กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 16 นาที

Alkene

In organic chemistry, an alkene, or olefin, is a hydrocarbon containing one or more carbon–carbon double bonds. The double bond may be internal or at the terminal position.

Alkene

A 3D model of ethylene, the simplest alkene

In organic chemistry, an alkene, or olefin, is a hydrocarbon containing one or more carbon–carbon double bonds.[1] The double bond may be internal or at the terminal position. Terminal alkenes are also known as α-olefins.

The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) recommends using the name "alkene" only for acyclic hydrocarbons with just one double bond; alkadiene, alkatriene, etc., or polyene for acyclic hydrocarbons with two or more double bonds; cycloalkene, cycloalkadiene, etc. for cyclic ones; and "olefin" for the general class – cyclic or acyclic, with one or more double bonds.[2][3][4]

Acyclic alkenes, with only one double bond and no other functional groups (also known as mono-enes) form a homologous series of hydrocarbons with the general formula CH with n being a >1 natural number (which is two hydrogens less than the corresponding alkane). When n is four or more, isomers are possible, distinguished by the position and conformation of the double bond.

Alkenes are generally colorless non-polar compounds, somewhat similar to alkanes but more reactive. The first few members of the series are gases or liquids at room temperature. The simplest alkene, ethylene (CH) (or "ethene" in the IUPAC nomenclature) is the organic compound produced on the largest scale industrially.[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 H : เอทิลีนเท่านั้น
  • C H : โพรพิลีนเท่านั้น
  • C H : 3 ไอโซเมอร์: 1-บิวทีน , 2-บิวทีนและไอโซบิวทิลีน
  • C H : 5 ไอโซเมอร์: 1-เพนทีน , 2-เพนทีน, 2-เมทิล-1-บิวทีน, 3-เมทิล-1-บิวทีน, 2-เมทิล-2-บิวทีน
  • C H : 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 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 เป็น อี 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: (Hค)ซี– เอชCHคือ "2,2-ไดเมทิลเพนเทน" ในขณะที่(Hค)C– CH = CHคือ "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 ไฮโดรเจนที่เชื่อมต่อกับคาร์บอนที่อยู่ติดกับพันธะคู่จะมีค่าอยู่ที่ 4.5–6.5  ppmพันธะคู่จะทำให้ไฮโดรเจนที่ติดอยู่กับคาร์บอนที่อยู่ติดกับคาร์บอน sp2 ลด การกำบังลง และทำให้เกิด พีคที่มีค่า = 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 ø (กิโลจูล/โมล)
2 อีเทนอิ่มตัว ซีเอช−1559.7
เอทิลีนไม่อิ่มตัว ซีเอช−1410.8
อะเซทิลีนไม่อิ่มตัว ซีเอช−1300.8
3 โพรเพนอิ่มตัว CH CH CH −2219.2
โพรพีนไม่อิ่มตัว CH CH=CH −2058.1
โพรไพน์ไม่อิ่มตัว CH C≡CH −1938.7
4 บิวเทนอิ่มตัว CH CH CH CH −2876.5
1-บิวทีนไม่อิ่มตัว CH =CH−CH CH −2716.8
1-บิวไทน์ไม่อิ่มตัว CH≡C-CH CH −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 H CH=CH + H → C H CH −CH

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

กระบวนการที่เทียบเคียงได้กับการเติมไฮโดรเจนคือการเติมฮาโลเจนซึ่งเป็นการเติมโมเลกุลของฮาโลเจน เช่นBr₂ทำให้เกิดไดฮาโลอัลเคน การเติมโบรมีนลงในเอทิลีนจะทำให้เกิด1,2-ไดโบรโมอีเท

CH =CH + Br → CH Br−CH Br

ต่างจากปฏิกิริยาไฮโดรจีเนชัน ปฏิกิริยาฮาโลจีเนชันไม่จำเป็นต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา ปฏิกิริยาเกิดขึ้นในสองขั้นตอน โดยมีไอออนฮาโลเนียมเป็นสารตัวกลาง

โครงสร้างของไอออนโบรโมเนียม

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

พันธะ π ของไฮโดรคาร์บอนแอลคีนยังไวต่อการไฮเดรชั่นด้วย ปฏิกิริยามักต้องการกรดแก่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา [ 20 ] ขั้นตอนแรกในการไฮเดรชั่นมักเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของคาร์โบแคตไอออนผลลัพธ์สุทธิของปฏิกิริยาจะเป็นแอลกอฮอล์สมการปฏิกิริยาสำหรับการไฮเดรชั่นของเอทิลีนคือ:

H₂C = + → H₃C -
ตัวอย่างของปฏิกิริยาไฮโดรฮาโลเจนเนชัน: การเติมHBr ลง ในแอลคีน

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

H₂C = + H₃C

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 + RCO H → RCHOCH + RCO H

สำหรับเอทิลีน กระบวนการอีพอกซิเดชันจะดำเนินการในระดับอุตสาหกรรมขนาดใหญ่มาก โดยใช้ออกซิเจนในที่ที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีส่วนประกอบของเงิน:

C H + 1/ O → C H O

แอลคีนทำปฏิกิริยากับโอโซน ส่งผลให้พันธะคู่แตกออก กระบวนการนี้เรียกว่าโอโซโนไลซิสทั่วไปแล้ว ขั้นตอนการทำปฏิกิริยามักใช้สารรีดิวซ์อย่างอ่อน เช่น ไดเมทิลซัลไฟด์ ( SMe₂ ):

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

เมื่อทำปฏิกิริยากับสารละลายKMnO4 เข้มข้นร้อนและเป็น กรดอัลคีนจะถูกแยกออกเป็นคีโตนและ/หรือ กรดคาร์บอกซิลิก อัตราส่วนของ ตั้งต้นต่อปฏิกิริยานั้นไวต่อสภาวะต่างๆ ปฏิกิริยานี้และปฏิกิริยาโอโซโนไลซิสสามารถใช้เพื่อกำหนดตำแหน่งของพันธะคู่ในอัลคีนที่ไม่ทราบชนิดได้

สามารถหยุดปฏิกิริยาออกซิเดชันได้ที่บริเวณวิซินัลไดออลแทนที่จะเกิดการแตกตัวของแอลคีนอย่างสมบูรณ์ โดยใช้โอสเมียมเตตระออกไซด์ , ที่เย็นและมีฤทธิ์เป็นเบสหรือสารออกซิไดซ์อื่นๆ:

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 (C H )] 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
ไฮโดรคาร์บอกซิเลชันและปฏิกิริยาโคชกรดคาร์บอกซิลิก อุตสาหกรรมการเติม 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 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 CH OH → H C=CH + H 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

The Hofmann elimination is unusual in that the less substituted (non-Zaitsev) alkene is usually the major product.

Alkenes are generated from α-halosulfones in the Ramberg–Bäcklund reaction, via a three-membered ring sulfone intermediate.

cis alkenes can be manufactured from trans alkenes through oxidation to the (anti) bromohydrin and then treatment with selenocyanate anion. After the anion displaces bromide with inversion of configuration, the resulting compound rearranges and eliminates cyanate and selenium through cyclic intermediates.[30]

Synthesis from carbonyl compounds

Another important class of methods for alkene synthesis involves construction of a new carbon–carbon double bond by coupling or condensation of a carbonyl compound (such as an aldehyde or ketone) to a carbanion or its equivalent. Pre-eminent is the aldol condensation. Knoevenagel condensations are a related class of reactions that convert carbonyls into alkenes.Well-known methods are called olefinations. The Wittig reaction is illustrative, but other related methods are known, including the Horner–Wadsworth–Emmons reaction.

The Wittig reaction involves reaction of an aldehyde or ketone with a Wittig reagent (or phosphorane) of the type PhP=CHR to produce an alkene and PhP=O. The Wittig reagent is itself prepared easily from triphenylphosphine and an alkyl halide.[31]

ตัวอย่างทั่วไปของปฏิกิริยา Wittig
A typical example of the Wittig reaction

Related to the Wittig reaction is the Peterson olefination, which uses silicon-based reagents in place of the phosphorane. This reaction allows for the selection of E- or Z-products. If an E-product is desired, another alternative is the Julia olefination, which uses the carbanion generated from a phenylsulfone. The Takai olefination based on an organochromium intermediate also delivers E-products. A titanium compound, Tebbe's reagent, is useful for the synthesis of methylene compounds; in this case, even esters and amides react.

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 = CH + CH CH = CH CH → 2 CH = CH CH

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 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ Alkene

In organic chemistry, an alkene, or olefin, is a hydrocarbon containing one or more carbon–carbon double bonds. The double bond may be internal or at the terminal position.

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...