά την προσθήκη ΗΧ σε διπλό δεσμό, το Η προστίθεται στον άνθρακα του διπλού δεσμού που έχει τα περισσότερα Η. CH 3 -CH=CH 2 + HBr CH 3 -CHBr-CH 2 -H προσθήκη κατά Markovnikov

38 Αλκένια Ιδιότητες Οζονόλυση (οξειδωτική διάσπαση αλκενίων) R 1 -CH=CH-R 2 + O 3 R 1 -CHO + R 2 -CHO + H 2 O παρασκευή καρβονυλικών ενώσεων Αν υπάρχει Η στους C του διπλού δεσμού αλδεύδες Αν δεν υπάρχει Η στους C του διπλού δεσμού κετόνες

39 Αλκύνια

40 Αλκύνια Χαρακτηριστική ομάδα: τριπλός δεσμός Γενικός τύπος: C ν H 2ν-2, ν 2 Αιθίνιο ή ακετυλένιο Προπίνιο ή μεθυλακετυλένιο 1-βουτίνιο 2-βουτίνιο

41 Αλκύνια Μέθοδοι παρασκευής Γ. Απόσπαση υδραλογόνου από 1,2 διαλογονίδια ΚΟΗ

42 Σύνθεση αλκυνίων R C CH Na R C C Na + Terminal Alkyne + H 2 R C C Na + + R'CH 2 X R C C CH 2 R' + NaX Methyl or Primary Alkyl Halide

43 Αλκύνια Ιδιότητες Καταλυτική υδρογόνωση xs H 2 Pt CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 H 3 C C C CH 3 H 2 /Pd/BaSO 4 Quinoline (Lindlar's Catalyst) H 3 C H C C CH 3 H Na NH 3 (liq) H 3 C H C C H CH 3

44 Αλκύνια Ιδιότητες Προσθήκη αλογόνου C C an alkyne X X X 2 C C carbon tetrachloride X X a vicinal tetrahalide

45 Αλκύνια Ιδιότητες Προσθήκη υδραλογόνου Kανόνας Markovnikov: κατά την προσθήκη ΗΧ σε διπλό δεσμό, το Η προστίθεται στον άνθρακα του διπλού δεσμού που έχει τα περισσότερα Η. προσθήκη κατά Markovnikov

46 Αλκύνια Ιδιότητες Προσθήκη νερού H 3 C C C H H 2O/H 2 SO 4 HgSO 4 H 3 C C O CH 3 H 3 C C C H H 3 C C C H O H H + H 3 C C C H + a vinyl cation enol H H H 3 C H 2 O H H + H 3 C C C H OH an enol C O ketone CH 3

47 Αλκύνια Ιδιότητες Υδροβορίωση RC CH + (C 5 H 11 ) 2 B-H > [ RCH=CH-B(C 5 H 11 ) 2 ] βοράνιο NaOH [ RCH=CH-B(C 5 H 11 ) 2 ] + H 2 O 2 > [ RCH=CH-OH ] > RCH 2 -CH=O ενόλη κετόνη

48