Idrocarburi Alifatici
Alcano
R-CH2-CH2-R
CnH2n+2
Questo è il massimo rapporto H/C per un
dato numero di atomi di carbonio.
Alchene
R-CH=CH-R
CnH2n
Ogni doppio legame riduce il numero di
atomi di idrogeno di 2.
Alchino
R-C@C-R
CnH2n-2
Ogni triplo legame riduce il numero di
atomi di idrogeno di 4.
REGOLE IUPAC PER LA NOMENCLATURA DI ALCHENI E
CICLOALCHENI
Il suffisso ene indica un alchene o un cicloalchene.
La catena più lunga scelta per denominare il composto deve comprendere
entrambi gli atomi di carbonio del doppio legame.
La catena deve essere numerata cominciando dal carbonio terminale più vicino al
doppio legame. Se il doppio legame è al centro della catena, e se un sostituente è
presente, si numera la catena in modo che il sostituente abbia il numero più
basso.
Il più piccolo dei due numeri che designano il doppio legame viene usato per
individuare la posizione del doppio legame all'interno della catena.
Nei cicloalcheni, agli atomi di carbonio del doppio legame vengono assegnati i
numeri 1 e 2. Quale dei due sia il numero 1 si decide in base alla regola
del sostituente più vicino.
Gruppi sostituenti contenenti doppi legami sono:
H2C=CH- gruppo vinile
H2C=CH-CH2- gruppo allile
Esempi di Nomenclatura di Alcheni
Esempi di Nomenclatura di Alcheni
Esempi di Nomenclatura di Cicloalcheni ed Alchini
Orbitali Atomici del Carbonio
C:1s2 2s2 2p2
Orbitali Ibridi sp2 e Formazione del Doppio Legame C=C
L’Isomeria Cis-Trans negli Alcheni
Esempi di Isomeria Cis-Trans negli Alcheni
Le Regole di Sequenza per l'Assegnamento
della Configurazione degli Alcheni
Assegnare le priorità ai gruppi sostituenti legati a ciascun
atomo di carbonio, osservando gli atomi legati direttamente ai
carboni costituenti il doppio legame.
Più elevato è il numero atomico dell'atomo legato direttamente al
carbonio, più elevata è la sua priorità. Per esempio, H- < C- < N- <
O- < Cl-.
Se due sostituenti hanno la stessa priorità considerando gli atomi
legati direttamente al carbonio del doppio legame bisogna
considerare i sostituenti sugli atomi via via più distanti dal doppio
legame fino a che non si trova una differenza. Per esempio, CH3- <
C2H5- < ClCH2- < BrCH2- < CH3O-.
Gli atomi dei sostituenti legati con legami multipli si considerano
equivalenti ad atomi recanti solo legami semplici. Per esempio,
C=O equivale a C(-O)2.
Se il sostituente con la più alta priorità presente sul carbonio 1
ed il sostituente con la più alta priorità presente sul carbonio 2
si trovano dalla stessa parte del doppio legame l'isomero è Z
altrimenti l'isomero è E.
Le Quattro Classi Principali di Reazioni
Addizione
Eliminazione
Sostituzione
Trasposizione
Processi Omolitici ed Eterolitici
Rottura di un Legame
Formazione di un Legame
Elettrofili e Nucleofili
Elettrofilo: Si definisce elettrofilo un atomo, uno ione o una molecola
elettron-deficiente che mostra affinità per una coppia elettronica e che
perciò cercherà di legarsi ad un nucleofilo (o base di Lewis).
Nucleofilo: Si definisce nucleofilo un atomo, ione o molecola che
possiede una coppia di elettroni che può impegnare nella formazione di
un legame chimico per reazione con un elettrofilo (o acido di Lewis).
Basicità e Nucleofilicità
Base
I (-)
Cl (-)
H2O
CH3CO2(-)
RS(-)
CN(-)
RO(-)
NH2(-)
CH3(-)
Acido
Coniugato
HI
HCl
H3O(+)
CH3CO2H
RSH
HCN
ROH
NH3
CH4
pKa
-9
-7
-1.7
4.8
8
9.1
16
33
48
Nucleophilicity: CH3CO2 (-) < Cl(-) < Br(-) < N3(-) < CH3O(-) < CN(-) < I(-) < CH3S(-)
In soluzione di DMSO
Nucleophilicity: I(-) < Br(-) < Cl(-) ~ N3(-) < CH3CO2 (-) < CN(-) ~ CH3S(-) < CH3O(-)
Equilibrio e Velocità di una Reazione
aA + bB
[C]c[D]d
Keq. =
.
a
b
[A] [B]
-E/RT
Keq. = e
Reazione ad un singolo
stadio, endotermica
cC + dD
E = 0, Keq. =1
E > 0, Keq. <1
-E/RT
V= cost. e
E < 0, Keq. >1
Reazione ad un singolo
stadio, esotermica
Reazione a due stadi,
esotermica
Addizione di HBr all'Etilene
Meccanismo dell'Addizione Elettrofila di HBr agli Alcheni
H
H
C
H
C
+
H
+
H
H
C +
H +
H
H
C +
1o Stadio
H
H
H
H
H
-
Br
H
H
H
H
Br
C
C
H
2o Stadio
H
Diagramma Energetico per l'Addizione di HX all'Etilene
Intermedi Reattivi
Orientazione nelle Reazioni di Addizione agli Alcheni:
La regola di Markovnikov
H
Cl
H
H
H
C
C
H3C
Propene
+ HCl
H
H
C
H3C
H
H
C
H
C
H
2-Cloropropano
Cl
H3C
C
H
1-Cloropropano
non si forma
Razionalizzazione della Regola di Markovnikov
Diagramma Energetico per l’Attacco Markovnikov
ed Anti-Markovnikov al Propene