Alkenler nedir? Alkenlerin Yapısı ve Reaksiyonları

    Alkenler, organik kimya ve biyokimyada en yaygın ve önemli moleküller arasındadır. Bu yazıda alkenin yapısını, isimlendirilmesini ve bazı reaksiyonlarını öğreneceksiniz.

    Alkenler, bir karbon-karbon çift bağı ( C=C, burada bir bağ bir sigma bağı ve diğeri bir pi bağı ) içeren hidrokarbonlardır ( tamamen karbon ve hidrojenden oluşan bileşikler ). Karbon-karbon çift bağı, bir alkenin fonksiyonel grubudur.

C=C bağının her iki ucundaki hidrojen atomları alkil ( veya alkil halojenür ) grupları ile değiştirildiğinde bir alkenin ikame edildiği söylenir.

Alkenler Hakkında Kısa Bilgiler

• Yapı: Başka bir karbona çift bağlı bir karbon.

• Genel formül: C_nH_2n, burada n ≥ 2
• Asitlik: Alkanlardan daha asidik
• Çözünürlük: Suda çözünmez, ancak dietil eter gibi polar olmayan organik çözücülerde çözünür
• C = C bağ uzunluğu: 1.33 Å
• C=C bağ gücü: 636 kJ mol^-1
• IR Spektroskopisi: C_sp²–H bağı ( yani tetrasübstitüe edilmemiş herhangi bir alken ) 3100 cm^-1'de bir zirveye sahip olacaktır

Alken Stereokimyası

    Yapısal İzomerler, Geometrik İzomerizm, Cis Trans İzomerleri, Stereoizomerler ve Kiral Merkezler.

    Çift bağın sertliği ( dönememesi ) nedeniyle, ikame edilmiş alkenler ( yani, C=C bağının her iki ucundaki hidrojen atomlarının hidrojen olmayan ikame edicilerle değiştirildiği alkenler ) bir çift stereoizomer olarak bulunabilir. Kimyagerler bu stereoizomerleri tanımlamak için cis/trans veya E/Z terminolojisini kullanırlar.

Cis/Trans

    Kimyagerler, ikame edicilerin C=C bağının farklı uçlarına bağlandığı ikame edilmiş alkenler için cis/trans terminolojisini kullanır.

• Cis izomerleri, çift bağın aynı tarafında aynı gruba sahiptir.
• Trans izomerler, çift bağın zıt taraflarında aynı gruba sahiptir.

E/Z

    Kimyagerler, üç ikameli veya tetrasübstitüe alkenler için E/Z terminolojisini kullanır.

    E/Z terminolojisini kullanmak için, önce Cahn-Ingold-Prelog kurallarını kullanarak ikame edicilere öncelik veririz ( ikame edicideki elementlerin atom numarası ne kadar yüksekse, öncelik o kadar yüksek olur ). Daha sonra dikkatimizi C=C bağının her iki ucuna çeviririz ve oradaki ikame çiftinin önceliğini birbiriyle karşılaştırırız.

• E izomerleri, çift bağın zıt taraflarında daha yüksek önceliğe sahip ikame edicilere sahiptir.
• Z izomerleri, çift bağın aynı tarafında daha yüksek önceliğe sahip ikame edicilere sahiptir.

    Bu örnekte, Cl, O'dan daha yüksek bir önceliğe sahiptir ve C, H'den daha yüksek bir önceliğe sahiptir. Bu nedenle, Z, Cl ve C'nin aynı tarafta olduğu zamandır ve E, zıt taraflarda oldukları zamandır.

Alken İsimlendirme

    Bir alkeni ( başka herhangi bir fonksiyonel grubu olmayan saf bir alken ) adlandırmak için, önce C=C çift bağını içeren en uzun zincir olan ebeveyni tanımlarız. Daha sonra, molekül içindeki konumlarını belirtmek için çift bağa ve diğer ikame edicilere ( varsa ) bir sayı atarız. Çift bağa mümkün olan en düşük sayıyı atamalıyız. Son olarak molekül ismimizin sonuna "ene" ekini ekliyoruz. Gerekirse molekül ismimizin önüne "cis", "trans", "E" veya "Z" de koymalıyız.

    Ayrıca, eğer bir alken siklik bir molekül şeklini alırsa, o zaman ana zincirin önüne bir "siklo" koyarız.

    IUPAC ayrıca yaygın alkenler için bazı yaygın isimleri de tanır: etilen, propilen, stiren, vb.

    Alken sadece bir molekülün ikame edicisiyse ( yani daha yüksek öncelikli fonksiyonel gruplar varsa ), o zaman ana zincir ile fonksiyonel grup arasına bir "en" koyacağız. Ayrıca, konumu belirtmek için "en" nin önüne bir sayı koymayı da unutmamalıyız ( sadece bu sefer çift bağ mümkün olan en düşük sayıyı almaz ) ve gerekirse molekül adının en önüne herhangi bir stereoizomerizm göstergesi.

Alken Reaksiyonları

Genel Reaksiyon Eğilimleri

    Kimyagerler genellikle diğer karmaşık moleküllerin sentezi için yapı taşları olarak alkenleri kullanırlar. Bunun nedeni, alkenlerin kolayca katılma reaksiyonlarına girmesidir. Alkenlerin C=C çift bağları elektron bakımından zengin olduklarından, baz veya nükleofil olarak işlev görebilirler.

Eliminasyon Reaksiyonları

    Kimyagerler, alkenler oluşturmak için eliminasyon reaksiyonlarını kullanır. Eliminasyon reaksiyonlarını: E2 Reaksiyonları, E1 Reaksiyonları.

E2 Reaksiyonu

    Bir E2 reaksiyonunda, Lewis bazı bir beta-hidrojen alır ve ayrılan grup aynı anda ayrılır. Bu, geçici negatif yüklü karbonun, bir çift bağ oluşturmak için elektronlarını geçici karbokatyon ile paylaşmasıyla sonuçlanır.

E1 Reaksiyonu

    E1 reaksiyonu, E2 reaksiyonuna benzer. Temel fark, E1 reaksiyonunda, ayrılan grubun önce ayrılarak bir karbokatyon oluşturmasıdır. Sonra baz gelir ve bir beta-hidrojen alırdı.

Toplama Reaksiyonları

Stereokimya ve Regiokimya

    Alkenlerin katılma reaksiyonlarına bakmadan önce, kimyagerlerin bir reaksiyonun stereokimyasını ve regiokimyasını tanımlamak için kullandıkları terminolojiye aşina olmanızı öneririz.

• Stereokimya: syn ilavesi, anti ilavesi
• Regiochemistry: Markovnikov ilavesi ve Markovnikov karşıtı ilavesi

Alkenlerin Hidrojenasyonu

    Alkenlerin hidrojenasyonunda, Pt, Pd veya Ni gibi bir metal katalizör yardımıyla C=C çift bağı boyunca iki hidrojen ( H ) atomu eklenir. Bu reaksiyon bir syn ilavesidir.

Alkenlerin Hidrohalojenasyonu

    Alkenlerin hidrohalojenasyonunda, C=C çift bağı boyunca bir H atomu ve bir halojen atomu eklenir. Bu reaksiyon bir Markovnikov ilavesidir ve syn ve anti ürünlerin bir karışımını verir.

    Bununla birlikte, peroksitlerin ( ROOR ) varlığında bir alkene HBr eklediğimizde ilginç bir şey olur. Ürün hala bir syn ve anti karışımıdır, ancak reaksiyon, Br'nin daha az ikame edilmiş karbon üzerinde sona erdiği bir anti-Markovnikov ilavesi haline gelir.

Alkenlerin hidrasyonu

    Alkenlerin hidrasyonunda, C=C çift bağı boyunca bir H atomu ve bir OH molekülü eklenir. Bu reaksiyon, reaktiflerimize bağlı olarak Markovnikov veya anti-Markovnikov olabilir.

Asit Katalizli Hidrasyon

    Adından da anlaşılacağı gibi, bu reaksiyon, bir asit varlığında bir alkene su eklenmesini içerir. Bu reaksiyon Markovnikov'dur ve hem syn hem de anti ürünler verir.

Hidroborasyon - Oksidasyon

    Bu hidrasyon reaksiyonu iki adımdan oluşur. İlk adım, hidroborasyon, boran ( BH₃ ) tetrahidrofuran ( THF ) gibi stabilize edici bir çözücü ile alken içine girer. İkinci adım, oksidasyon, hidrojen peroksit ( H₂O₂ ) ve bir hidroksit ( OH^– ) su veya NaOH gibi bir kaynak. Bu reaksiyon Markovnikov karşıtıdır, ve sadece syn ürünleri verir.

Alkenlerin Dihidroksilasyonu

    Alkenlerin dihidroksilasyonunda, C=C çift bağı boyunca iki OH molekülü eklenir ve alken etkili bir şekilde bir diol haline getirilir. Her iki karbona da aynı şeyi ( yani OH ) eklediğimiz için, regiokimya önemsizdir. Buna karşılık, stereokimya büyük ilgi gören bir konudur. Reaksiyon, reaktiflerimize bağlı olarak syn veya anti olabilir.

Anti Dihidroksilasyon

    Bir alkenin anti dihidroksilasyonunu elde etmek için, kimyagerler bu alkeni önce peroksi asitlerle ( MCPCA gibi ) ve daha sonra asit katalizli koşullar altında suyla işlemden geçirirler. Peroksi asit, alkeni bir epoksite dönüştürür ve su, söz konusu epoksiti açar.

Syn Dihidroksilasyon

    Bir alkenin syn dihidroksilasyonunu elde etmek için, kimyagerler bu alkeni önce osmiyum tetroksit ( OsO₄ ) ve daha sonra sulu sodyum sülfür ( Na₂SO₃ ) veya sulu sodyum bisülfür ( NaHSO₃ ).

    Diğer bir yöntem, alkenin soğuk potasyum permanganat ve bir hidroksit kaynağı ( KM_nO₄ ) ile işlenmesidir..

Michael Addition

    Bir karbonile konjuge edilmiş bir alken, bir karbon-karbon bağı eklemek için bir elektrofil ile reaksiyona girecektir.

Ozonoliz

    Ozonoliz, kimyagerlerin C=C bağını parçalamak için kullandıkları birçok reaksiyondan biridir. Ozonoliz yapmak için kimyagerler önce ozonu alken çözeltisine köpürtür ve ardından çözeltiye dimetil sülfür ( DMS ) gibi bir indirgeyici madde ekler. Sonuç, iki C=O bağına bölünmüş bir C=C bağıdır.