background image

1

CYKLOALKANY

NOMENKLATURA CYKLOALKANÓW

2. Rdzeń nazwy podstawionych cykloalkanów tworzy się poprzez 

porównanie liczby atomów węgla w łańcuchu oraz w pierścieniu – nazwę
wyprowadza się od alkanu o większej liczbie atomów węgla

1. Rdzeń nazwy tworzy się poprzez dodanie przedrostka 

CYKLO 

do nazwy 

alkanu o takiej samej liczbie atomów węgla

cyklo

heksan

cyklo

butan

cyklo

pentan

CH

3

metylo

cyklo

pentan

ALE

CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

cyklo

propylo

butan

CYKLOALKANY

NOMENKLATURA CYKLOALKANÓW

3. Pozostałe reguły są takie same jak dla alkanów łańcuchowych

CH

3

CH

2

CH

2

CH

3

1,3-di

etylo

cyklo

heksan

1

3

CH

3

CH

2

CH

3

1-

etylo

-2-

metylo

cyklo

heksan

CH(CH

3

)

2

1-metyloetylo

cyklo

butan

C(CH

3

)

3

CH

3

1-

(1,1-dimetyloetylo)

-3-

metylo

cyklo

pentan

CYKLOALKANY   C

n

H

2n

NIE REAGUJĄ Z KWASMI I ZASADAMI

cząsteczka ‘elastyczna’ – swobodny 

obrót wokół wiązania C–C 

n

-butan

cykloheksan

cząsteczka ‘sztywna’ – brak 

swobodnego obrotu wokół wiązania 

C–C 

background image

2

KONFORMACJE CYKLOALKANÓW

cykloalkan

cząsteczka ‘sztywna’ – brak swobodnego 

obrotu wokół wiązania C–C 

CH

3

H

H

3

C

H

CH

3

H

H

3

C

H

taki sam wzór sumaryczny 

taki sam połączenia ze sobą atomów 

różne rozmieszczenie atomów w 
przestrzeni

STEREOIZOMERY

IZOMERY 

GEOMETRYCZNE

KONFORMACJE CYKLOALKANÓW

CH

3

H

H

3

C

H

CH

3

H

H

3

C

H

różne właściwości fizyczne i chemiczne 

IZOMERY GEOMETRYCZNE

cis trans 

cis-

1,3-dimetylocyklopentan

trans-

1,3-dimetylocyklopentan

KONFORMACJE CYKLOALKANÓW

Naprężenia kątowe – wynikające z odchylenia kątów walencyjnych od 
wartości 109

°28’

cząsteczka ‘sztywna’ – brak swobodnego 

obrotu wokół wiązania C–C 

Cykloalkany przyjmują konformacje o minimalnej energii, czyli tak aby 
zminimalizować:

Naprężenia torsyjne – wynikające z naprzeciwległego ułożenia wiązań
przy sąsiadujących atomach węgla

Naprężenia steryczne – wynikające z oddziaływania odpychającego 
zbliżonych do siebie grup atomów lub pojedynczych atomów 

background image

3

KONFORMACJE CYKLOALKANÓW

C

H

H

H

H

H

H

CYKLOPROPAN

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

KONFORMACJE CYKLOALKANÓW

CYKLOBUTAN

1

2

3

4

3

4

1

2

CYKLOHEKSAN

KONFORMACJE CYKLOALKANÓW

KRZESŁO

ŁÓDŹ

promień van der Waalsa atomu wodoru = 1.25 Å

1.82Å

2

×1.25 Å >  1.82 Å

H

H

1

4

background image

4

oś pierścienia

CYKLOHEKSAN

KONFORMACJE CYKLOALKANÓW

aksjalne

║do osi pierścienia

ekwatorialne

kąt z osią pierścienia 
równy 109

°28’

CYKLOHEKSAN

KONFORMACJE CYKLOALKANÓW

1

2

3

4

5

6

ax

eq

ax

eq

ax

ax

ax

ax

eq

eq

6

5, 4

3

1, 2

6

5

4

3

2

1

6, 3

5, 4

1, 2

KONFORMACJE CYKLOHEKSANU

background image

5

KONFORMACJE CYKLOHEKSANU

Me

bardziej stabilny o 1.8 kcal/mol

H

H

Me

KONFORMACJE CYKLOHEKSANU

Me

Me

Me

Me

trans

-1,4-dimetylocykloheksan

cis

-1,2-dimetylocykloheksan

Me

Me

M

Me

e

bardziej stabilny

równocenne energetycznie

WĘGLOWODORY 

ALIFATYCZNE

WĘGLOWODORY

WĘGLOWODORY 

AROMATYCZNE

ALKANY C

n

H

2n+2

ALKINY C

n

H

2n-2

ALKENY C

n

H

2n

CYKLOALKANY 

C

n

H

2n

background image

6

NOMENKLATURA WĘGLOWODORÓW NIENASYCONYCH

2. Atomy węgla numeruje się w ten sposób, aby atom węgla przy wiązaniu 

wielokrotnym miał najniższy lokant

1. Wyznacza się najdłuższy łańcuch zawierający wiązanie wielokrotne i do 

rdzenia nazwy alkanu o takiej samej liczbie atomów węgla dodaje się
końcówkę

– EN 

dla alkenów lub 

– IN/YN

dla alkinów

ALK

AN

ALK

EN

ALK

IN

CH

3

CH

3

CH

2

=CH

2

H – C

C – H 

ET

AN

ET

EN

ET

YN

CH

3

CH

2

CH

2

=CHCH

3

CH

3

CH

2

C

CCH

2

CH

2

CH

3

1         2       3

2      1

2

-

PENT

EN

1        2      3

4     3     2      1

3

-

HEKS

YN

CH

3

CH

2

CCH

2

CH=CHCH

3

CH

3

CH

3

5,5-DIMETYLO

-2-

HEPT

EN

a nie 3-penten

a nie 4-heksyn

a nie 3,3-dimetylo-5-hepten

NOMENKLATURA WĘGLOWODORÓW NIENASYCONYCH

3. Jeżeli w cząsteczce jest obecnych więcej niż jedno wiązanie 

wielokrotne, to atomy węgla numeruje się w ten sposób, aby suma 
lokantów była jak najniższa, a atom węgla przy wiązaniu podwójnym 
miał najniższy z możliwych lokant

H–C 

C

CH

2

CH

2

CH=CH

2

1

-HEKS

EN

-5-YN

3,3-DIMETYLO

-1-

HEKS

EN

-5-YN

CHCCH

2

C

CH

3

CH

3

CH

CH

2

INNE

H–C 

C

CH

2

CH

2

CH

2

OH

5

-HEKS

YN

-1-OL

Cl

CH

2

CH

2

CH=CH

2

4-CHLORO-

1

-BUT

EN

CHCCH

2

C

OH

CH

CH

2

1-

HEKS

EN

-5-YN

-3-OL

NOMENKLATURA WĘGLOWODORÓW NIENASYCONYCH

R – C 

≡ C –

H

alkin

terminalny

wodór acetylenowy

PODSTAWNIKI

wyprowadzone z alkenów – końcówka 

–enyl

wyprowadzone z alkinów – końcówka

–ynyl

CH

3

CH=CHCH

2

2-BUT

ENYL

CH

2

=CHCH

2

2-PROP

ENYL

CH

2

=CH–

ET

ENYL

zwycz. 

ALLIL

zwycz. 

WINYL

H–C 

≡ C –

ET

YNYL

H–C

CCH

2

2-PROP

YNYL

background image

7

IZOMERIA GEOMETRYCZNA ALKENÓW

H

CH

3

C

C

CH

3

H

CH

3

CH

3

C

C

H

H

ALKEN

zahamowany swobodny obrót 

wokół wiązania  –C = C–

1. Ustala się starszeństwo podstawników przy każdym atomie węgla 

wiązania podwójnego

2. Jeżeli starsze podstawniki znajdują się po tej samej stronie wiązania 

podwójnego, to stereoizomer nazywamy – /

Z

/; 

jeżeli po obu stronach 

wiązania podwójnego – /

E

I > Br > Cl > F > n-C

6

H

13

- >  CH

3

CH

2

- >  CH

3

- > D > H > :

E

Z

Niem. 

zusammen

Niem. 

entgegen

CH

3

-

H

IZOMERIA GEOMETRYCZNA ALKENÓW

H

CH

3

CH

2

C

C

CHCH

3

H

CH

3

/E/

-

2-METYLO-3-HEKSEN

CH

2

CH

3

Cl

C

C

CH

3

H

/Z/

-1-CHLORO-2-METYLO

-

2-BUTEN

CH

3

CH

3

CH

2

C

C

CHCH

3

CH

3

CH

3

/E/

-

2,3,4-TRIMETYLO-3-HEKSEN

Cl

CH

3

Br

Br

I

C

C

CH

3

Cl

CH

3

CH

2

-

H

(CH

3

)

2

CH-

H

/Z/

-2-BROMO-1-CHLORO-1-IODO-1-PROPEN

ALKENY C

n

H

2n

1. TRWAŁOŚĆ ALKENÓW

H

CH

3

C

C

CH

3

H

CH

3

CH

3

C

C

H

H

/E/

/Z/

KATALIZATOR

76%

24%

CH

3

CH

3

C

C

H

H

H

2

/Pd

CH

3

CH

2

CH

2

CH

3

H

E

= -116 kJ/mol

H

Z

= -120 kJ/mol

H

CH

3

C

C

CH

3

H

H

2

/Pd

/E/

STABILNIEJSZY NIŻ

/Z/

background image

8

ALKENY C

n

H

2n

1. TRWAŁOŚĆ ALKENÓW

CH

3

CH

2

CH

2

CH

3

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

H

2

C CH

2

H

CH

3

C

C

CH

3

H

H

2

+

H

E

= -27.6 kcal/mol

CH

3

CH

2

CH CH

2

     

H

2

+

°= -30.3 kcal/mol

H

2

+

CH

3

CH

3

C

C

H

H

H

Z

= -28.6 kcal/mol

ALKENY C

n

H

2n

2. OTRZYMYWANIE ALKENÓW

ELIMINACJA CZĄSTECZKI HALOGENOWODORU Z HALOGENKÓW ALKILOWYCH

DEHYDRATACJA ALKOHOLI

REAKTYWNOŚĆ ALKOHOLI

3° >  2° >  1°

+

  

KX  

+

   H

2

O

KOH
ALKOHOL

C

H

C

X

C

C

X:  I >  Br > Cl 

3° >  2° >  1°

REAKTYWNOŚĆ HALOGENKU

Al

2

O

3

lub
KWAS

C

H

C

OH

C

C

+

  

H

2

O

ALKENY C

n

H

2n

2. OTRZYMYWANIE ALKENÓW

ELIMINACJA HALOGENU Z VICYNALNEGO DIHALOGENKU ALKILU

UWODORNIENIE ALKINÓW

+

  

Zn

X

2

 

C

X

C

X

C

C

+    

Zn

H

2

/KATALIZATOR LINDLARA

C

R

C

R

R

R

C

C

H

H

K lub Na / NH

3

R

R

C

C

H

H

/E/

/Z/

background image

9

ALKENY C

n

H

2n

3. REAKCJE ALKENÓW

ADDYCJA ELEKTROFILOWA  A

E

C

C

+   

X Y

C

X

C

Y

π

σ

2×σ

wiązania rozpadające się

wiązania tworzące się

C

C

ELEKTROFILE:

CZĄSTKI NAŁADOWANE DODATNIO, np. H

+

CZĄSTKI NEUTRALNE, np. Br

2

KWASY LEWISA, np. BF

3

, AlCl

3

KATIONY METALI, np. Ag 

+

, Hg

+2

, Pt

+2

ADDYCJA ELEKTROFILOWA  A

E

MECHANIZM  A

E

C

C

H X

wolno

C C

H

+

C

C

H

+

KARBOKATION

szybko

X

H

C

C

X

HALOGENOALKAN

ADDYCJA 

ELEKTROFILOWA

A

E

REGUŁA MARKOWNIKOWA  

CH

3

H

3

C C

CH

3

Br

SZYBKO 

Br

-

Proton przyłącza się tak, aby powstał

bardziej stabilny

karbokation

STABILNOŚĆ KARBOKATIONÓW

3° >  2° >  1° > CH

3

+

2-BROMO-2-METYLOPROPAN

CH

3

H

2

C C

CH

3

CH

3

H

2

C CH

CH

3

CH

3

H

3

C C

CH

3

H

+

background image

10

ADDYCJA ELEKTROFILOWA  A

E

STAN

PRZEJŚCIOWY DLA 

KARBOKATIONU

1

°

STAN

PRZEJŚCIOWY DLA 

KARBOKATIONU

2

°

CH

3

CH=CH

2

CH

3

CH

2

CH

2

+

Br

-

Br

-

CH

3

CH

2

CH

2

Br

CH

3

CHCH

3

Br

H

+

CH

3

CHCH

3

+

2

°

1

°

REAKCJE KARBOKATIONÓW

CH

3

H

2

C CHCH

CH

3

H

+

+

(CH

3

)

2

C CH CH

3

H

H

3

C

C

H

3

C

CH

2

CH

3

H

3

C

CH

H

3

C

CHCH

3

Nu

INu, np. ROH

H

3

C

CH

H

3

C

CHCH

3

CH

2

CH CH(CH

3

)

2

1,2-PRZESUNIĘCIE

CH

2

CH CH(CH

3

)

2

DIMERYZACJA

ADDYCJA ELEKTROFILOWA  A

E

ADDYCJA WODORU DO ALKENU 

A

E

syn  

H

2

/KATALIZATOR

cis-

1,2-dimetylocykloheksan

H H

H

2

C CH

2

CH

3

H

3

C

H H

KAT.

CH

3

H

3

C

H

H

Ni

background image

11

ADDYCJA ELEKTROFILOWA  A

E

ADDYCJA BROMU DO ALKENU 

A

E

anti

Br Br

wolno

Br

Br

szybko

Br

Br

+

δ

δ

trans

-1,2-dibromocyklopentan

Br

-

Br

Br

Br

Br

2

CCl

4

ADDYCJA ELEKTROFILOWA  A

E

ADDYCJA 

BOROWODORU 

DO ALKENU – HYDROBOROWANIE ALKENÓW

R

H

BH

2

+

δ

δ

R

H

BH

2

R

H

B

H

2

O

2

 / OH

-

R

H

OH

OKSYRTĘCIOWANIE ALKENÓW

R

H

2

O

  +   Hg(CH

3

COO

-

)

2

R

HO

Hg(CH

3

COO)

THF

R

HO

H

NaBH

4

OH

-

tzw. 

ANTYMARKOWNIKOW

UTLENIANIE ALKENÓW

OH

-

HO

OH

KMnO

4

O

O

Mn

O

O

-

K

+

H

2

O

HO

OH

OsO

4

O

O

Os

O

O

NaHSO

3

CCl

4

H

2

O

OH

-

HO

OH

O

R C

O

O OH

background image

12

UTLENIANIE ALKENÓW

OZONOLIZA ALKENÓW

CH

O O

CH

O

CH

2

CH

3

CH

3

   O

3

-80

o

C

CH

3

CH

CHCH

2

CH

3

   

Zn, H

2

O

CH

3

C

O

H

CH

3

CH

2

C

O

H

+

  1. O

3

2. Zn,H

2

O

CH

3

CH

CHCH

3

CH

3

C

O

H

CH

3

C

O

H

+

  1. O

3

2. Zn,H

2

O

CCH

2

CH

2

CH

2

CH

2

C

O

H

O

H

REAKCJE RODNIKOWE ALKENÓW

ADDYCJA RODNIKOWA HBr DO ALKENÓW

R CH CH

2

HBr
ROOR

R CH

2

CH

2

Br

MECHANIZM

1. Inicjacja reakcji rodnikowej

R – O – O – R                  2 R – O

h

ν

2. Propagacja reakcji rodnikowej

R – O

+  

H – Br

RO

H

+     

Br

Br

H

2

C CHCH

2

CH

3

H

2

C

CHCH

2

CH

3

Br

H

2

C

CHCH

2

CH

3

Br

1

°

2

°

1

° < 2 

°

ADDYCJA RODNIKOWA HBr DO ALKENÓW

2. Propagacja reakcji rodnikowej

CH

3

CH

2

CH CH

2

Br

CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

Br

H Br

+    Br

itd.

background image

13

REASUMUJĄC

CH

3

CH

2

CH CH

2

CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

Br

CH

3

CH

2

CH CH

2

Br

CH

3

CH

2

CH CH

3

CH

3

CH

2

CH CH

3

Br

A

E

H

+

Br 

-

A

R

ROOR     Br

HBr

KARBOKATION 2

°

KARBORODNIK 2

°

ZG

OD

NIE

NIE

ZGO

DNI

E

POLIMERYZACJA ALKENÓW

POLIMERYZACJA – proces polegający na łączeniu małych cząsteczek, tzw.
monomerów, w duże cząsteczki - polimery

MECHANIZM

1. Rozkład katalizatora, np. nadtlenku benzoilu

2. Przyłączenie rodnika  benzoiloksylowego do alkenu

C

O

O

O

O

C

h

ν

C

O

O

O

O

C

+

RO

RO

H

2

C CH

2

+

H

2

C CH

2

OR

POLIMERYZACJA ALKENÓW

MECHANIZM

3. Reakcja przedłużania łańcucha 

n – krotnie 

4. Zakończenie łańcucha 

RO

CH

2

CH

2

H

2

C CH

2

RO

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

RO

/CH

2

CH

2

/

n-1

CH

2

CH

2

H

2

C CH

2

RO

/CH

2

CH

2

/

n

CH

2

CH

2

R

R

+

R R

background image

14

REASUMUJĄC

H

2

 

/Pt, Ni lub Pd

H

H

AE syn

HX 

(X = I, Br, Cl, F)

AE zgodnie z reg. Markownikowa

X

H

X

2

 

(X = I, Br, Cl, F)

AE anti

X

X

zgodnie z reg. Markownikowa

AE anti

HO

X

X

2

/H

2

(X = I, Br, Cl, F)

zgodnie z reg. Markownikowa

H

+

/H

2

AE anti

HO

H

zgodnie z reg. Markownikowa

REASUMUJĄC

1.RCO

3

H/CCl

4

2. H

+

/H

2

utlenianie anti

HO

OH

O

O

ozonoliza

1.O

3

2. Zn/H

2

HO

OH

1. KMnO

4

2. OH

-

1. OsO

4

2. NaHSO

3

LUB

utlenianie syn