Alkeny, polyeny a cykloalkeny

Alkeny
- jsou nenasycené uhlovodíky s jednou dvojnou vazbou v řetězci
- tvoří homologickou řadu s obecným vzorcem $C_nH_{2n}$
Polyeny
- jsou nenasycné uhlovodíky se dvěma nebo více dvojnými vazbami
- Uspořádání dvojných vazeb
  - kumulované
    - vedle sebe
    - např.: buta-1,2-dien
  - izolované
    - alespoň dvě jednoduché vazby mezi dvojnými vazbami
    - např.: hexa-1,4-dien
  - konjugované
    - střídání dvojné a jednoduché vazby
    - např.: buta-1,3-dien
Cykloalkeny
- jsou cyklické nenasycené uhlovodíky s jednou nebo více dvojnými vazbami

Nomenklatura

Nomenklatura alkenů

Tvorba názvu

určíme hlavní řetězec
- tento řetězec musí obsahovat dvojnou vazbu
- hledáme zároveň ten nejdelší
- např.:
  - 7 uhlíků - heptan
očíslueme řetěz
- dvojná vazba musí mít co nejnižsí lokant
- např.:
  - číslujeme zleva
utvoříme název
- přidáme suffix -en
- lokant násobné vazby píšeme přímo před suffix
- např.:
  - 5-propylhept-3-en

Tvorba vzorce

obdobně jako u alkanů

Nomeklatura polyenů

Tvorba názvu

obdobně jako u jednoduchých alkenů
k suffixu -en se přidává násobná předpona podle počtu dvojných vazeb
např.:
- $CH_2=C=CH-CH=CH_2$ - penta-1,2,4-trien

Tvorba vzorce

obdobně jako u jednoduchých alkenů

Nomenklatura cykloalkenů

je obdobná nomenklatuře cyklalkanů s pravidly pro nomenklaturu jednoduchých alkenů a polyenů
např.:

- cyklopenten

- cyklookta-1,2,4,6-tetraen

Fyzikální vlastnosti alkenů a cykloalkenů

stejné jako u alkanů
větší počet konjugovaných vazeb způsobuje zbarvení

Chemické vlastnosti alkenů a cykloalkenů

jsou reaktivnější než alkany

Dvojná vazba

ovlivňuje reaktivitu
atomy uhlíku mají hybridizaci $sp^2$
tvoří ji elektrony vazby $\sigma$ a elektrony vazby $\pi$
- $\sigma$ elektrony jsou na spojnici jader a tvoří pevnou vazbu
- $\pi$ elektrony tvoří elektronový oblak nad a pod spojnici jader
  - jsou snadněji polarozovatelné
  - snáze se štěpí

Reakce alkenů

Adiční reakce

Elektrofilní adice

Markovnikovo pravidlo

Elektronegativní část činidla se váže na ten atom uhlíku dvojné vazby, které nese méně vodíkových atomů.
Hydrohalogenace
- adice halogenovodíku
- vzniká halogenalkan
- $R-CH=CH_2+H-X\longrightarrow{R-CH(X)-CH_3}$
Hydratace
- adice vody
- vzniká alkohol
- $R-CH=CH_2+H-OH\longrightarrow{R-CH(OH)-CH_3}$
Halogenace
- adice halogenu
- při přiblížení k $\pi$ vazbě se vazba $X-X$ heterolyticky štěpí a vznikají ionty
- vzniká dihalogenalkan
- $R-CH=CH_2+X_2\longrightarrow{R-CH(X)-CH_2X}$
- může probíhat i radikálově iniciací UV zářením

Radikálová adice

při iniciaci se činidlo ($AB$) štěpí na dva radikály působením externího vlivu
- $A-B\longrightarrow{A\cdot}+B\cdot$
při propagaci dochází k napadení substrátu radikálem v místě dvojné vazby
- vzniká substrátový radikál
- $R_2-C=C-R_2+A\cdot\longrightarrow{R_2AC-C\cdot-{R_2}}$
při terminace substrátová radikál atakuje molekulu činidla
- vzniká tak nový uhlovodík a činidlo se částečně obnoví
- $R_2AC-C\cdot-R_2+A-B\longrightarrow{R_2AC-CBR_2}+A\cdot$
- $A\cdot+B\cdot\longrightarrow{A-B}$
Katalytická hydrogenace
- nesnáze probíhá u dvojných vazeb na konci řetězce
- vzniká alkan
- $R-CH=CH_2+H_2\stackrel{Ni/Pt}{\longrightarrow}R-CH_2-CH_3$

Oxidace roztokem $KMnO_4$

používá se k důkazu násobných vazeb
- fialový roztok se odbarví
vznikají buď dvojsytné alkoholy nebo karboxylové kyseliny
$R-CH=CH_2\stackrel{KMnO_4}{\longrightarrow}R-CH(OH)-CH_2OH\ R-CH=CH_2\stackrel{KMnO_4}{\longrightarrow}R'-COOH+CH_3-COOH$

Polymerizace

vznikají polymery - plasty
používají se v lékařství na hadičky, trubičky, injekční stříkačky, umělé cévy apod.
např.: polyethen
- $n\ CH_2=CH_2\longrightarrow{-[CH_2-CH_2]_n-}$

Substituční reakce

probíhají jen za vysokých teplot
subtituce je radikálová

Izomerace alkenů

probíhá za katalytického působení silných kyselin
dochází k přesunu dovjné vazby nebo přestavbě řetězce

Chemické vlastnosti polyenů

s kumolovanými a izolovanými vazbami se chovají stejně jako jednodušší alkeny
- kumulované polyeny jsou málo stabilní a často se přesmykem přeměňují na alkyny

Chemické vlastnosti polyenů s konjugovanými dvojnými vazbami

Delokalizace $\pi$-elektronů

atomy uhlíku mají všechny hybridizaci $sp^2$
hybridizované orbitaly leží všechny v jedné rovině a navzájem spolu interagují
$\pi$-elektrony se volně pohybují

Stabilizace resonancí

způsobuje větší než očekávanou stabilitu
lze rozeznat mnoho mezomerních struktur
žádný rozeznatelný rezonanční stav molekuly nezachycuje přesný stav molekuly

Reakce

Adice
- probíhá dvěma způsoby
- 1,2-adice
  - $R-CH_2=CH-CH=CH_2+X_2\longrightarrow{R-CH_2=CH-CH(X)-CH_2(X)}$
- 1,4-adice
  - $R-CH=CH-CH=CH_2+X_2\longrightarrow{R-CH(X)-CH=CH-CH_2(X)}$
Polymerizace
- může probíhat radikálovým nebo elektrofilním mechanismem
- je důležitá pro výrobu důležitách plastů

Výroba

je založena na eliminačních reakcích
dochází k odštěpení substituentů na dvou sousedních atomech uhlíku

Dehydrogenace

z nasycených uhlovodíků
jako katalyzátor se používá směs oxidů hlinitého a chromitého
teplota reakce se pohybuje v rozmezí 500 - 1000 °C

Dehydratace

z alkoholů
s alkoholem zreaguje kyselina sírová za vzniku kyseliny alkylsírové a vody
termickým rozkladem kyseliny alkylsírové vzniká zpátky kyselina sírová a alken

Dehydrohalogenace

z alkylhalogenidu
a alkoholickým roztokem alkalického hydroxidu zreaguje alkalhalogenid za odštěpení molekuly halogenovodíku
vzniká sůl halogenovodíkové kyseliny a alkalického hydroxidu

Zástupci

Ethen

$CH_2=CH_2$, ethylen
je to bezbarví plyn
získává se při zpracování ropy
jeho směs se vzduchem je výbušná
vyrábí se z něj mnoho dalších organických sloučenin

Propen

$CH_3-CH=CH_2$, propylen
je jedním z produktů při zpracování ropy
používá se pro výrobu polymeru

Buten

má čtyři izomery:
- but-1-en
- cis-but-2-en
- trans-but-2-en
- 2-methylpropen
  - slouží jako surovina pro výrobu leteckého benzínu
buteny se používají k výrobě syntetického kaučuku

Isopren

2-methylbuta-1,3-dien
je základní složkou přírodního kaučuku
je základní složkou přírodního kaučuku o kaučuku

Isopren

2-methylbuta-1,3-dien
je základní složkou přírodního kaučuku
je základní složkou přírodního kaučuku