‹#›

RJC

Alkeny

Alkeny

Alkeny

Alkeny

Hybrydyzacja sp

Hybrydyzacja sp

2

2

Izomery geometryczne

Izomery geometryczne

Izomery geometryczne

Izomery geometryczne

cis vs trans & E vs Z

cis vs trans & E vs Z

Slides 1 to 36

‹#›

RJC

Alkeny

Alkeny

Alkeny 

Alkeny –

– są to węglowodory, w których występuje 

są to węglowodory, w których występuje 

wiązanie podwójne węgiel

wiązanie podwójne węgiel--węgiel; alkeny 

węgiel; alkeny 

charakteryzują się wzorem ogólnym 

charakteryzują się wzorem ogólnym 

C

n

H

2n

‹#›

RJC

Toeria Orbitali i Hybrydyzacja 

Toeria Orbitali i Hybrydyzacja 

... pamiętajmy, Ŝe atomy węgla w alkanach (oraz 

... pamiętajmy, Ŝe atomy węgla w alkanach (oraz 

cyklalkanach) są zhybrydyzowane tetraedrycznie 

cyklalkanach) są zhybrydyzowane tetraedrycznie 

(czyli sp

(czyli sp

3

3

).

).

‹#›

RJC

Teoria Orbitali 

Teoria Orbitali –

– Cztero

Cztero--wiązalność

wiązalność

Konfiguracja elektronowa stanu  podstawowego i 

Konfiguracja elektronowa stanu  podstawowego i 

stanu wzbudzonego.

stanu wzbudzonego.

stan podstawowy

stan podstawowy

stan wzbudzony

stan wzbudzony

węgiel

węgiel

1s

2s

2p

1s

2s

2p

‹#›

RJC

Hybrydyzacja: Tetraedryczna

Hybrydyzacja: Tetraedryczna

Po hybrydyzacji, atom węgla posiada cztery, 

Po hybrydyzacji, atom węgla posiada cztery, 

równe co do energii i kształtu orbitale sp

równe co do energii i kształtu orbitale sp

3

3

..

Stan wzbudzony

Stan wzbudzony

Stan po hybrydyzacji

Stan po hybrydyzacji

Atom węgla  

Atom węgla  

1s

2s

2p

1s

2sp

3

‹#›

RJC

A co w przypadku alkenów ?

A co w przypadku alkenów ?

Proces hybrydyzacji dotyczy jednego orbitalu s oraz 

Proces hybrydyzacji dotyczy jednego orbitalu s oraz 

dwóch orbitali p; w ten sposób powstają trzy orbitale sp

dwóch orbitali p; w ten sposób powstają trzy orbitale sp

2

2

i wtedy jeden orbital p pozostaje nie zhybrydyzowany.

i wtedy jeden orbital p pozostaje nie zhybrydyzowany.

Stan wzbudzony

Stan wzbudzony

Po hybrydyzacji

Po hybrydyzacji

2p

Atom węgla   

Atom węgla  

1s

2s

2p

1s

2sp

2

2p

‹#›

RJC

Geometria Orbitali sp

Geometria Orbitali sp

2

2

Orbitale sp

Orbitale sp

2

2

są rozłoŜone w jednej płaszczyźnie, a 

są rozłoŜone w jednej płaszczyźnie, a 

kąt pomiędzy nimi wynosi 120

kąt pomiędzy nimi wynosi 120

o

o

... 

... 

...niezhybrydyzowany orbital p jest zlokalizowany 

...niezhybrydyzowany orbital p jest zlokalizowany 

prostopadle do płaszczyzny.

prostopadle do płaszczyzny.

p

p

sp

sp

2

2

sp

sp

2

2

sp

sp

2

2

p

p

‹#›

RJC

Nakładanie Orbitali sp

Nakładanie Orbitali sp

2

2

Orbitale sp

Orbitale sp

2

2

są zorientowane w przestrzeni ...

są zorientowane w przestrzeni ...

...po nałoŜeniu tworzą silne wiązanie 

...po nałoŜeniu tworzą silne wiązanie 

σσ

..

σσ

‹#›

RJC

Wiązania

Wiązania

π 

π 

π 

π 

π 

π 

π 

π 

Nakładanie 

Nakładanie niezhybrydyzowanych

niezhybrydyzowanych orbitali  p  z dwóch 

orbitali  p  z dwóch 

sąsiadujących atomów węgla tworzy wiązanie 

sąsiadujących atomów węgla tworzy wiązanie 

ππ

. 

. 

ππ

‹#›

RJC

Przykład Etylenu

Przykład Etylenu

Orbitale sp

Orbitale sp

2

2

przenikają się z orbitalami innego typu  

przenikają się z orbitalami innego typu  

dając wiązania C

dając wiązania C--C oraz C

C oraz C--H typu  

H typu  

σσσσσσσσ

...  

...  

...orbitale 

...orbitale p

p przenikają się wzajemnie dając wiązanie 

przenikają się wzajemnie dając wiązanie 

C

C--C

C

ππ

..

H

H

H

H

‹#›

RJC

Energia Wiązania

Energia Wiązania

Energia wiązania ma związek z odległością 

Energia wiązania ma związek z odległością 

pomiędzy atomami.

pomiędzy atomami.

1.54 Å

1.33 Å

Im mniejsza odległość pomiędzy atomami, tym 

silniejsze wiązanie.

88 kcal/mol

152 kcal/mol

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

‹#›

RJC

Jak silne jest wiązanie 

Jak silne jest wiązanie 

π 

π 

π 

π 

π 

π 

π 

π 

?

?

etylen  (

σ

+ 

π

)                        152 kcal/mol

etan     (

σ

)                               88 kcal/mol

etylen  (

π

)                               64 kcal/mol     

‹#›

RJC

Rotacja Wokół Wiązania Pojedynczego (

Rotacja Wokół Wiązania Pojedynczego (

σσσσσσσσ

) 

) 

Rotacja wokół wiązania pojedynczego jest 

Rotacja wokół wiązania pojedynczego jest 

moŜliwa.

moŜliwa.

H

H

•

•

90

90°°

Konformery rotacyjne nie mają wpływu na 

przenikanie orbitali oraz na siłę wiązania.

H

H

H

H

H

H

‹#›

RJC

Rotacja Wokół Wiązania Podwójnego (

Rotacja Wokół Wiązania Podwójnego (

σσσσσσσσ

+

+

ππππππππ

) ?

) ?

Rotacja wokół wiązania podwójnego nie jest 

Rotacja wokół wiązania podwójnego nie jest 

moŜliwa !

moŜliwa !

H

H

•

•

90

90°°

H

H

H

H

‹#›

RJC

Izomery Geometryczne

Izomery Geometryczne

Alkeny mogą występować w postaci izomerów 

Alkeny mogą występować w postaci izomerów 

geometrycznych, których istnienie wynika z braku 

geometrycznych, których istnienie wynika z braku 

rotacji wokół wiązania podwójnego C=C.

rotacji wokół wiązania podwójnego C=C.

cis-but-2-en

trans-but-2-en

CH

3

H

H

CH

3

CH

3

H

CH

3

H

‹#›

RJC

Nazewnictwo 

Nazewnictwo Trans

Trans i 

i Cis

Cis

Nazwy

Nazwy trans

trans i 

i cis

cis rozróŜniają izomery 

rozróŜniają izomery 

geometryczne w oparciu o róŜne rozmieszczenie 

geometryczne w oparciu o róŜne rozmieszczenie 

podstawników wokół wiązania podwójnego C=C.

podstawników wokół wiązania podwójnego C=C.

trans = po przeciwnej

cis = po tej samej

CH

3

H

H

CH

3

CH

3

H

CH

3

H

‹#›

RJC

Nomenklatura 

Nomenklatura E

E i 

i Z

Z

Nazwy 

Nazwy E

E i 

i Z

Z rozróŜnią się sposobem 

rozróŜnią się sposobem 

rozmieszczenia podstawników, uporządkowanych 

rozmieszczenia podstawników, uporządkowanych 

wg kryterium waŜności.

wg kryterium waŜności.

E = po przeciwnej

Z = po tej samej

CH

3

H

CH

3

Br

CH

3

H

Br

CH

3

‹#›

RJC

Przypisanie Konfiguracji 

Przypisanie Konfiguracji E

E vs 

vs Z

Z

Stosując reguły 

Stosując reguły Cahna

Cahna--Ingolda

Ingolda--Preloga

Preloga moŜna 

moŜna 

ustalić jaka jest orientacja podstawników 

ustalić jaka jest orientacja podstawników 

połoŜonych przy wiązaniu podwójnym (‘waŜny z 

połoŜonych przy wiązaniu podwójnym (‘waŜny z 

waŜnym’ lub ‘waŜny z mniej waŜnym’).

waŜnym’ lub ‘waŜny z mniej waŜnym’).

WaŜny

Mniej waŜny

WaŜny 

Mniej waŜny

CH

3

H

CH

3

Br

‹#›

RJC

Przypisanie konfiguracji 

Przypisanie konfiguracji E

E lub 

lub Z

Z

JeŜeli podstawniki ‘waŜne’ są po przeciwnej 

JeŜeli podstawniki ‘waŜne’ są po przeciwnej 

stronie wiązania 

stronie wiązania 

ππ

to mamy do czynienia z 

to mamy do czynienia z 

izomerem 

izomerem E

E; w przeciwnym razie opisujemy 

; w przeciwnym razie opisujemy 

izomer Z.

izomer Z.

WaŜny

Mniej 
waŜny

WaŜny

Mniej 
waŜny

WaŜny

Mniej 
waŜny

WaŜny

Mniej
waŜny

(E)-2-bromo-but-2-en

(Z)-2-bromo-but-2-en

CH

3

H

H

3

C

Br

CH

3

H

Br

CH

3

‹#›

RJC

Nomenklatura IUPAC dla Alkenów

Nomenklatura IUPAC dla Alkenów

Zidentyfikuj macierzysty węglowodór (najdłuŜszy 
nierozgałęziony łańcuch).

Ponumeruj atomy węgla w najdłuŜszym łańcuchu; atomy 

Ponumeruj atomy węgla w najdłuŜszym łańcuchu; atomy 
wiązania podwójnego powinny otrzymać moŜliwie niski numer.

WskaŜ połoŜenie wiązania podwójnego C=C przez podanie 
numeru pierwszego atomu tworzącego to wiązanie.

‹#›

RJC

Nomenklatura IUPAC dla Alkenów

Nomenklatura IUPAC dla Alkenów

JeŜeli wiązanie podwójne jest podstawione 
niesymetrycznie, dopisz odpowiednie oznaczenie 
dla izomeru geometrycznego... 

E

lub 

Z

.

Oznaczenie izomeru poprzedza nazwę IUPAC i 
zostaje podane w nawiasach ... 

(E) 

or 

(Z)

.

JeŜeli potrzeba podać nazwę dokładniejszą to 
oznaczenie zostaje poprzedzone lokantem ... 

(2E) 

or 

(2Z)

.

‹#›

RJC

Nazwy IUPAC dla Alkenów

Nazwy IUPAC dla Alkenów

Dodaj końcówkę:

Dodaj końcówkę:

-ene

dla jednego wiązania C=C 

-diene

dla dwóch wiązań C=C

-triene

dla trzech wiązań C=C

‹#›

RJC

Przykładowo … alkeny C

Przykładowo … alkeny C

4

4

H

H

8

8

(E)-but-2-en

(Z)-but-2-en

but-1-en

2-metylo-prop-1-en

‹#›

RJC

Przykładowo ... alkeny C

Przykładowo ... alkeny C

3

3

H

H

5

5

Br

Br

Br

Br

(E)-1-bromo-prop-1-en

(Z)-1-bromo-prop-1-en

2-bromo-prop-1-en

3-bromo-prop-1-en

Br

Br

‹#›

RJC

Przykładowo ... dieny C

Przykładowo ... dieny C

5

5

H

H

8

8

(E)-pentan-1,3-dien

(Z)-pentan-1,3-dien

pentan-1,4-dien

2-methyl-butan-1,3-dien

‹#›

RJC

Przykładowo ... 1

Przykładowo ... 1--bromo

bromo--pentan

pentan--1,3

1,3--dieny

dieny

Br

Br

(1E,3E)-1-bromo-pentan-1,3-dien

(1Z,3E)-1-bromo-pentan-1,3-dien

(1E,3Z)-1-bromo-pentan-1,3-dien

(1Z,3Z)-1-bromo-pentan-1,3-dien

Br

Br

‹#›

RJC

Względne Energie ... 

Względne Energie ... E

E vs 

vs Z

Z

W izomerze geometrycznym 

W izomerze geometrycznym Z

Z występują większe 

występują większe 

napręŜenia steryczne; dlatego jest on mniej trwały 

napręŜenia steryczne; dlatego jest on mniej trwały 

niŜ izomer 

niŜ izomer E

E. 

. 

W sprzyjających warunkach  (fotoliza, termoliza) 

izomer Z ulega przekształceniu w izomer E. 

H

+

CH

3

H

CH

3

H

CH

3

H

H

CH

3

‹#›

RJC

SprzęŜone Wiązania Podwójne

SprzęŜone Wiązania Podwójne

Przylegające do siebie wiązania podwójne 

Przylegające do siebie wiązania podwójne 

(przedzielone jednym wiązaniem pojedynczym) są 

(przedzielone jednym wiązaniem pojedynczym) są 

określane jako wiązania sprzęŜone.

określane jako wiązania sprzęŜone.

‹#›

RJC

Konformery w SprzęŜonych Dienach

Konformery w SprzęŜonych Dienach

Konformery, które umoŜliwiają sprzęŜenie 

Konformery, które umoŜliwiają sprzęŜenie 

pomiędzy wiązaniami 

pomiędzy wiązaniami 

π 

π 

posiadają niŜszą energię 

posiadają niŜszą energię 

(niŜ te, które nie umoŜliwiają sprzęŜenia).

(niŜ te, które nie umoŜliwiają sprzęŜenia).

‹#›

RJC

Wiązania Podwójne Nie

Wiązania Podwójne Nie--sprzęŜone 

sprzęŜone 

(Izolowane)

(Izolowane)

JeŜeli wiązania podwójne są przedzielone atomem 

JeŜeli wiązania podwójne są przedzielone atomem 

C

C

sp3

sp3

, to nie ma pomiędzy nimi sprzęŜenia i takie 

, to nie ma pomiędzy nimi sprzęŜenia i takie 

dieny nazywamy ’dienami izolowanymi’.

dieny nazywamy ’dienami izolowanymi’.

‹#›

RJC

Izomery Geometryczne w Naturze

Izomery Geometryczne w Naturze

Pomarańczowy barwnik 

Pomarańczowy barwnik 

ββ

--karoten, 

karoten, 

rozpowszechniony w warzywach, w organizmach 

rozpowszechniony w warzywach, w organizmach 

Ŝ

ywych jest przekształcany w Vitaminę

Ŝ

ywych jest przekształcany w Vitaminę--A.

A.

CH

2

OH

‹#›

RJC

Vitamina

Vitamina--A i  11

A i  11--cis

cis--Retinal

Retinal

Enzymy obecne w wątrobie przeprowadzają 

Enzymy obecne w wątrobie przeprowadzają 

Vitaminę

Vitaminę--A w 11

A w 11--cis

cis--Retinal.

Retinal.

CH

2

OH

E

Z

CHO

‹#›

RJC

Podsumowanie

Podsumowanie

Alkeny

Orbitale zhybrydyzowane sp

2

Wiązania 

σ

vs 

π

, siła wiązania

Wiązania 

σ

vs 

π

, siła wiązania

Nazewnictwo IUPAC dla alkenów

Izomery strukturalne, izomery geometryczne

Rotacja wokół wiązań

cis vs trans, Z vs E

Podwójne wiązanie sprzęŜone vs niesprzęŜone