ALCHENI Sono composti in cui esistono almeno 2 C legati mediante un doppio legame. Se consideriamo ad es. il butano, avremo i corrispondenti alcheni:

Altri esempi: Deriva dal nome dell'alcano corrispondente, sostituendo al suffisso 1° ano il suffisso 1° ene che indica la presenza di insaturazione. La posizione dell'insaturazione viene indicata con un numero che si riferisce alla posizione di uno dei carboni su doppio legame. Ove vi sia possibilità di scelta, si sceglie la numerazione che assegna al doppio legame il numero più basso.

Quando nella molecola abbiamo 2 doppi legami parliamo di “Dieni”, se i doppi legami sono tre di “Trieni”, etc., “Polieni” se ve ne sono numerosi. Prendiamo in considerazione il 2esene: CH3 – CH ═ CH – CH2 – CH2 – CH3 Supponiamo che sul C 3 al posto dell’H vi sia un gruppo metile: CH3 – CH ═ C – CH2 – CH2 – CH3 CH3 3-metil 2esene

Il doppio legame C═C è costituito da un legame σ generato dalla sovrapposizione di uno dei lobi degli ibridi sp2 e dal legame π generato dalla sovrapposizione dell’orbitale 2p non ibrido di ciascun C.

120° Supponiamo di avere 2 C ibridizzati sp2 che devono formare un legame (es. etilene): H• H• •  • Dei tre orbitali sp2 2 formano i legami C-H ed 1 il primo legame tra C-C, tutti di tipo . H• H• Gli orbitali p non ibridizzati, perpendicolari agli orbitali sp2, si troveranno ad essere tra loro paralleli.

H•  • Dalla loro sovrapposizione si originerà un nuovo legame, π, che formerà una nuvola di carica sopra e sotto il piano: H•  • π

Poiché tra i C vi è un doppio legame, la libertà di rotazione è impedita. Da ciò deriva un nuovo tipo di stereoisomeria: Isomeria Geometrica. 1-esene Non c’è isomeria geometrica perché su uno dei C interessati dal doppio legame (C1) i sostituenti sono uguali (2H) CH2 – CH2 – CH2 – CH3 C ═ C H 3-esene Vi è isomeria geometrica perché su entrambi i C interessati dal doppio legame (C3 e C4) i sostituenti sono diversi. C ═ C H CH3 – CH2 CH2 – CH3 cis Isomero cis: se i sostituenti sono dalla stessa parte Isomero trans: se i sostituenti sono da parte opposta Nota: se i sostituenti sono tutti diversi, si seguono delle regole di priorità assegnando la priorità maggiore ai gruppi più pesanti

Reazioni degli Alcheni: addizione elettrofila L’alchene può essere considerato un nucleofilo poiché ha a disposizione la coppia di elettroni «non utilizzati» che costituisce il legame  e può quindi essere attaccato da reagenti elettrofili cioè poveri di elettroni C – C Un reattivo generico può essere di due specie: Elettrofilo (E): è quella specie che per reagire ha bisogno di elettroni. Per es., il protone H+ Nucleofilo (N): è quella specie che per reagire dona una coppia di elettroni. Per es., il gruppo OH-

La coppia di elettroni π viene utilizzata dall’elettrofilo per legarsi ad uno dei due C: C ═ C E+ C ─ C E  L’altro C del doppio legame ha perso così un elettrone e diventa C (carbocatione). Successivamente si ha una nuova reazione tra l’elettrofilo, che è adesso il C ed un altro nucleofilo: C ─ C E  N In questo caso la coppia di elettroni è fornita dalla specie nucleofila.

  Facciamo un esempio: H2C ═ CH2 + HCl H2C ═ CH2 è l’alchene H+ è l’elettrofilo Cl- è il nucleofilo H2C ═ CH2 + HCl  H2C ═ CH2 H+ Cl- H2C ─ CH2 + Cl- H  (1) H2C ─ CH2 + Cl- H  H2C ─ CH2 H Cl  cloro-etano (2) Questo meccanismo non è altro che l’addizione dell’HCl all’alchene, attraverso l’addizione iniziale dell’elettrofilo.

  Schema di una reazione di addizione elettrofila: H2C ═ CH2 + H+  stadio lento stadio veloce Cl- H2C ─ CH2 - Cl Vediamo ora un altro alchene, ad es. il propene. I 3 atomi di C giacciono sullo stesso piano, e con essi i sostituenti legati ai C. Sopra e sotto il piano c’è la nuvola di carica dovuta la legame . Nel caso dell’etilene, la nuvola di carica è equamente distribuita tra i due C, ma nel caso del propene la presenza del gruppo CH3 la influenza. C ═ C H3C H

V1 Si può avere: CH3 – CH – CH2 (1) H  CH3 – CH ═ CH2 + H+  V1 >>> V2 CH3 – CH – CH2 (2) H  V2 In tale reazione chiaramente si formerà più velocemente la specie (1) rispetto alla specie (2). Osserviamo lo stadio successivo: CH3 – CH – CH2 H  Cl- Cl 98% (1) 2-cloropropano CH3 – CH – CH2 H  Cl- Cl < 2% (2) 1-cloropropano

REGOLA di MARKOVNIKOV: In un alchene l’elettrofilo si addiziona sempre al C che contiene più atomi di H perché tende a formarsi il carbocatione più stabile.

 CH3 – CH ─ CH3  ‌ O ‌ H CH3 – CH – CH3 ‌ O H  CH3 – CH – CH3 + H+ Addizione di acqua al doppio legame: l’O dell’H2O, nucleofilo in quanto possiede doppietti elettronici, attacca il C+ e diventa positivo in quanto mette a disposizione gli elettroni per formare il legame con il C. E’ come se cedesse 1 elettrone al carbonio: CH3 – CH ─ CH3  ‌ O ‌ H CH3 – CH – CH3 ‌ O H   CH3 – CH – CH3 + H+ ‌ O ‌ H 2 - propanolo CH3 – CH – CH3 ‌ O H  Si è formato un alcool

Consideriamo altre reazioni con elettrofili: CH2 ═ CH2 + Br2 Br ─ Br ─ Quando un alchene reagisce con il Br (o Cl) dà origine ad un “dialogeno derivato” CH2 ═ CH2 + Br2 CH2 – CH2 ─ Br 1-2 dibromoetano CH2 – CH2 ─ Br  Br CH2 ═ CH2 (1) CH2 – CH2 ─ Br  Br (2) ─ CH2 – CH2 ─ Br Questo perché il Br2 è costituito da una parte elettrofila ed una nucleofila indotta dalla presenza del doppio legame: Br  ─ Br ─

RIDUZIONE DEGLI ALCHENI Così come possono essere ossidati, gli alcheni possono essere ridotti: CH3 – CH ═ CH2 + H2 / Pt  CH3 – CH2 – CH3 Ossia addizionando H2 all’alchene in presenza di catalizzatori costituiti da metalli nobili dà come prodotto l’alcano corrispondente. A partite dall’alcano, in presenza di metalli nobili ed in assenza di H2 si riottiene l’alchene: CH3 – CH2 – CH3 + Pt  CH3 – CH ═ CH2 + H2