กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 14 นาที

อัลคีน

ใน เคมีอินทรีย์ อั ลคีน หรือ โอเลฟิน คือ ไฮโดรคาร์บอน ที่ มี พันธะคู่ คาร์บอน -คาร์บอนตั้งแต่หนึ่งพันธะขึ้นไป [ 1 ] พันธะคู่อาจอยู่ภายในหรืออยู่ที่ตำแหน่งปลาย อัลคีนปลาย...

อัลคีน

แบบจำลองสามมิติของเอทิลีนแอลคีนที่ง่ายที่สุด

ในเคมีอินทรีย์อัลคีนหรือโอเลฟินคือไฮโดรคาร์บอนที่ มี พันธะคู่คาร์บอน -คาร์บอนตั้งแต่หนึ่งพันธะขึ้นไป[ 1 ]พันธะคู่อาจอยู่ภายในหรืออยู่ที่ตำแหน่งปลายอัลคีนปลายยังรู้จักกันในชื่อα-โอเลฟิ

สหภาพเคมีบริสุทธิ์และประยุกต์ระหว่างประเทศ (IUPAC) แนะนำให้ใช้ชื่อ "แอลคีน" เฉพาะกับ ไฮโดรคาร์บอน แบบอะไซคลิกที่มีพันธะคู่เพียงหนึ่งพันธะเท่านั้น ใช้คำว่าแอลคาไดอีนแอลคาไตรอีน ฯลฯ หรือโพลีอีนสำหรับไฮโดรคาร์บอนแบบอะไซคลิกที่มีพันธะคู่สองพันธะขึ้นไป ใช้คำว่าไซโคลแอลคีนไซโคลแอลคาไดอีน ฯลฯ สำหรับ แบบ ไซคลิกและใช้คำว่า "โอเลฟิน" สำหรับสารประกอบทั่วไป ไม่ว่าจะเป็นแบบไซคลิกหรืออะไซคลิก ที่มีพันธะคู่หนึ่งพันธะขึ้นไป[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]

อัลคีนแบบอะไซคลิก ซึ่งมีพันธะคู่เพียงหนึ่งพันธะและไม่มีหมู่ฟังก์ชัน อื่น (เรียกอีกอย่างว่าโมโนอีน ) จะเกิดเป็นอนุกรมของไฮโดรคาร์บอนที่มีสูตรทั่วไปC n H 2 nโดยที่nเป็นจำนวนธรรมชาติมากกว่า 1 (ซึ่งน้อยกว่าอัลเคน ที่สอดคล้องกันสอง ไฮโดรเจน ) เมื่อnมีค่าตั้งแต่สี่ขึ้นไป จะเกิด ไอโซเมอร์ได้ ซึ่งแตกต่างกันที่ตำแหน่งและโครงสร้างของพันธะคู่

โดยทั่วไปแอ ลคีนเป็นสารประกอบที่ไม่มีสี และ ไม่มีขั้ว คล้ายกับแอลเคนแต่มีปฏิกิริยามากกว่า สมาชิกกลุ่มแรกๆ จะเป็นก๊าซหรือของเหลวที่อุณหภูมิห้อง แอลคีนที่ง่ายที่สุดคือเอทิลี ( C2H4 ) (หรือ "อีเทน" ในระบบการตั้งชื่อ IUPAC ) ซึ่งเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่ผลิตในระดับอุตสาหกรรมมากที่สุด[ 5 ]

สารประกอบ อะโรมาติกมักถูกวาดเป็นแอลคีนแบบวงแหวน อย่างไรก็ตามโครงสร้างและคุณสมบัติของพวกมันมีความแตกต่างกันมากพอที่จะไม่ถูกจัดประเภทเป็นแอลคีนหรือโอเลฟิน[ 3 ]ไฮโดรคาร์บอนที่มีพันธะคู่ที่ซ้อนทับกันสองพันธะ ( C=C=C ) เรียกว่าแอลลีน —สารประกอบที่ง่ายที่สุดดังกล่าวเรียกว่าแอลลีน —และสารประกอบที่มีพันธะที่ซ้อนทับกันสามพันธะขึ้นไป ( C=C=C=C , C=C=C=C=Cเป็นต้น) เรียกว่าคูมูลี

โครงสร้างและพันธะ

การเชื่อมต่อ

เอทิลีน (อีเทน) แสดงพันธะไพในสีเขียว

พันธะคู่คาร์บอน–คาร์บอนประกอบด้วยพันธะซิกมาและพันธะไพพันธะคู่นี้แข็งแรงกว่าพันธะโควาเลนต์ เดี่ยว : 611  kJ / molเทียบกับ 347 kJ/mol [ 1 ]พันธะคู่สั้นกว่าพันธะเดี่ยว โดยมีความยาวพันธะ เฉลี่ย 1.33 Å (133 pm ) เทียบกับ 1.53 Å สำหรับพันธะเดี่ยว CC ทั่วไป[ 6 ]

ในแบบจำลองพันธะแบบ หนึ่งอะตอมคาร์บอนของพันธะคู่มีการไฮบริดแบบsp² ออร์บิทัล sp² จะสร้างพันธะซิกมากับอะตอมสามอะตอม (อะตอมคาร์บอนอีกอะตอมหนึ่งและอะตอมไฮโดรเจนสองอะตอม) ออร์บิทัลอะตอม 2p ที่ไม่ได้ไฮบริด ซึ่งตั้งฉากกับระนาบของออร์บิทัล sp² ทั้งสาม จะรวมกันเพื่อสร้างพันธะไพ พันธะนี้อยู่นอกแกน C–C หลัก โดยครึ่งหนึ่งของพันธะอยู่ด้านหนึ่งของโมเลกุลและอีกครึ่งหนึ่งอยู่ด้านตรงข้าม ด้วยความแข็งแรง 65 กิโลแคลอรี/โมล พันธะไพจึงอ่อนกว่าพันธะซิกมาอย่างมาก

การหมุนรอบพันธะคู่คาร์บอน-คาร์บอนถูกจำกัด เนื่องจากต้องใช้พลังงานในการทำลายการเรียงตัวของออร์บิทัล pบนอะตอมคาร์บอนทั้งสอง ดังนั้น ไอโซเมอร์แบบซิสหรือทรานส์จึงเปลี่ยนไปมาได้ช้ามาก จนสามารถจัดการได้อย่างอิสระในสภาวะแวดล้อมปกติโดยไม่เกิดไอโซเมอไรเซชัน อัลคีนที่ซับซ้อนกว่าอาจตั้งชื่อด้วยสัญลักษณ์EZสำหรับโมเลกุลที่มีหมู่แทนที่ (หมู่ข้างเคียง) ที่แตกต่างกันสามหรือสี่หมู่ ตัวอย่างเช่น ในบรรดาไอโซเมอร์ของบิวทีน หมู่ เมทิลสองหมู่ของ ( Z )-บิวต์-2- อีน (หรือที่เรียกว่าซิส -2-บิวทีน) ปรากฏอยู่ด้านเดียวกันของพันธะคู่ และใน ( E )-บิ ต์-2-อีน (หรือที่เรียกว่าทรานส์-2-บิวทีน) หมู่เมทิลจะปรากฏอยู่ด้านตรงข้าม ไอโซเมอร์ทั้งสองของบิวทีนนี้มีคุณสมบัติที่แตกต่างกัน

รูปร่าง

ตามที่แบบจำลองVSEPRของ การผลักกันของ อิเล็กตรอนคู่ทำนาย ไว้ รูปทรงโมเลกุลของแอลคีนจะมีมุมพันธะรอบอะตอมคาร์บอนแต่ละตัวในพันธะคู่ประมาณ 120° มุมนี้อาจเปลี่ยนแปลงได้เนื่องจากความเครียดเชิงสเตอริกที่เกิดจากปฏิกิริยาที่ไม่ใช่พันธะระหว่างหมู่ฟังก์ชันที่ติดอยู่กับอะตอมคาร์บอนของพันธะคู่ ตัวอย่างเช่น มุมพันธะ C–C–C ในโพรพิลีนคือ 123.9°

สำหรับอัลคีนแบบสะพานกฎของ Bredtระบุว่าพันธะคู่ไม่สามารถเกิดขึ้นที่หัวสะพานของระบบวงแหวนแบบสะพานได้ เว้นแต่ว่าวงแหวนจะมีขนาดใหญ่พอ[ 7 ]ตาม Fawcett และกำหนดSเป็นจำนวนอะตอมทั้งหมดที่ไม่ใช่หัวสะพานในวงแหวน[ 8 ]ระบบไบไซคลิกต้องการS  ≥ 7 เพื่อความเสถียร[ 7 ]และระบบไตรไซคลิกต้องการS  ≥ 11 [ 9 ]

ไอโซเมอริซึม

ในวิชาเคมีอินทรีย์คำนำหน้าcis- และ trans- ใช้เพื่ออธิบายตำแหน่งของหมู่ฟังก์ชันที่ติดอยู่กับ อะตอม คาร์บอนที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะคู่ ในภาษาละตินcisและtransหมายถึง "ด้านนี้" และ "ด้านตรงข้าม" ตามลำดับ ดังนั้น หากหมู่ฟังก์ชันทั้งสองอยู่ด้านเดียวกันของโซ่คาร์บอน พันธะจะมี โครงสร้าง แบบ cis-มิฉะนั้น (เช่น หมู่ฟังก์ชันอยู่ด้านตรงข้ามของโซ่คาร์บอน) พันธะจะมีโครงสร้าง แบบ trans-

เพื่อให้เกิดโครงสร้างแบบซิสและทรานส์ จะต้องมีสายโซ่คาร์บอน หรืออย่างน้อยที่สุดต้องมีหมู่ฟังก์ชัน อย่างน้อยหนึ่งหมู่ ที่ติดอยู่กับคาร์บอนแต่ละอะตอมที่เหมือนกันทั้งสองแบบในกรณีทั่วไปที่หมู่ฟังก์ชันทั้งสี่ที่ติดอยู่กับอะตอมคาร์บอนในพันธะคู่แตกต่างกัน สามารถใช้โครงสร้างแบบอีและแซด แทนได้ อีและแซดเป็นคำย่อของคำภาษาเยอรมัน ว่า zusammen (ด้วยกัน) และentgegen (ตรงข้าม) ในไอโซเมอร์แบบอีและแซด หมู่ฟังก์ชันแต่ละหมู่จะได้รับลำดับความสำคัญตามกฎลำดับความสำคัญของ Cahn–Ingold–Prelogถ้าหมู่ฟังก์ชันสองหมู่ที่มีลำดับความสำคัญสูงกว่าอยู่ด้านเดียวกันของพันธะคู่ พันธะนั้นจะมี โครงสร้าง แบบแซด มิฉะนั้น (เช่น หมู่ฟังก์ชันสองหมู่ที่มีลำดับความสำคัญสูงกว่าอยู่ด้านตรงข้ามของพันธะคู่) พันธะนั้นจะมีโครงสร้างแบบอีโครงสร้างแบบซิสและทรานส์ไม่มีความสัมพันธ์ที่ตายตัวระหว่างโครงสร้าง แบบอีและแซด

ไอโซเมอริซึม

อัลคีนที่มี อะตอมคาร์บอนสี่อะตอมขึ้นไป สามารถมีอยู่ได้ในรูปของ ไอโซเมอร์โครงสร้างอัลคีนส่วนใหญ่ยังเป็นไอโซเมอร์ของไซโคลอัลเคนด้วย ไอโซเมอร์โครงสร้างของอัลคีนแบบอะไซคลิกที่มีพันธะคู่เพียงหนึ่งพันธะมีดังนี้: [ 10 ]

  • C 2 H 4 : เอทิลีนเท่านั้น
  • C 3 H 6 : โพรพิลีนเท่านั้น
  • C 4 H 8 : 3 ไอโซเมอร์: 1-บิวทีน , 2-บิวทีนและไอโซบิวทิลีน
  • C 5 H 10 : 5 ไอโซเมอร์: 1-เพนทีน , 2-เพนทีน, 2-เมทิล-1-บิวทีน, 3-เมทิล-1-บิวทีน, 2-เมทิล-2-บิวทีน
  • C 6 H 12 : 13 ไอโซเมอร์: 1-เฮกซีน, 2-เฮกซีน, 3-เฮกซีน, 2-เมทิล-1-เพนทีน, 3-เมทิล-1-เพนทีน, 4-เมทิล-1-เพนทีน, 2-เมทิล-2-เพนทีน, 3-เมทิล-2-เพนทีน, 4-เมทิล-2-เพนทีน, 2,3-ไดเมทิล-1-บิวทีน, 3,3-ไดเมทิล-1-บิวทีน, 2,3-ไดเมทิล-2-บิวทีน, 2-เอทิล-1-บิวทีน

โมเลกุลเหล่านี้จำนวนมากแสดงไอโซเมอริซึม แบบ ซิส - ทรานส์นอกจากนี้ อาจมี อะตอมคาร์บอน ไครัลโดยเฉพาะอย่างยิ่งในโมเลกุลขนาดใหญ่ (ตั้งแต่C 5 ขึ้นไป ) จำนวนไอโซเมอร์ที่เป็นไปได้จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อมีอะตอมคาร์บอนเพิ่มขึ้น

การตั้งชื่อ

แม้ว่าระบบการตั้งชื่อจะไม่ได้รับการปฏิบัติตามอย่างกว้างขวาง แต่ตาม IUPAC แล้ว แอลคีนคือไฮโดรคาร์บอนแบบอะไซคลิกที่มีพันธะคู่เพียงหนึ่งพันธะระหว่างอะตอมคาร์บอน[ 2 ]โอเลฟินประกอบด้วยแอลคีนแบบวงแหวนและอะไซคลิกที่มีจำนวนมากกว่า รวมถึงไดอีนและโพลีอีนด้วย[ 3 ]

ในการสร้างรากศัพท์ของชื่อ IUPACสำหรับแอลคีนสายตรง ให้เปลี่ยน คำต่อท้าย -an-ของโมเลกุลหลักเป็น-en-ตัวอย่างเช่นCH₃ - CH₃คือแอลคีนอีเทน (ethANe ) ดังนั้น ชื่อของCH₂ =CH₂ จึงเป็น อี เท นอี เทน (ethENe )

สำหรับแอลคีนสายตรงที่มีคาร์บอนอะตอม 4 อะตอมขึ้นไป ชื่อดังกล่าวไม่ได้ระบุสารประกอบนั้นได้อย่างครบถ้วน ในกรณีเหล่านั้น และสำหรับแอลคีนแบบอะไซคลิกที่มีกิ่งก้าน จะใช้กฎต่อไปนี้:

  1. หาโซ่คาร์บอนที่ยาวที่สุดในโมเลกุล ถ้าโซ่นั้นไม่มีพันธะคู่ ให้ตั้งชื่อสารประกอบตามกฎการตั้งชื่อของแอลเคน มิฉะนั้น:
  2. ให้กำหนดหมายเลขคาร์บอนในโซ่นั้นโดยเริ่มจากปลายด้านที่อยู่ใกล้กับพันธะคู่มากที่สุด
  3. กำหนดให้ตำแหน่งkของพันธะคู่เป็นหมายเลขของคาร์บอนตัวแรกของพันธะคู่นั้น
  4. ตั้งชื่อหมู่ข้างเคียง (นอกเหนือจากไฮโดรเจน) ตามกฎที่เหมาะสม
  5. กำหนดตำแหน่งของหมู่ข้างเคียงแต่ละหมู่โดยอ้างอิงจากหมายเลขของคาร์บอนในสายโซ่ที่หมู่ข้างเคียงนั้นยึดติดอยู่
  6. เขียนตำแหน่งและชื่อของกลุ่มฝ่ายต่างๆ แต่ละกลุ่ม
  7. เขียนชื่อของแอลเคนที่มีสายโซ่เดียวกัน โดยแทนที่คำต่อท้าย "-ane" ด้วย " k -ene"

โดยทั่วไป ตำแหน่งของพันธะคู่จะถูกใส่ไว้ก่อนชื่อของสายโซ่ (เช่น "2-pentene") มากกว่าที่จะใส่ไว้ก่อนคำต่อท้าย ("pent-2-ene")

ไม่จำเป็นต้องระบุตำแหน่งหากเป็นตำแหน่งที่ไม่ซ้ำกัน โปรดทราบว่าพันธะคู่อาจหมายถึงการกำหนดหมายเลขโซ่ที่แตกต่างจากที่ใช้สำหรับแอลเคนที่สอดคล้องกัน: (H3ค)3ซี– เอช2CH3คือ "2,2-ไดเมทิลเพนเทน" ในขณะที่(H3ค)3C– CH = CH2คือ "3,3-ไดเมทิล 1-เพนทีน"

กฎที่ซับซ้อนกว่านั้นใช้กับโพลีอีนและไซโคลอัลคี[ 4 ]

การตั้งชื่อเฮกซ์-1-อีนที่ถูกแทนที่

ไอโซเมอริซึม แบบ ซิส - ทรานส์

หากพันธะคู่ของโมโนอีนแบบอะไซคลิกไม่ใช่พันธะแรกของโซ่ ชื่อที่สร้างขึ้นข้างต้นก็ยังไม่สามารถระบุสารประกอบนั้นได้อย่างสมบูรณ์ เนื่องจาก ไอ โซเมอร์ซิ ส - ทรานส์ดังนั้นจึงต้องระบุว่าพันธะเดี่ยว C–C สองพันธะที่อยู่ติดกับพันธะคู่นั้นอยู่ด้านเดียวกันของระนาบหรืออยู่ด้านตรงข้าม สำหรับโมโนแอลคีน มักจะระบุโครงสร้างโดยใช้คำนำหน้าcis- (จากภาษาละติน "ด้านนี้ของ") หรือtrans- ("ข้าม", "อีกด้านหนึ่งของ") นำหน้าชื่อ ตามลำดับ เช่นcis -2-pentene หรือtrans -2-butene

ความแตกต่างระหว่าง ไอโซเม อร์ซิสและ ไอ โซเมอร์ทราน ส์

โดยทั่วไปแล้ว ไอโซเมอริซึม แบบซิส - ทรานส์จะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อคาร์บอนทั้งสองตัวในพันธะคู่มีอะตอมหรือกลุ่มที่แตกต่างกันสองกลุ่มติดอยู่กับมัน IUPAC แนะนำให้ใช้สัญลักษณ์ E–Z ที่ ครอบคลุมมากกว่า แทน คำนำหน้า ซิสและทรานส์สัญลักษณ์นี้จะพิจารณากลุ่มที่มีลำดับความสำคัญ CIP สูงสุด ในคาร์บอนทั้งสองตัว หากกลุ่มทั้งสองนี้อยู่ด้านตรงข้ามของระนาบพันธะคู่ การกำหนดค่าจะถูกกำหนดเป็นE (จากภาษาเยอรมันentgegenซึ่งหมายถึง "ตรงข้าม") หากอยู่ด้านเดียวกัน จะถูกกำหนดเป็นZ (จากภาษาเยอรมันzusammenซึ่งหมายถึง "ด้วยกัน") การกำหนดชื่อนี้สามารถสอนได้โดยใช้ตัวช่วยจำ " Zหมายถึง 'on ze zame zide'" [ 11 ]

ความแตกต่างระหว่างไอโซเมอร์EและZ

หมู่ที่มีพันธะคู่ C=C

IUPAC รับรองชื่อสองชื่อสำหรับกลุ่มไฮโดรคาร์บอนที่มีพันธะคู่คาร์บอน–คาร์บอน ได้แก่กลุ่มไวนิลและกลุ่มอัลลิล[ 4 ]

คุณสมบัติทางกายภาพ

คุณสมบัติทางกายภาพหลายอย่างของแอลคีนและแอลเคนคล้ายคลึงกัน คือ ไม่มีสี ไม่มีขั้ว และติดไฟได้สถานะทางกายภาพขึ้นอยู่กับมวลโมเลกุลเช่นเดียวกับไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวที่สอดคล้องกัน แอลคีนที่ง่ายที่สุด ( เอทิลีนโพรพิลีนและบิวทีน ) เป็นแก๊สที่อุณหภูมิห้อง แอลคีนเชิงเส้นที่มีคาร์บอนประมาณห้าถึงสิบเก้าอะตอมเป็นของเหลว และแอลคีนที่มีจำนวนอะตอมคาร์บอนมากกว่าจะเป็นของแข็งคล้ายขี้ผึ้ง จุดหลอมเหลวของของแข็งจะเพิ่มขึ้นตามมวลโมเลกุลที่เพิ่มขึ้นด้วย

โดยทั่วไปแอลคีนจะมีกลิ่นแรงกว่าแอลเคนที่สอดคล้องกัน เอทิลีนมีกลิ่นหวานปนอับ แอลคีนที่มีความเครียดโดยเฉพาะ เช่น นอร์บอร์นีนและทรานส์ -ไซโคลออก ที น เป็นที่ทราบกันดีว่ามีกลิ่นแรงและไม่พึงประสงค์ ซึ่งเป็นข้อเท็จจริงที่สอดคล้องกับคอมเพล็กซ์ π ที่แข็งแรงกว่าที่พวกมันสร้างขึ้นกับไอออนโลหะรวมถึงทองแดง[ 12 ]

จุดเดือดและจุดหลอมเหลว

ด้านล่างนี้คือรายการจุดเดือดและจุดหลอมเหลวของแอลคีนต่างๆ พร้อมด้วยแอลเคนและแอลไคน์ที่สอดคล้องกัน[ 13 ]

จุดหลอมเหลวและจุดเดือดในหน่วยองศาเซลเซียส
จำนวนคาร์บอน อัลเคน อัลคีน อัลไคน์
2 ชื่ออีเทนเอทิลีนอะเซทิลีน
จุดหลอมเหลว−183−169−80.7
จุดเดือด−89−104−84.7
3 ชื่อโพรเพนโพรพิลีนโพรไพน์
จุดหลอมเหลว−190−185−102.7
จุดเดือด−42−47−23.2
4 ชื่อบิวเทน1-บิวทีน1-บิวไทน์
จุดหลอมเหลว−138−185.3−125.7
จุดเดือด-0.5−6.28.0
5 ชื่อเพนเทน1-เพนทีน1-เพนไทน์
จุดหลอมเหลว−130−165.2-90.0
จุดเดือด3629.940.1

สเปกโทรสโกปีอินฟราเรด

ใน สเปกตรัม IRการยืด/การบีบอัดของพันธะ C=C จะให้พีคที่ 1670–1600  cm⁻¹ แถบ นี้ จะอ่อนในแอลคีนสมมาตร การดัดงอของพันธะ C=C จะดูดกลืนแสงใน ช่วงความยาวคลื่น ระหว่าง 1000 ถึง 650 cm⁻¹

สเปกโทรสโกปี NMR

ในการวิเคราะห์ด้วยสเปกโทรสโกปี1H NMR ไฮโดรเจนที่เชื่อมต่อกับคาร์บอนที่อยู่ติดกับพันธะคู่จะมีค่าδHอยู่ที่ 4.5–6.5  ppmพันธะคู่จะทำให้ไฮโดรเจนที่ติดอยู่กับคาร์บอนที่อยู่ติดกับคาร์บอน sp2 ลด การกำบังลง และทำให้เกิด พีคที่มีค่า δH = 1.6–2 ppm [ 14 ]ไอโซเมอร์ซิส/ทรานส์สามารถแยกแยะได้เนื่องจากผลของJ-coupling ที่แตกต่างกัน ไฮโดรเจนวิซิ นัลแบบ ซิส จะมีค่าคงที่การคู่ควบอยู่ในช่วง 6–14  Hzในขณะที่แบบทรานส์จะมีค่าคงที่การคู่ควบอยู่ที่ 11–18 Hz [ 15 ]

ใน สเปกตรัม 13 C NMR พันธะคู่ยังทำให้คาร์บอนมีการเลื่อนสนามต่ำด้วย โดยปกติพันธะคู่ C=C จะมีการเลื่อนทางเคมีประมาณ 100–170 ppm [ 15 ]

การเผาไหม้

เช่นเดียวกับ ไฮโดรคาร์บอนอื่นๆ ส่วนใหญ่แอลคีนจะเผาไหม้แล้วให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ

การเผาไหม้ของแอลคีนจะปล่อยพลังงานน้อยกว่าการเผาไหม้ ของแอลคีนที่มีความ เข้มข้นโมลาร์ เท่ากัน และมีจำนวนคาร์บอนเท่ากัน แนวโน้มนี้สามารถเห็นได้อย่างชัดเจนในรายการเอนทาลปีมาตรฐานของการเผาไหม้ของไฮโดรคาร์บอน[ 16 ]

พลังงานการเผาไหม้ของไฮโดรคาร์บอนชนิดต่างๆ
จำนวนคาร์บอน สาร พิมพ์ สูตร H c ø (กิโลจูล/โมล)
2 อีเทนอิ่มตัว ซี2เอช6−1559.7
เอทิลีนไม่อิ่มตัว ซี2เอช4−1410.8
อะเซทิลีนไม่อิ่มตัว ซี2เอช2−1300.8
3 โพรเพนอิ่มตัว CH 3 CH 2 CH 3−2219.2
โพรพีนไม่อิ่มตัว CH 3 CH=CH 2−2058.1
โพรไพน์ไม่อิ่มตัว CH 3 C≡CH −1938.7
4 บิวเทนอิ่มตัว CH 3 CH 2 CH 2 CH 3−2876.5
1-บิวทีนไม่อิ่มตัว CH 2 =CH−CH 2 CH 3−2716.8
1-บิวไทน์ไม่อิ่มตัว CH≡C-CH 2 CH 3−2596.6

ปฏิกิริยา

แอลคีนเป็นสารประกอบที่มีความเสถียรค่อนข้างสูง แต่มีความไวต่อปฏิกิริยามากกว่าแอลเคนปฏิกิริยาส่วนใหญ่ของแอลคีนเกี่ยวข้องกับการเติมหมู่เข้าไปในพันธะไพ (pi bond) ทำให้เกิดพันธะเดี่ยว ใหม่ แอลคีนเป็นวัตถุดิบสำคัญในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีเนื่องจากสามารถเข้าร่วมในปฏิกิริยาได้หลากหลาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันและอัลคิเลชัน ยกเว้นเอทิลีน แอลคีนมีตำแหน่งที่เกิดปฏิกิริยาได้สองตำแหน่ง คือ พันธะไพระหว่างคาร์บอนกับคาร์บอน และ หมู่ CH ที่ เป็นอัล ลิลิก ตำแหน่งแรกมีบทบาทเด่นกว่า แต่ตำแหน่งอัลลิลิกก็มีความสำคัญเช่นกัน

การเพิ่มพันธะไม่อิ่มตัว

ปฏิกิริยาการเติมอิเล็กโทรฟิลิกทั่วไปของเอทิลีน

กระบวนการไฮโดรจีเนชันเกี่ยวข้องกับการเติมH₂ "ข้าม" พันธะคู่ การไฮโดรจีเนชันของสไตรีนเพื่อสร้างเอทิลเบนซีนสามารถอธิบายได้ด้วยสมการนี้:

C 6 H 5 CH=CH 2 + H 2 → C 6 H 5 CH 2 −CH 3

ปฏิกิริยาไฮ โดรจีเนชันมักต้องการ ตัว เร่ง ปฏิกิริยา โลหะทรานซิชัน เช่นแพลเลเดียมบนคาร์บอนหรือPtO2 [ 17 ] จำนวนไฮโดรเจนทั้งหมดที่สามารถเติมลงในไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัวขึ้นอยู่กับระดับความไม่อิ่มตัว ของ มัน

กระบวนการที่เทียบเคียงได้กับการเติมไฮโดรเจนคือการเติมฮาโลเจนซึ่งเป็นการเติมโมเลกุลของฮาโลเจน เช่นBr₂ทำให้เกิดไดฮาโลอัลเคน การเติมโบรมีนลงในเอทิลีนจะทำให้เกิด1,2-ไดโบรโมอีเท

CH 2 =CH 2 + Br 2 → CH 2 Br−CH 2 Br

ต่างจากปฏิกิริยาไฮโดรจีเนชัน ปฏิกิริยาฮาโลจีเนชันไม่จำเป็นต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา ปฏิกิริยาเกิดขึ้นในสองขั้นตอน โดยมีไอออนฮาโลเนียมเป็นสารตัวกลาง

โครงสร้างของไอออนโบรโมเนียม

การทดสอบโบรมีนใช้เพื่อทดสอบความอิ่มตัวของไฮโดรคาร์บอน[ 18 ]การทดสอบโบรมีนยังสามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้ระดับความไม่อิ่มตัวของไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัวได้ อีกด้วย ค่าโบรมีนถูกกำหนดให้เป็นกรัมของโบรมีนที่สามารถทำปฏิกิริยากับผลิตภัณฑ์ 100 กรัม[ 19 ]

พันธะ π ของไฮโดรคาร์บอนแอลคีนยังไวต่อการไฮเดรชั่นด้วย ปฏิกิริยามักต้องการกรดแก่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา [ 20 ] ขั้นตอนแรกในการไฮเดรชั่นมักเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของคาร์โบแคตไอออนผลลัพธ์สุทธิของปฏิกิริยาจะเป็นแอลกอฮอล์สมการปฏิกิริยาสำหรับการไฮเดรชั่นของเอทิลีนคือ:

H₂C = CH₂ + H₂OH₃C - CH₂OH
ตัวอย่างของปฏิกิริยาไฮโดรฮาโลเจนเนชัน: การเติมHBr ลง ในแอลคีน

ปฏิกิริยาไฮโดรฮาโลจิเนชันเกี่ยวข้องกับการเติม H−X เข้ากับไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัว ปฏิกิริยานี้ส่งผลให้เกิดพันธะ σ C−H และ C−X ใหม่ การเกิดคาร์โบแคตไอออนตัวกลางเป็นแบบเลือกได้และเป็นไปตามกฎของมาร์คอฟนิคอฟ ปฏิกิริยา ไฮ โดรฮาโลจิเนชันของแอลคีนจะทำให้เกิดฮาโลแอลเคนสมการปฏิกิริยาของการเติม HBr เข้ากับเอทิลีนคือ:

H₂C = CH₂ + HBrH₃C CH₂Br

ไซโคลแอดดิชัน

ปฏิกิริยา Diels-Alder
การสร้างออกซิเจนซิงเกล็ตและการเกิดปฏิกิริยาไซโคลแอดดิชัน [4+2] กับไซโคลเพนตาไดอีน

อัลคีนจะรวมเข้ากับไดอีนเพื่อให้ได้ไซโคลเฮกซีนการแปลงนี้เป็นตัวอย่างของปฏิกิริยา Diels-Alderปฏิกิริยาดังกล่าวเกิดขึ้นโดยคงสเตอริโอเคมีไว้ อัตราการเกิดปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับหมู่แทนที่ที่ดึงอิเล็กตรอนหรือให้อิเล็กตรอน เมื่อฉายรังสี UV อัลคีนจะเกิดไดเมอไรเซชันเพื่อให้ได้ไซโคลบิวเทน [ 21 ] อีกตัวอย่างหนึ่งคือปฏิกิริยา Schenck eneซึ่งออกซิเจนซิงเกล็ตทำปฏิกิริยากับ โครงสร้างอัล ลิลิกเพื่อให้ได้อัลลิลเปอร์ออกไซด์ แบบสลับตำแหน่ง :

ปฏิกิริยาของออกซิเจนเชิงเดี่ยวกับโครงสร้างอัลลิลเพื่อให้ได้อัลลิลเปอร์ออกไซด์

ออกซิเดชัน

แอลคีนทำปฏิกิริยากับกรดเปอร์คาร์บอกซิลิกและแม้กระทั่งไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เพื่อให้ได้อีพอกไซด์ :

RCH=CH 2 + RCO 3 H → RCHOCH 2 + RCO 2 H

สำหรับเอทิลีน กระบวนการอีพอกซิเดชันจะดำเนินการในระดับอุตสาหกรรมขนาดใหญ่มาก โดยใช้ออกซิเจนในที่ที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีส่วนประกอบของเงิน:

C 2 H 4 + 1/ 2 O 2 → C 2 H 4 O

แอลคีนทำปฏิกิริยากับโอโซน ส่งผลให้พันธะคู่แตกออก กระบวนการนี้เรียกว่าโอโซโนไลซิสโดยทั่วไปแล้ว ขั้นตอนการทำปฏิกิริยามักใช้สารรีดิวซ์อย่างอ่อน เช่น ไดเมทิลซัลไฟด์ ( SMe₂ ):

RCH=CHR' + O 3 + SMe 2 → RCHO + R'CHO + O=SMe 2
R 2 C=CHR' + O 3 → R 2 CHO + R'CHO + O=SMe 2

เมื่อทำปฏิกิริยากับสารละลายKMnO4 เข้มข้นร้อนและเป็น กรดอัลคีนจะถูกแยกออกเป็นคีโตนและ/หรือ กรดคาร์บอกซิลิก อัตราส่วนของ สารตั้งต้นต่อปฏิกิริยานั้นไวต่อสภาวะต่างๆ ปฏิกิริยานี้และปฏิกิริยาโอโซโนไลซิสสามารถใช้เพื่อกำหนดตำแหน่งของพันธะคู่ในอัลคีนที่ไม่ทราบชนิดได้

สามารถหยุดปฏิกิริยาออกซิเดชันได้ที่บริเวณวิซินัลไดออลแทนที่จะเกิดการแตกตัวของแอลคีนอย่างสมบูรณ์ โดยใช้โอสเมียมเตตระออกไซด์ , KMnO4ที่เย็นและมีฤทธิ์เป็นเบสหรือสารออกซิไดซ์อื่นๆ:

ปฏิกิริยานี้เรียกว่าไดไฮดรอกซิเลชัน

เมื่อมีสารไวแสง ที่เหมาะสม เช่นเมทิลีนบลูและแสง อัลคีนสามารถทำปฏิกิริยากับออกซิเจนชนิดที่ไวต่อปฏิกิริยาที่สร้างขึ้นโดยสารไวแสง เช่นอนุมูลไฮดรอกซิลออกซิเจน ซิง เกล็ตหรือ ไอออน ซูเปอร์ออกไซด์ปฏิกิริยาของสารไวแสงที่ถูกกระตุ้นอาจเกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนอิเล็กตรอนหรือไฮโดรเจน โดยปกติกับสารตั้งต้นที่ลดลง (ปฏิกิริยาประเภทที่ 1) หรือปฏิสัมพันธ์กับออกซิเจน (ปฏิกิริยาประเภทที่ 2) [ 22 ]กระบวนการและปฏิกิริยาทางเลือกต่างๆ เหล่านี้สามารถควบคุมได้โดยการเลือกสภาวะปฏิกิริยาที่เฉพาะเจาะจง ซึ่งนำไปสู่ผลิตภัณฑ์ที่หลากหลาย ตัวอย่างทั่วไปคือปฏิกิริยาไซโคล แอดดิชัน [4+2] ของออกซิเจนซิงเกล็ตกับไดอีนเช่น ไซโค ลเพนตาไดอีนเพื่อให้ได้เอนโดเปอร์ออกไซด์ :

การเกิดพอลิเมอร์

แอลคีนปลายสายเป็นสารตั้งต้นของพอลิเมอร์ผ่านกระบวนการที่เรียกว่าพอลิเมอไรเซชัน พอลิเม อไรเซชันบางชนิดมีความสำคัญทางเศรษฐกิจอย่างมาก เนื่องจากสามารถสร้างพลาสติก อย่างพอลิ เอทิลีนและพอลิโพรพิลีนได้ พอลิเมอร์จากแอลคีนมักเรียกว่าพอลิโอเลฟิน แม้ว่าจะไม่มีโอเลฟินอยู่เลยก็ตาม กระบวนการพอลิเมอไรเซชันสามารถเกิดขึ้นได้ผ่านกลไกที่หลากหลายไดอีน แบบ คอนจูเกต เช่นบิวตา-1,3-ไดอีนและไอโซพรีน (2-เมทิลบิวตา-1,3-ไดอีน) ก็สามารถผลิตพอลิเมอร์ได้เช่นกัน ตัวอย่างหนึ่งคือยางธรรมชาติ

การแทนที่อัลลิลิก

การมีพันธะ C=C π ในไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัวทำให้พลังงานการแยกตัวของพันธะ C−H แบบอัลลิลิก อ่อนลง ดังนั้นกลุ่มเหล่านี้จึงไวต่อ การแทนที่ด้วยอนุมูลอิสระที่ตำแหน่ง CH เหล่านี้ เช่นเดียวกับปฏิกิริยาการเติมที่ตำแหน่ง C=C ในกรณีที่มีตัวเริ่มต้นอนุมูลอิสระ พันธะ CH แบบอัลลิลิกสามารถถูกฮาโลเจนได้[ 23 ]การมีพันธะ C=C สองพันธะขนาบข้างเมทิลีนหนึ่งตัว กล่าวคือ อัลลิลิกคู่ ส่งผลให้พันธะ HC-H อ่อนแอเป็นพิเศษ ปฏิกิริยาที่สูงของสถานการณ์เหล่านี้เป็นพื้นฐานสำหรับปฏิกิริยาอนุมูลอิสระบางอย่าง ซึ่งปรากฏให้เห็นในเคมีของน้ำมันแห้ง

เมตาธีซิส

อัลคีนจะเกิดปฏิกิริยาโอเลฟินเมตาธีซิสซึ่งจะแยกและแลกเปลี่ยนหมู่แทนที่ของอัลคีน ปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องคือเอทิโนไลซิส : [ 24 ]

สารประกอบเชิงซ้อนโลหะ

แบบจำลอง Dewar -Chatt-Duncansonสำหรับพันธะแอลคีน-โลหะ
โครงสร้างของบิส(ไซโคลออกตาไดอีน)นิกเกิล(0)ซึ่งเป็นสารเชิงซ้อนโลหะ-แอลคีน

ในสารประกอบเชิงซ้อนของโลหะทรานซิชันกับแอลคีน แอลคีนทำหน้าที่เป็นลิแกนด์สำหรับโลหะ[ 25 ]ในกรณีนี้ ความหนาแน่นของอิเล็กตรอน π จะถูกบริจาคให้กับออร์บิทัล d ของโลหะ ยิ่งการบริจาคแข็งแกร่งมากเท่าใดพันธะย้อนกลับจากออร์บิทัล d ของโลหะไปยังออร์บิทัลต้านพันธะ π* ของแอลคีนก็จะยิ่งแข็งแกร่งมากขึ้นเท่านั้น ผลกระทบนี้จะลดอันดับพันธะของแอลคีนและเพิ่มความยาวพันธะ CC ตัวอย่างหนึ่งคือสารประกอบเชิงซ้อนPtCl 3 (C 2 H 4 )] สารประกอบเชิงซ้อนเหล่านี้เกี่ยวข้องกับกลไกของปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยาโดยโลหะของไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัว[ 24 ]

ภาพรวมปฏิกิริยา

ชื่อปฏิกิริยาผลิตภัณฑ์ความคิดเห็น
การเติมไฮโดรเจนแอลเคน การเติมไฮโดรเจน
ไฮโดรแอลคีนิเลชันแอลคีน ไฮโดรเมทัลเลชัน / การแทรก / การกำจัดเบต้าโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะ
ปฏิกิริยาการเติมฮาโลเจน1,2-ไดฮาไลด์ การเติมอิเล็กโทรฟิลิกของฮาโลเจน
ไฮโดรฮาโลเจนเนชัน ( มาร์คอฟนิคอฟ ) ฮาโลอัลเคน การเติมกรดไฮโดรฮาลิก
ไฮโดรฮาโลเจนเนชันแบบต่อต้านมาร์คอฟนิคอฟฮาโลอัลเคน การเติมกรดไฮโดรฮาลิกโดยมีอนุมูลอิสระเป็นตัวกลาง
ไฮโดรอะมิเนชั่นเอมีน การเติมพันธะN−Hข้ามพันธะ คู่ C−C
ไฮโดรฟอร์มิเลชันอัลดีไฮด์ กระบวนการทางอุตสาหกรรม การเติม CO และH 2
ไฮโดรคาร์บอกซิเลชันและปฏิกิริยาโคชกรดคาร์บอกซิลิก กระบวนการ ทางอุตสาหกรรมการเติม CO และH₂O
คาร์โบอัลคอกซิเลชันเอสเทอร์ กระบวนการทางอุตสาหกรรม การเติม CO และแอลกอฮอล์
การอัลคิเลชันเอสเทอร์ กระบวนการทางอุตสาหกรรม: การเติมหมู่แอลคิลลงในกรดคาร์บอกซิลิกโดยใช้กรดซิลิโคทังสติกเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา
ชาร์ปเลส บิสไฮดรอกซิเลชันไดออล ปฏิกิริยาออกซิเดชัน, สารทำปฏิกิริยา: ออสเมียมเตตระออกไซด์, ลิแกนด์ไครัล
วูดเวิร์ดซิส -ไฮด รอกซิเลชันไดออล ปฏิกิริยาออกซิเดชัน, สารทำปฏิกิริยา: ไอโอดีน, ซิลเวอร์อะซิเตต
โอโซนไลซิสอัลดีไฮด์หรือคีโตน สารเคมี: โอโซน
เมตาธีซิสของโอเลฟินแอลคีน แอลคีนสองโมเลกุลเกิดการจัดเรียงตัวใหม่เพื่อสร้างแอลคีนใหม่สองโมเลกุล
ปฏิกิริยา Diels–Alderไซโคลเฮกซีน ปฏิกิริยาไซโคลแอดดิชันกับไดอีน
ปฏิกิริยาของเปาสัน-ขันธ์ไซโคลเพนทีโนน ปฏิกิริยาไซโคลแอดดิชันกับอัลไคน์และ CO
ไฮโดรโบเรชัน-ออกซิเดชันแอลกอฮอล์ สารตั้งต้น: โบเรน จากนั้นตามด้วยเปอร์ออกไซด์
การลดออกซีเมอร์คิวเรชันแอลกอฮอล์ การเติมอิเล็กโทรฟิลิกของเมอร์คิวริกอะซิเตต จากนั้นจึงทำการรีดักชัน
ปฏิกิริยาของปรินส์1,3-ไดออล การเติมอิเล็กโทรฟิลิกกับอัลดีไฮด์หรือคีโตน
ปฏิกิริยาพาเทอร์โน-บูชีออกซีเทน ปฏิกิริยาเคมีแสงกับอัลดีไฮด์หรือคีโตน
อีพอกซิเดชันอีพอกไซด์ การเติมอิเล็กโทรฟิลิกของเปอร์ออกไซด์
ไซโคลโพรพาเนชันไซโคลโพรเพน การเติมคาร์เบนหรือคาร์เบนอยด์
ไฮโดรอะซิเลชันคีโตน การเติมออกซิเดชัน / การกำจัดรีดักชันโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะ
ไฮโดรฟอสฟิเนชันฟอสฟีน

สังเคราะห์

วิธีการทางอุตสาหกรรม

อัลคีนผลิตได้จากการแตกตัว ของไฮโดรคาร์บอน วัตถุดิบส่วนใหญ่เป็น ส่วนประกอบ ของคอนเดนเซตก๊าซธรรมชาติ (โดยหลักคืออีเทนและโพรเพน) ในสหรัฐอเมริกาและตะวันออกกลาง และแนฟทาในยุโรปและเอเชีย อัลเคนจะถูกแยกออกที่อุณหภูมิสูง บ่อยครั้งในที่ที่มี ตัวเร่งปฏิกิริยา ซีโอไลต์เพื่อผลิตส่วนผสมของอัลคีนแบบอะลิฟาติกเป็นหลักและอัลเคนที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำกว่า ส่วนผสมนี้ขึ้นอยู่กับวัตถุดิบและอุณหภูมิ และแยกออกจากกันโดยการกลั่นแยกส่วน วิธีนี้ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการผลิตอัลคีนขนาดเล็ก (ไม่เกินหกคาร์บอน) [ 26 ]

การแตกตัวของเอ็น-ออกเทนเพื่อให้ได้เพนเทนและโพรพีน
การแตกตัวของn -octane เพื่อให้ได้ pentane และ propene

เกี่ยวข้องกับเรื่องนี้คือการกำจัดไฮโดรเจน แบบเร่งปฏิกิริยา ซึ่งแอลเคนจะสูญเสียไฮโดรเจนที่อุณหภูมิสูงเพื่อผลิตแอลคีนที่สอดคล้องกัน[ 1 ]นี่เป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกับการเติมไฮโดรเจนแบบเร่งปฏิกิริยาของแอลคีน

การกำจัดไฮโดรเจนออกจากบิวเทนเพื่อให้ได้บิวทาไดอีนและไอโซเมอร์ของบิวทีน
การกำจัดไฮโดรเจนออกจากบิวเทนเพื่อให้ได้บิวทาไดอีนและไอโซเมอร์ของบิวทีน

กระบวนการนี้เรียกอีกอย่างว่าการปฏิรูป (reforming ) ทั้งสองกระบวนการเป็นปฏิกิริยาดูดความร้อนและเกิดขึ้นโดยอาศัยเอนโทร ปีในอุณหภูมิสูง ทำให้เกิดแอลคีน ขึ้น

นอกจากนี้ การสังเคราะห์แอลฟา-อัลคีนที่มีจำนวนคาร์บอนมากขึ้น (ชนิด RCH=CH₂ ) โดยใช้ ตัวเร่งปฏิกิริยาสามารถทำได้โดยปฏิกิริยาระหว่างเอทิลีนกับสารประกอบออร์กาโนเมทัลลิกไตรเอทิลอะลูมิเนียมในที่ที่มีนิ กเกโคบอลต์หรือแพลทินัม

ปฏิกิริยาการกำจัด

หนึ่งในวิธีการหลักสำหรับการสังเคราะห์แอลคีนในห้องปฏิบัติการคือปฏิกิริยาการกำจัดของแอลคิลเฮไลด์ แอลกอฮอล์ และสารประกอบที่คล้ายกัน ที่พบได้บ่อยที่สุดคือการกำจัด β ผ่านกลไก E2 หรือ E1 [ 27 ] ตัวอย่างที่มีความสำคัญในเชิงพาณิชย์คือการผลิตไวนิลคลอไรด์

กลไก E2 ให้วิธีการกำจัด β ที่เชื่อถือได้มากกว่า E1 สำหรับการสังเคราะห์แอลคีนส่วนใหญ่ การกำจัด E2 ส่วนใหญ่เริ่มต้นด้วยแอลคิลเฮไลด์หรือเอสเทอร์แอลคิลซัลโฟเนต (เช่นโทซิเลตหรือไตรฟลูออเรต ) เมื่อใช้แอลคิลเฮไลด์ ปฏิกิริยาจะเรียกว่าการกำจัดไฮโดรเฮไลด์ สำหรับผลิตภัณฑ์ที่ไม่สมมาตร แอลคีนที่มีหมู่แทนที่มากกว่า (แอลคีนที่มีไฮโดรเจนติดอยู่กับ C=C น้อยกว่า) มักจะเด่นกว่า (ดูกฎของ Zaitsev ) วิธีการกำจัดปฏิกิริยาทั่วไปสองวิธีคือ การกำจัดไฮโดรเฮไลด์ของแอลคิลเฮไลด์และการกำจัดน้ำของแอลกอฮอล์ ตัวอย่างทั่วไปแสดงไว้ด้านล่าง โปรดสังเกตว่าถ้าเป็นไปได้ H จะอยู่ตรงข้ามกับหมู่ที่หลุดออกไป แม้ว่าสิ่งนี้จะนำไปสู่ไอโซเมอร์Z ที่ไม่เสถียรก็ตาม [ 28 ]

ตัวอย่างของการกำจัด E2
ตัวอย่างของการกำจัด E2

แอลคีนสามารถสังเคราะห์ได้จากแอลกอฮอล์ผ่านกระบวนการกำจัดน้ำซึ่งในกรณีนี้ น้ำจะถูกกำจัดออกไปผ่านกลไก E1 ตัวอย่างเช่น การกำจัดน้ำออกจากเอทานอลจะให้ผลผลิตเป็นเอทิลีน:

CH 3 CH 2 OH → H 2 C=CH 2 + H 2 O

แอลกอฮอล์อาจถูกแปลงเป็นหมู่ที่หลุดออกได้ดีกว่า (เช่นแซนเทต ) เพื่อให้เกิด ปฏิกิริยาการกำจัด แบบซิน ที่อ่อนโยนกว่า เช่นการกำจัดแบบชูกาเยฟและการกำจัดแบบกรีเอโกปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้อง ได้แก่ การกำจัดโดยเบต้า-ฮาโลอีเทอร์ ( การสังเคราะห์โอเลฟินแบบบอร์ด ; รวมถึงการกำจัดโดยใช้ซีลีเนียมซึ่งจะกล่าวถึงต่อไป) และเอสเทอร์(การไพโรไลซิสของเอสเทอร์) การรวมกัน ของ ไทโอคีโตนและฟอสไฟต์เอสเทอร์ (โอ เลฟิเนชัน แบบคอรีย์-วินเทอร์ ) หรือไดฟอสฟอรัสเตตระไอโอได ด์ จะกำจัดออกซิเจน ออกจากไกลคอลกลาย เป็นแอลคีน

อัลคีนสามารถเตรียมได้โดยอ้อมจากอัลคิลเอมีนเอมีนหรือแอมโมเนียไม่ใช่หมู่ที่หลุดออกได้ที่เหมาะสม ดังนั้นเอมีนจึงต้องถูกอัลคิเลต ก่อน (เช่นในการกำจัดแบบฮอฟมันน์ ) หรือถูกออกซิไดซ์เป็นเอมีนออกไซด์ ( ปฏิกิริยาโคป ) เพื่อให้สามารถกำจัดได้อย่างราบรื่น ปฏิกิริยาโคปเป็นการ กำจัด แบบซินที่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 150 °C หรือต่ำกว่า ตัวอย่างเช่น: [ 29 ]

การสังเคราะห์ไซโคลออกทีนผ่านการกำจัดแบบโคป
การสังเคราะห์ไซโคลออกทีนผ่านการกำจัดแบบโคป

ปฏิกิริยาการกำจัดแบบฮอฟมันน์นั้นมีความพิเศษตรงที่โดยปกติแล้ว แอลคีนที่มีหมู่แทนที่ น้อยกว่า (ไม่ใช่ แอล คีนแบบไซต์เซฟ ) จะเป็นผลิตภัณฑ์หลัก

อัลคีนถูกสร้างขึ้นจากอัลฟา-ฮาโลซัลโฟนในปฏิกิริยา Ramberg–Bäcklundโดยผ่านตัวกลางซัลโฟนวงแหวนสามเหลี่ยม

ซิสอัลคีนสามารถผลิตได้จากทรานส์อัลคีนผ่านการออกซิเดชันเป็น ( แอนตี้ ) โบรโมไฮดรินจากนั้นจึงทำการบำบัดด้วยแอนไอออนซี ลีโน ไซยาเนต หลังจากที่แอนไอออนแทนที่โบรไมด์ด้วยการผกผันของคอนฟิกูเรชันสารประกอบที่ได้จะจัดเรียงตัวใหม่และกำจัดไซยาเนตและซีลีเนียมผ่านตัวกลางแบบวงจร[ 30 ]

การสังเคราะห์จากสารประกอบคาร์บอนิล

วิธีการสังเคราะห์แอลคีนที่สำคัญอีกกลุ่มหนึ่งเกี่ยวข้องกับการสร้างพันธะคู่คาร์บอน-คาร์บอนใหม่โดยการเชื่อมต่อหรือการควบแน่นของสารประกอบคาร์บอนิล (เช่นอัลดีไฮด์หรือคีโตน ) กับคาร์บาน ไอออน หรือสารเทียบเท่า ปฏิกิริยาที่โดดเด่นที่สุดคือปฏิกิริยาควบแน่นอัลดอลปฏิกิริยาควบแน่นโนเวนาเกลเป็นปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องอีกกลุ่มหนึ่งที่เปลี่ยนคาร์บอนิลให้เป็นแอลคีน วิธีการที่รู้จักกันดีเรียกว่าปฏิกิริยาโอเลฟิเนชัน ปฏิกิริยาวิทิเป็นตัวอย่างหนึ่ง แต่ก็มีวิธีการที่เกี่ยวข้องอื่นๆ ที่เป็นที่รู้จัก เช่นปฏิกิริยาฮอร์เนอร์-วาดส์เวิร์ธ-เอมมอนส์

ปฏิกิริยา Wittig เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาของอัลดีไฮด์หรือคีโตนกับรีเอเจนต์ Wittig (หรือฟอสโฟเรน) ชนิด Ph 3 P=CHR เพื่อสร้างแอลคีนและPh 3 P=Oรีเอเจนต์ Wittig นั้นเตรียมได้ง่ายจากไตรฟีนิลฟอสฟีนและแอลคิลเฮไลด์[ 31 ]

ตัวอย่างทั่วไปของปฏิกิริยา Wittig
ตัวอย่างทั่วไปของปฏิกิริยา Wittig

ปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยา Wittig คือปฏิกิริยา Peterson olefinationซึ่งใช้รีเอเจนต์ที่มีซิลิคอนเป็นองค์ประกอบแทนฟอสโฟเรน ปฏิกิริยานี้ช่วยให้สามารถเลือก ผลิตภัณฑ์ EหรือZ ได้ หากต้องการผลิตภัณฑ์E อีกทางเลือกหนึ่งคือ ปฏิกิริยา Julia olefinationซึ่งใช้คาร์บานไอออนที่เกิดจากฟีนิลซัลโฟน ปฏิกิริยา Takai olefinationที่ใช้ตัวกลางออร์กาโนโครเมียมก็ให้ผลิตภัณฑ์ E เช่นกัน สารประกอบไทเทเนียม หรือรีเอเจนต์ของ Tebbeมีประโยชน์สำหรับการสังเคราะห์สารประกอบเมทิลีน ในกรณีนี้ แม้แต่เอสเทอร์และอะไมด์ก็ทำปฏิกิริยาได้

คีโตนหรืออัลดีไฮด์สองตัวสามารถถูกกำจัดออกซิเจนเพื่อสร้างแอลคีนได้ แอลคีนสมมาตรสามารถเตรียมได้จากอัลดีไฮด์หรือคีโตนเพียงตัวเดียวโดยการทำปฏิกิริยากับตัวเองโดยใช้ การรีดิวซ์ด้วยโลหะ ไทเทเนียม ( ปฏิกิริยาแมคเมอร์รี ) หากต้องการทำปฏิกิริยาระหว่างคีโตนที่แตกต่างกัน จะต้องใช้วิธีที่ซับซ้อนกว่า เช่นปฏิกิริยาบาร์ตัน-เคลล็อก

นอกจากนี้ ยังสามารถแปลงคีโตนเดี่ยวให้เป็นแอลคีนที่สอดคล้องกันได้ผ่านทางโทซิลไฮดราโซน โดยใช้โซเดียมเมทอกไซด์ ( ปฏิกิริยาแบมฟอร์ด-สตีเวนส์ ) หรือแอลคิลลิเทียม ( ปฏิกิริยาชาปิโร )

การสังเคราะห์จากแอลคีน

การสร้างแอลคีนที่ยาวขึ้นผ่านกระบวนการพอลิเมอไรเซชันแบบทีละขั้นตอนของแอลคีนที่สั้นกว่านั้นเป็นสิ่งที่น่าสนใจ เนื่องจากเอทิลีน (แอลคีนที่เล็กที่สุด) มีราคาไม่แพงและหาได้ง่าย โดยมีการผลิตหลายร้อยล้านตันต่อปีกระบวนการ Ziegler–Nattaช่วยให้สามารถสร้างสายโซ่ที่ยาวมากได้ เช่น สายโซ่ที่ใช้ใน การผลิตพอ ลิเอทิลีนในกรณีที่ต้องการสายโซ่ที่สั้นกว่า เช่น ที่ใช้ในการผลิตสารลด แรงตึงผิว กระบวนการที่รวม ขั้นตอน การเมตาธีซิสของโอเลฟินเช่นกระบวนการโอเลฟินชั้นสูงของ Shellจึงมีความสำคัญ

โอเลฟินเมตาธีซิสยังใช้ในเชิงพาณิชย์สำหรับการเปลี่ยนเอทิลีนและ 2-บิวทีนเป็นโพรพิลีนโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเฮเทอโรจีนัส ที่มีรีเนียมและโมลิบเดนัมในกระบวนการนี้: [ 32 ]

CH 2 = CH 2 + CH 3 CH = CH CH 3 → 2 CH 2 = CH CH 3

ไฮโดรไวนิเลชันที่เร่งปฏิกิริยาโดยโลหะทราน ซิชัน เป็นกระบวนการสังเคราะห์อัลคีนที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งที่เริ่มต้นจากอัลคีนเอง[ 33 ]เกี่ยวข้องกับการเติมไฮโดรเจนและกลุ่มไวนิล (หรือกลุ่มอัลเคนิล) ข้ามพันธะคู่

การสังเคราะห์จากอัลไคน์

การลดแอลไคน์เป็นวิธีการที่มีประโยชน์สำหรับ การสังเคราะห์ ไดซับสติทิวเตดแอลคีนแบบสเตอริโอซีเลคทีฟ หากต้องการซิส -แอลคีน มักใช้ ไฮโดรจีเนชันในที่ที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาของลินด์ลาร์ (ตัวเร่งปฏิกิริยาแบบไม่เป็นเนื้อเดียวกันซึ่งประกอบด้วยแพลเลเดียมที่ตกตะกอนบนแคลเซียมคาร์บอเนตและได้รับการบำบัดด้วยตะกั่วในรูปแบบต่างๆ) แม้ว่าไฮโดรโบเรชันตามด้วยไฮโดรไลซิสจะเป็นอีกแนวทางหนึ่ง การลดแอลไคน์ด้วย โลหะ โซเดียมในแอมโมเนีย เหลว จะให้ทรานส์ -แอลคีน[ 34 ]

การสังเคราะห์ซิส-และทรานส์-อัลคีนจากอัลไคน์
การสังเคราะห์ซิส -และทรานส์- อัล คีนจากอัลไคน์

สำหรับการเตรียมแอลคีนที่มีหมู่แทนที่หลายหมู่ การทำ ปฏิกิริยาคาร์โบเมทัลเลชันของแอลไคน์สามารถก่อให้เกิดอนุพันธ์ของแอลคีนได้หลากหลายชนิด

สามารถสังเคราะห์แอลคีนจากแอลคีนอื่น ๆ ได้ผ่านปฏิกิริยาการจัดเรียงตัวใหม่นอกเหนือจากปฏิกิริยาโอเลฟินเมตาธีซิส (ที่อธิบายไว้ข้างต้น ) แล้ว ยัง สามารถใช้ ปฏิกิริยาเพอริไซคลิก หลายชนิด เช่นปฏิกิริยาอีเนและการจัดเรียงตัวใหม่ของโคปได้

การจัดเรียงตัวใหม่ของโคปจากไดไวนิลไซโคลบิวเทนไปเป็นไซโคลออกตาไดอีน
การจัดเรียงตัวใหม่ของโคปจากไดไวนิลไซโคลบิวเทนไปเป็นไซโคลออกตาไดอีน

ในปฏิกิริยา Diels–Alderนั้น อนุพันธ์ของ ไซโคลเฮกซีนจะถูกเตรียมขึ้นจากไดอีนและแอลคีนที่มีปฏิกิริยาสูงหรือมีอิเล็กตรอนน้อย

แอปพลิเคชัน

ไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัวถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตพลาสติก ยา และวัสดุที่มีประโยชน์อื่นๆ

ชื่อ โครงสร้าง ใช้
เอทิลีน
1,3-บิวทาไดอีน
ไวนิลคลอไรด์
  • สารตั้งต้นของPVC
สไตรีน

การเกิดขึ้น

แอลคีนพบได้ทั่วไปในธรรมชาติ พืชเป็นแหล่งธรรมชาติหลักของแอลคีนในรูปของเทอร์พีน [ 35 ] เม็ดสีธรรมชาติที่สดใสที่สุดหลายชนิดเป็นเทอร์พีน เช่นไลโคปีน (สีแดงในมะเขือเทศ) แคโรทีน (สีส้มในแครอท) และแซนโทฟิลล์ (สีเหลืองในไข่แดง) เอทิลีน ซึ่งเป็นแอลคีนที่ง่ายที่สุด เป็นโมเลกุลส่งสัญญาณที่มีอิทธิพลต่อการสุกของพืช

ยานสำรวจคิวริโอซิตี ค้นพบแอลเคนสายยาวบนดาวอังคารที่มีอะตอมคาร์บอนต่อเนื่องกันได้ถึง 12 อะตอม ซึ่งอาจได้มาจากแหล่งที่ไม่ใช่สิ่งมีชีวิตหรือแหล่งชีวภาพก็ได้[ 36 ]

ดูเพิ่มเติม

  • กฎข้อ A-3 สารประกอบไม่อิ่มตัวและอนุมูลอิสระหนึ่งวาเลนซ์หนังสือสีฟ้าของ IUPAC
  • กฎข้อ A-4. อนุมูลอิสระแบบสองวาเลนท์และหลายวาเลนท์ตามหนังสือคู่มือ IUPAC (Blue Book)
  • กฎ A-11.3, A-11.4, A-11.5 ไฮโดรคาร์บอนโมโนไซคลิกไม่อิ่มตัวและหมู่แทนที่ IUPAC Blue Book
  • กฎ A-23. สารประกอบไฮโดรคาร์บอนโพลีไซคลิกหลอมรวมที่มีไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบ (IUPAC Blue Book)
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Alkene&oldid=1361120176#Polymerization "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ อัลคีน

ใน เคมีอินทรีย์ อั ลคีน หรือ โอเลฟิน คือ ไฮโดรคาร์บอน ที่ มี พันธะคู่ คาร์บอน -คาร์บอนตั้งแต่หนึ่งพันธะขึ้นไป [ 1 ] พันธะคู่อาจอยู่ภายในหรืออยู่ที่ตำแหน่งปลาย อัลคีนปลาย...

การเชื่อมต่อ

พันธะคู่คาร์บอน–คาร์บอนประกอบด้วย พันธะซิกมา และ พันธะไพ พันธะคู่นี้แข็งแรงกว่า พันธะโควาเลนต์ เดี่ยว : 611 kJ / mol เทียบกับ 347 kJ/mol [ 1 ] พันธะคู่สั้นกว่าพันธะเดี่ยว โดยมี ความยาวพันธะ เฉลี่ย 1.33 Å (133 pm ) เทียบกับ 1.

รูปร่าง

ตามที่แบบจำลอง VSEPR ของ การผลักกันของ อิเล็กตรอน คู่ทำนาย ไว้ รูปทรงโมเลกุล ของแอลคีนจะมี มุมพันธะรอบ อะตอมคาร์บอนแต่ละตัวในพันธะคู่ประมาณ 120° มุมนี้อาจเปลี่ยนแปลงได้เนื่องจาก ความเครียดเชิงสเตอริก ที่เกิดจาก ปฏิกิริยาที่ไม่ใช่พันธะ ระหว่าง หมู่ฟังก์ชัน...

ไอโซเมอริซึม

ใน วิชาเคมีอินทรีย์ คำนำ หน้า cis- และ trans- ใช้เพื่ออธิบายตำแหน่งของหมู่ฟังก์ชันที่ติดอยู่กับ อะตอม คาร์บอน ที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะคู่ ในภาษาละติน cis และ trans หมายถึง "ด้านนี้" และ "ด้านตรงข้าม" ตามลำดับ ดังนั้น...