Idrocarburi alifatici insaturi

ALCHENI Formula generale IDROCARBURI INSATURI con uno o più LEGAMI DOPPI fra atomi di Carbonio CnH2n Ibridazione sp2 (l’angolo di legame è di 120°). Il legame doppio fra atomi di C è costituito da un legame  e da uno   il doppio legame non può ruotare (comporterebbe la rottura del legame )

Le cose si complicano con il BUTENE (4C) in quanto vi sono due possibili strutture in base alla posizione del legame doppio La catena va numerata in modo da far corrispondere al doppio legame il numero più basso. Il nome va preceduto da un numero indicante la posizione del 1° carbonio presentante il doppio legame. 1-butene il legame doppio si trova fra il 1° e il 2° atomo di carbonio 2-butene il legame doppio si trova fra il 2° e il 3° atomo di carbonio

NOMENCLATURA DEGLI ALCHENI RAMIFICATI Individuare la catena più lunga e numerare i carboni La catena va numerata in modo da far corrispondere al doppio legame il numero più basso Il legame doppio si trova in posizione 2 e la catena principale è costituita da 6 atomi di carbonio  …-2-esene Il Carbonio in posizione 4 presenta un gruppo metile  4-metil… Il nome completo è 4-metil-2-esene È permesso anche 4-metil-es-2-ene

NOMENCLATURA DEGLI ALCHENI RAMIFICATI Questo è un caso molto particolare. Infatti la catena più lunga ha 6 caboni e presenta un radicale =CH2 che non è il metile (-CH3), ma neanche met-2-ile (in quanto il termine «ile» indica comunque legami semplici). La IUPAC ha «coniato» un termine specifico: metilidene. Il nome del composto, quindi, risulterebbe: 3-metilidene-esano Comunque è possibile derogare dalla regola di considerare come catena principale quella con più carboni. Per cui se prendiamo, come catena principale, quella contenente il doppio legame, il nome verrebbe: 2-etil-1-pentene

DIENI 1,4-esadiene 1,3-butadiene Si tratta di alcheni con due doppi legami fra atomi di carbonio. La numerazione parte dall’estremità con il doppio legame più vicino. Si antepongono i numeri dei primi carboni con doppio legame (1,4-) Si ricorre al prefisso relativo al numero dei carboni della catena principale (esa). Alla fine si aggiunge diene (ci sono 2 legami doppi) pertanto il nome risulta 1,4-esadiene Altro esempio di diene: 1,3-butadiene

RADICALI DEGLI ALCHENI Se da un alchene pensiamo di togliere un atomo di idrogeno (procedura simile a quella degli alcani) si ottiene un radicale. I due radicali più comuni degli alcheni sono: Questi nomi (comunemente utilizzati) radicali si riferiscono alla nomenclatura tradizionale Nella nomenclatura IUPAC i radicali con doppi legami terminano in –enil. Etenil-, propenil-, butenil- ecc. da quest’ultimo in poi, i nomi vanno preceduti sempre dal numero del primo carbonio del doppio legame (1-butenil, 2-butenil, 3-pentenil ecc.)

ALCHINI Formula generale IDROCARBURI INSATURI (uno o più LEGAMI TRIPLI fra atomi di Carbonio) CnH2n-2 Ibridazione sp (l’angolo di legame è di 180°). Il legame triplo fra i due atomi di C costituito da un legame  e da due legami   il triplo legame non può ruotare (comporterebbe la rottura dei legami )

Le cose si complicano con il BUTINO (4C) in quanto vi sono due possibili strutture in base alla posizione del legame triplo La catena va numerata in modo da far corrispondere al legame triplo il numero più basso: 1-butino il legame triplo si trova fra il 1° e il 2° atomo di carbonio 2-butino il legame triplo si trova fra il 2° e il 3° atomo di carbonio

NOMENCLATURA DEGLI ALCHINI RAMIFICATI La catena va numerata in modo da far corrispondere al legame triplo il numero più basso Il Carbonio in posizione 4 ha due gruppi metile  4,4-dimetil… Il legame triplo si trova in posizione 2 e la catena principale è costituita da 6 atomi di carbonio  …-2-esino Il nome completo è 4,4-dimetil-2-esino

NOMENCLATURA DEGLI ALCHENI RAMIFICATI La catena va numerata in modo da far corrispondere al legame triplo il numero più basso Il Carbonio in posizione 2 ha due gruppi metile e quello in posizione 6 un gruppo metile  2,2,6-trimetil… Il legame triplo si trova in posizione 3 e la catena principale è costituita da 7 atomi di carbonio  …-3-eptino Il nome completo è 2,2,6-trimetil-3-eptino

Assegnare il nome IUPAC ai seguenti composti b c

I cicloalcheni seguono le regole viste per i ciclo alcani, in più occorre tener conto dei doppi legami. La numerazione deve cominciare da un carbonio avente doppio legame e proseguire con il suo compagno. Nel caso di presenza di radicali, la numerazione deve far in modo da assegnare al carbonio presentante il radicale il numero più basso possibile I cicloalchini seguono le stesse regole

ISOMERI ISOMERI DI STRUTTURA ISOMERI GEOMETRICI ISOMERI OTTICI ISOMERI DI CONFORMAZIONE

ISOMERI DI STRUTTURA 3-etilesano ottano UGUALE FORMULA GREZZA MA DIVERSA FORMULA DI STRUTTURA 3-etilesano ottano ANCHE LE PROPRIETÀ FISICHE E CHIMICHE SONO DIVERSE

ISOMERI GEOMETRICI UGUALE FORMULA GREZZA MA DIVERSA DISPOSIZIONE GEOMETRICA DEI SOSTITUENTI (diversa simmetria) Le forme cis- e trans- richiedono la presenza almeno di un doppio legame fra C (rigido, le parti della molecola non possono ruotare sull’asse del doppio legame)

ISOMERI OTTICI (enantiomeri) STRUTTURE SPECULARI DIVERSA DEVIAZIONE DELLA LUCE POLARIZZATA Deviazione verso destra della luce polarizzata (+) Deviazione verso sinistra della luce polarizzata (-) destrogiro levogiro

CHIRALITÀ UN ATOMO DI CARBONIO SI DICE CHIRALE QUANDO È LEGATO A 4 ATOMI O GRUPPI DI ATOMI TUTTI DIVERSI FRA LORO PER AVERE ISOMERI OTTICI CI DEVE ESSERE, NELLA STRUTTURA DI UNA MOLECOLA, UN ATOMO DI CARBONIO CHIRALE

L-acido lattico  presente nei muscoli R-talidomide farmaco sedativo e antiemetico S-talidomide  dannoso per il feto R-carvone aroma di menta S-carvone odore di cumino 

ISOMERI CONFORMAZIONALI Nello spazio un composto può avere una struttura (tridimensionale) non «unica». Molto studiata è stato la conformazione spaziale del cicloesano Twist

Caratteristiche degli alcheni Caratteristiche degli alchini Proprietà fisiche • Bassi punti di ebollizione, aumentano con il peso molecolare (vedi alcani). • Gli alcheni ramificati hanno b.p. minori. • Meno densi dell’acqua. • Leggermente polari Proprietà chimiche La presenza del doppio legame li rende più reattivi degli alcani. Per questo motivo vengono usati come base per formare altri composti organici (alogeno derivati, alcooli, polimeri ecc). Oltre alla combustione, infatti, possono avere reazioni di addizione (per rottura del doppio legame), sostituzione degli idrogeni e polimerizzazione. I cicloalcheni hanno caratteristiche simili a quelli lineari. Fanno eccezione i cicloalcheni aromatici che verranno trattati a parte. Caratteristiche degli alchini L’unico alchino utilizzato è l’etino (o acetilene) E’ un gas incolore ed estremamente infiammabile. Ha una temperatura di autoaccensione di circa 20 °C. È un gas estremamente pericoloso perché può esplodere anche con inneschi minimi e per questo è normalmente diluito nell'acetone.

Produzione alcheni Alte temperature provocano la rottura (Cracking termico) di alcani a lunghe e complesse molecole per ottenere alcani più semplici (processo utilizzato anche per migliorare le benzine). In presenza di catalizzatori (Cracking catalitico), come l’Al2O3, le catene ottenute dalla rottura perdono alcuni atomi di H formando legami doppi: in questo modo di ottengono gli alcheni, principalmente l’etene (o etilene) e il propene (o propilene). Altri modi per ottenere questi composti insaturi: Steam cracking La miscela di alcani da trattare viene diluita con vapore acqueo e quindi scaldata a temperature molto alte (oltre i 900 °C) e in totale assenza di agenti ossidanti (quali l'ossigeno) per pochi decimi di secondo, per essere poi raffreddata bruscamente. Altri modi secondari: Disidratazione degli alcoli, Pirolisi degli esteri, idrogenazione degli alchini ecc.

Produzione alchini L'acetilene è l'unico alchino di interesse industriale. In passato veniva prodotto su scala industriale per idrolisi del carburo di calcio (CaC2), a sua volta ottenuto a 2000°C per reazione tra il carbon coke e l'ossido di calcio. Di seguito le reazioni coinvolte nel processo appena descritto: Attualmente l'acetilene viene ora ottenuta tramite pirolisi del metano alla temperatura di 1500°C ed in condizioni controllate.

Utilizzo alcheni Il loro principale uso è relativo alla produzione industriale Polimeri. In forma reticolare e compatta i polimeri degli alcheni formano resine e materiale plastico, in genere con varie caratteristiche, ad es. i policarbonati (caschi) Il PE, il PET, Il PVC, il Polistirolo ecc In forma fibrosa (i poliesteri) vengono usati per i filati ed utilizzati (misti a cotone) per produrre vestiti. Diffusi, anche, sono i seguenti derivati etilenglicole (1,2 etandiolo), utilizzato come antigelo (radiatore delle auto) e come base per i polimeri Propilenglicole (1,2 propandiolo) utilizzato come antigelo, come refrigerante, come fumogeno (macchina del fumo), come additivo alimentare e cosmetico, come solvente (ad es. per molti farmaci) ecc.

Produzione, usi alchini L'acetilene è l'unico alchino di interesse industriale. In passato veniva prodotto su scala industriale per idrolisi del carburo di calcio (CaC2), a sua volta ottenuto a 2000°C per reazione tra il carbon coke e l'ossido di calcio. Di seguito le reazioni coinvolte nel processo appena descritto: Attualmente l'acetilene viene ora ottenuta tramite pirolisi del metano alla temperatura di 1500°C ed in condizioni controllate. Usato nei tagli (fiamma ossidrica), nelle saldature e come illuminante (Usato anche come intermedio di altri prodotti.