Kemija

Comments

Transcription

Kemija
Kreking je cepitev daljših verig alkanov v krajše alkane, alkene in cikloalkane.
H-C-C-C-C-C-H
Nastane:
1) C=C
2) C-C
3) C-C
+
+
+
C-C-C
C=C-C
Produkti krekinga so (ravno tako, kot pri radikalski substituciji) zmesi alkanov, alkenov ter cikloalkanov.
Alkeni
1) Alkeni so ogljikovodiki z vsaj dvema sp2 C atomoma ali vsaj eno dvojno vezjo. Splošna formula (tistih z eno dvojno
vezjo) CnH2n. Za vsako nadaljnjo dvojno vez odštejemo dva vodika.
2) Glede na položaj dvojnih vezi ločimo
a) izloirane
//\/\/\//
b) konjugirane
//\//\//
c) komulirane
//\\/\/\
3) Viri in temperatura tališča in vrelišča – enako, kot pri alkanih
a) viri – nafta, zemeljski plin
b) temperatura tališča in vrelišča naraščata z molsko maso
4) Pri alkenih dobimo geometrično izomerijo – različen položaj ob dvojni vezi. Pri alkanih je bila možna rotacija okoli
enojne vezi.
5) Alkeni imajo zaradi sp2 hibridizacije planarno strukturo, zato rotacija vezi C=C ni mogoča.
a) CIS OBLIKA (z-oblika)
b) TRANS OBLIKA (e-oblika)
H
H
H
X
C=C
C=C
X
X
X
H
CIS-1,2-DIKLOROETEN
z-1,2-dikloroeten
TRANS-1,2-DIKLOROETEN
e-1,2-dikloroeten
6) Alkeni so nenasičeni ogljikovodiki. Edino mesto v alkenih, kjer potekajo reakcije, je dvojna vez.
π vez je pravokotna na osnovno ravnino alkena in štrli iz ravnine. Ker jo sestavljajo e-, ima π vez negativen naboj,
na katerega pride pozitivno nabit delec ali elektrofil.
Vsaka od p orbital ima en e-, pri prekrivanju nastane π vez z negativnim nabojem. Na to mesto potem lahko
pridejo pozitivno nabiti delci ali elektrofili E+.
Hidrogeniranje (uvajanje vodika) alkenov
H
H
(H2/Pt)
HH
C=C

H-C-C-H
H
H
HH
Pt – platina, ki povzroči heterolitski razpad vodika. H-H  H+ + HHidrogenhalogeniranje (uvajanje vodikovega halogenida – HF, HCl, HBr, HI)
H
H
C=C
H
H
(+HF)

HF
H-C-C-H
HH
H-X  H+ + X-
H H
H-C-C=C
HH H
(+HX)

HHH
H-C-C-C-H
HXH
Markovnikovo pravilo: pri elektrofilni adiciji
se H veže na tisti C atom, ki ima (kot substrat)
že več H atomov.
H H
H-C-C=C
HH H
(+HX)

HHH
H-C-C-C-H
HHX
ZARADI MARKOVNIKOVEGA PRAVILA TA
PRODUKT NI MOGOČ!
»=-« (enako in pomišljaj) – to je TROJNA VEZ!
H-C=C-H
(+HX)

H
X
(+HX)

(Mark. pravilo)
C=C
H
H
HX
H-C-C-H
HX
Halogeniranje (uvajanje halogenov) alkenov in alkinov
H
H
C=C
H
H
(+Cl2)

Cl Cl
H-C-C-H
HH
Katerikoli alkin
R1-C=C-R2
(+Br2)

Br Br
C=C
R1 R2
(+Br2)

Br Br
R1-C-C-R2
Br Br
R= RADIKAL (H, CH3, CH2,….)
Reakcije s halogeni se uporabljajo tudi za dokazne reakcije nenasičenih vezi, saj se Br2, ki je rjav, pri reakciji razbarva
– prav tako I2
H
R-C-H
H
(+Cl/hν)

(-HCl)
H
R-C-Cl
H
Enako je z Bromom – le Cl in Br se zamenja.
Aromati
1) Aromati so benzen in njegovi derivati  spojine, ki so sorodne ali izhajajo iz benzena.
2) Beseda aromati prihaja iz »aromas« - dišati.
Benzen – na sredini mora biti krogec, kar pomeni prosto kroženje elektronov.
3) Če je na benzenov obroč vezan
a) OH  fenol ali hidroksibenzen
b) CH3  toluen ali metilbenzen
c) CHO  benzaldehid
d) COOH  benzojska kislina
e) SO3H  benzensulfonska kislina
f) Cl  klorobenzen
g) CH=CH2  etenilbenzen ali stiren
h) dva benzenova obroča skupaj – naftalen
i) trije benzenovi obroči skupaj (vodoravno)
– antracen
j) trije benzenovi obroči skupaj (tretji je
vezan samo na drugega) – fenantren
4) Pogoji, da je spojina aromat (izpolnjeni morajo biti vsi trije)
a) ciklična in planarna spojina (sp2, dvojna vez)
b) dvojne vezi morajo biti v konjugiranem položaju (menjavanje enojne in dvojne vezi)
c) število (π+n) elektronov mora biti 4*številu obročev + 2
i) π elektroni – elektroni v orbitalah bočnega prekrivanja pz orbital
ii) n elektroni – nevezni e- na N,O,S, ki pri tvorbi vezi ne sodelujejo
Priporočilo – vse kroge spremeni v dvojne vezi.
1) je cikličen in planaren (vsi C atomi so sp2)
2) je konjugiran (na sliki manjkajo »črtice/vezi« na vsaki drugi! – 3 črtice)
3) št. π e- = 6, število obročev =1
6=4*1+2=6
JE AROMAT!
1) cikličen in planaren
2) je konjugiran
3) št. π e-= 8, število obročev =1
8=4*1+2=9
TO NI ENAKO, NI AROMAT
pirol – šestkotnik, ki ima namesto enega ogljika »N-H«
1) je cikličen in planaren
2) je konjugiran
3) št. π e- = 4
št. n=?= zaradi svoje skupine ima 5 elektronov – s tremi se veže (dvakrat na sosednja ogljika,
enkrat pa na vodik) in ostane mu 1 prosti elektronski par, zato je to število = 2
4+2=4*1+2=8
JE AROMAT
pirolin – šestkotnik, ki ima namesto enega ogljika, samo dušik (N)
1) je cikličen in planaren
2) je konjugiran
3) št. π e- = 6
n=0! Dušik sicer ima prosti e- par, vendar ta ne sodeluje pri kroženju e- v obroču
št. obročev =1
6=4*1+2=6
JE AROMAT
Reaktivnost aromatov
1) Glede na to, da so v benzenu prisotne dvojne vezi, bi lahko pričakovali podobno reaktivnost kot pri alkanih,
vendar…
2) Položaja e- (ali položaja dvojne vezi) ne moremo določiti, saj se e- nahaja v elektronskem oblaku pod in nad
ravnino. Posledica je, da so aromati veliko manj reaktivni, kot alkeni. Zato tudi ne moremo dvojne vezi dokazati z
bromovico ali jodovico.
vsi atomi so v 1 ravnini, nad in pod njo krožijo π elektroni. (kot torta, k uma najprej testo,smetano pa spet testu –
testu so π elektroni, smetana pa ogljiki in vodiki)
3) Elektroni so negativno nabiti, zato lahko na to mesto pride pozitivno nabit delec ali elektrofil. Posledica so
elektrofilne reakcije.
H
HE
E
+
(+E )

+H+

Ker v reakcijo najprej vstopi E+, gre za elektrofilno reakcijo, H pa se zamenja z E+, kar pomeni substitucija
Elektrofilna substitucija na aromatih
1) Halogeniranje (uvajanje halogenov)
(+Br2 +I2)
 NE POTEČE
Bromovica in jodovica sta bila reagenta za dokaz dvojnih vezi,
pri čemer sta se oba, če so bile prisotne dvojne vezi, razbarvala.
Vendar so bili elektroni v π vezeh alkanov zelo izpostavljeni in
posledično zelo reaktivni. Pri benzenu pa zaradi kroženja v obroču, njihova reaktivnost pade
(so vezani v obroč in zaradi gibljivosti neizpostavljeni). Posledica je, da z bromovico ali
jodovico dvojnih vezeh v aromatih ni možno dokazati. Če želim, da mi reakcija poteče,
potrebujem sorazmerno močan elektrofil. Tega dobimo z uporabo katalizatorjev:
AlCl3 – aluminijev triklorid
BF3 – bromov triflourid
AlCl3
X-X + AlCl3  X+ + [AlCl3X]R-X + AlCl3  R+ + [AlCl3X]-
BF3
X-X + BF3  X+ + [BF3X]R-X + BF3  R+ + [BF3X]-
Obakrat sta X+ in R+ zelo dobra elektrofila
2) Halogeniranje benzena
+Br2/AlCl3

Br
+ HBr
(H odpade zato, ker je bil tam pred Br)
3) Alkiliranje aromatov – uvajanje alkilne –R skupine – -CH3, -CH2-CH3, -CH2-CH2-CH3,…
(+CH3-Cl/AlCl3)

CH3
+
+HCl
4) Sulfoniranje aromatov – uvajanje sulfonske skupine –SO3H)
(H2SO4)

SO3H
+H2O
BENZENSULFONSKA KUSLINA
5) Nitriranje aromatov – uvajanje nitro (-NO2) skupine v aromate. Nitro skupino dobimo po reakciji zmesi
HNO3:H2SO4=1:2
(HNO3/H2SO4)

NO2
+H2O
6) Aciliranje aromatov – uvajanje acilne skupine R-C=O (TA KISIK JE NAD OGLJIKOM)
O
(H3C-C-Cl)

CH3-C = O
+HCl
(Tuki je C, ki je samostojn vezan na benzenov
obroč, ne CH3. CH3 je radikal in namesto
njega je lahko karkoli drugega)
7) Nadaljna elektrofilna substitucija, ko že imamo eno izmed zgoraj naštetih skupin v aromatu
a. CH3 skupina usmerja elektrofilno substitucijo na 2,4,6 (ali orto in para) položaje
b. NO2 skupina usmerja elektrofilno substitucijo na 3,5 (ali meta) položaje)
8) Za informacijo
a. orto – 1,2 položaj
b. meta – 1,3 položaj
c. para – 1,4 položaj
Organske halogenirane spojine
1) Organske halogenirano spojine so ogljikovodiki, pri katerih je vsaj en vodikov atom zamenjan s halogeni
2) Poimenovanje
a) s predpono halogeno (fluoro, kloro, bromo, jodo)
i) H3C-CH2-Cl
kloroetan
ii) benzenov obroč, nanj vezan klor
klorobenzen
b) z adicijskim poimenovanjem so možna vsa imena, s substitucijsko pa enostavnejši primeri
i) H3C-CH2-Cl
etilklorid
ii) benzenov obroč, nanj vezan klor
fenilklorid
c) uporaba predpone PER – s to predpono označimo halogenirane ogljikovodike, pri katerih so vsi H atomi
zamenjani z atomi halogenov
Cl Cl
i) PERKLOROETAN ali 1,1,1,2,2,2-heksakloroetan
Cl-C-C-Cl
Cl Cl
3) Lastnosti:
a) T vrelišča in T tališča naraščata z naraščujočo molsko maso (kot pri alkanih); nerazvejani imajo višjo T vrelišča
in T tališča, kot razvejani. Razlog je v tem, da se nerazvejani med seboj povezujejo s šibkimi medmolekulskimi
vezmi.
b) Gostota proti vodi
i) 1-kloroalkani imajo manjšo gostoto, kot voda
ii) 1-bromoalkani in 1-jodoalkani imajo večjo gostoto kot voda
iii) vsi di, tri,… imajo večjo gostoto kot voda
c) topnost – so nepolarni, zato so v vodi netopni, topijo pa nepolarne snovi

Similar documents