Quando in un idrocarburo ci sono legami π, si parla di ... · doppi legami, uno o due tripli...

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ALCHENI Gli idrocarburi che hanno un doppio legame carbonio-carbonio (e quindi due C ibridati sp 2 ) si chiamano ALCHENI Formula generale: C n H 2n REGOLA L'alchene prende il nome dall'alcano con ugual numero di atomi di C, sostituendo la desinenza "-ano" con la desinenza "-ene". Quando in un idrocarburo ci sono legami π, si parla di "composti insaturi" L’alchene più semplice contiene 2 atomi di C CH 2 =CH 2 C 2 H 4 etene CH 3 -CH=CH 2 C 3 H 6 propene però C 4 H 8 CH 3 -CH=CH-CH 3 CH 3 -CH 2 -CH=CH 2 ma anche C-C-C=C C-C=C-C butene ? I due composti si distinguono specificando la posizione del doppio legame nella catena continua più lunga di atomi di C Chimica Organica e Laboratorio Dr Pierluca Galloni

Transcript of Quando in un idrocarburo ci sono legami π, si parla di ... · doppi legami, uno o due tripli...

ALCHENIGli idrocarburi che hanno un doppio legame carbonio-carbonio (e quindi due C ibridati sp2 ) si chiamano ALCHENI

Formula generale: CnH2n

REGOLA

L'alchene prende il nome dall'alcano con ugual numero di atomi di C, sostituendo la desinenza "-ano" con la desinenza "-ene".

Quando in un idrocarburo ci sono legami π, si parla di "composti insaturi"

L’alchene più semplice contiene 2 atomi di C

CH2=CH2C2H4 etene

CH3-CH=CH2C3H6 propene

però C4H8 CH3-CH=CH-CH3 CH3-CH2-CH=CH2ma anche

C-C-C=C C-C=C-C butene ?I due composti si distinguono specificando la posizione del doppio legame nella catena continua più lunga di atomi di C

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4 3 2 1CH3-CH2-CH=CH24 3 2 1CH3-CH=CH-CH3

1-butene

2-butene

Il numero precede il nome dell’alchene, da cui è separato con un trattino

Composti che hanno lo stesso scheletro di atomi di carbonio, ma differiscono per la posizione del doppio legame si chiamano isomeri posizionali.

Il legame C=C è l'aspetto strutturale distintivo degli alcheni. Perciò la scelta della catena principale deve essere fatta in modo da prendere la catena continua più lunga di atomi di C che comprende il doppio legame.

12345CH2 CH2 C CH2

CH2 CH2 CH3

CH32-propil-1-pentene

(la catena di 7 C NON contiene C=C)CH2 CH2 C CH2

CH2 CH2 CH3

CH3

La numerazione va fatta in modo da dare al doppio legame il numero più basso possibile (anche se questo significa dare un numero più alto ad un sostituente alchilico).

=5 4 3 2 1CH3 CH CH CH CH3

CH34-metil-2-pentenee non 2-metil-3-pentene

(4-methylpent-2-ene)

1. Ai C del doppio legame vengono dati i numeri più bassi possibile

2. La posizione del doppio legame viene indicata con il più basso dei due numeri dei C impegnati nel legame doppio.

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Se un sostituente contiene un doppio legame carbonio-carbonio, il gruppo prende la desinenza "-enile“ (ene per indicare che c’è il doppio legame, ile per indicare la valenza libera).

Trattandosi di un sostituente, la numerazione DEVE necessariamente iniziare dal C con cui è legato alla catena principale. La posizione del doppio legame risulta determinata di conseguenza.

4 3 2 1CH3-CH=CH2-CH2- 2-butenile CH3-CH2CH=CH-

4 3 2 11-butenile

CH2=CHCH2CH2-4 3 2 1

3-butenile

La nomenclatura IUPAC accoglie ancora dei nomi non sistematici per gruppi di largo uso:

VINILECH2=CH- etenile

ALLILECH2=CH-CH2- 2-propenile

(valenza libera sul C sp3)

Non sempre è possibile avere il doppio legame nella catena che dà il nome base

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Talvolta è necessario considerare come sostituente un gruppo legato alla catena principale con un doppio legame.

I gruppi bivalenti con le due valenze sullo stesso atomo di C prendono la desinenza "-ilidene".

CH3CH2CH=

CH3-CH=

CH2= metilidene

etilidene

propilidene

CH CH3

etilidenecicloesano

esempi:

CH

CH3

CH2 CH3

1-metil-2-propilidenciclopentano

esempi: CH CH2

CH CH2CH2

CH3

vinilcicloesano(etenilcicloesano)

1-allil-2-metilciclobutanooppure 1-metil-2(2-propenil)ciclobutano

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gruppo bivalente con le due valenze sullo stesso C etilidene

gruppo bivalente con le due valenze su 2 C diversi etileneCH3-CH=CH2 CH2

Analogamente:

Gruppi bivalenti con le valenze sui due C alle estremità ed un numero di C maggiore di due si indicano come insieme di gruppi metilene

CH2CH2CH2 trimetilene CH2CH2CH2CH2 tetrametilene

notare la differenza:

CH2= due valenze scambiate con lo stesso C metilidene

CH2 due valenze scambiate con 2 C diversi metilene

(però spesso anche il metilidene viene chiamato metilene)

CH2metilidenecicloesano, ma anche metilenecicloesano

ATTENZIONE!!!!

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C2H2 CH CH etino

C3H4 CH3 C CH propino

però C4H6 CH3 C C CH3CH3 CH2 C CHma anche

C C C C C C C C butino ?I due composti si distinguono specificando la posizione del doppio legame nella catena continua più lunga di atomi di C

ALCHINIGli idrocarburi che hanno un triplo legame carbonio-carbonio (e quindi due C ibridati sp ) si chiamano ALCHINI

Formula generale: CnH2n-2

REGOLA

L'alchino prende il nome dall'alcano con ugual numero di atomi di C, sostituendo la desinenza "-ano" con la desinenza "-ino".

"composti insaturi"

L’alchino più semplice contiene 2 atomi di C

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Il legame C≡C è l'aspetto strutturale distintivo degli alchini. Perciò la scelta della catena principale deve essere fatta in modo da prendere la catena continua più lunga di atomi di C che comprende il triplo legame.

12345CH2 CH2 CH C

CH2 CH2 CH3

CH3 CH6 3-propil-1-esino

(la catena di 7 C NON contiene C=C)CH2 CH2 CH C

CH2 CH2 CH3

CH3 CH

1. Ai C del triplo legame vengono dati i numeri più bassi possibile

2. La posizione del triplo legame viene indicata con il più basso dei due numeri dei C impegnati nel legame triplo.

4 3 2 1CH3 C C CH3

1-butino

2-butino

Il numero precede il nome dell’alchino, da cui è separato con un trattino

4 3 2 1CH3 CH2 C CH

1-butino e 2-butino sono isomeri posizionali

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4 3 2 1CH3 CH2C C

4 3 2 1CH3 C C CH2

4 3 2 1CH2CH2CCH

1-butinile

2-butinile

3-butinile

Se un sostituente contiene un triplo legame carbonio-carbonio, il gruppo prende la desinenza "-inile“ (ino per indicare che c’è il triplo legame, ile per indicare la valenza libera).

Trattandosi di un sostituente, la numerazione DEVE necessariamente iniziare dal C con cui è legato alla catena principale. La posizione del triplo legame risulta determinata di conseguenza.

La numerazione va fatta in modo da dare al triplo legame il numero più basso possibile (anche se questo significa dare un numero più alto ad un sostituente alchilico).

=5 4 3 2 1CH3 CH C C CH3

CH34-metil-2-pentino e non 2-metil-3-pentino

(4-methylpent-2-ine)

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Formula generale (dieni): CnH2n-2

Se nella molecola di idrocarburo ci sono due coppie di doppi legami (cioè 4 C sp2), il composto prende il nome di alcadiene o, più semplicemente, di diene.

La nomenclatura segue le regole degli alcheni, indicando con un numero la posizione di ciascun doppio legame ed inserendo il prefisso moltiplicativo "di" prima della desinenza "-ene".

Il diene più semplice contiene 4 atomi di C, con posizione univoca dei doppi legami: i numeri sono superflui e vanno omessi.

CH2=CH-CH=CH2 8 7 6 5 4 3 2 1CH3CH2CH=CHCH2CH2CH=CH2

6 5 4 3 2 1C CHCH2CH=CH2CH3CH3

butadiene

1,5-ottadiene

5-metil-1,4-esadiene

IDROCARBURI CON PIU' LEGAMI INSATURI

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Composti con due doppi legami consecutivi non sono dieni, ma alleni.

Nei dieni i C sono ibridati sp2 (oltre a quelli sp3), mentre negli alleni c'è anche un C sp.

sp

allene

sp2sp2

CH2=C=CH2

In generale, se ci sono n coppie di C sp2 (e quindi n doppi legami) si parla di polieni.

esempio:n = 3 triene n = 4 tetraene

Il numero di doppi legami viene indicato con il prefisso moltiplicativo opportuno, prima della desinenza -ene.

CH3CH=CH-CH=CH-CH=CH-CH3

1 2 3 4 5 6 7 8CH2=CH-CH=CH-CH=CH-CH=CH2

1 2 3 4 5 6 7 8

2,4,6-ottatriene 1,3,5.7-ottatetraene

ATTENZIONE!!!!

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Se nella molecola si hanno due coppie di C sp (e quindi due tripli legami) si parla di alcadiini (o diini) e se nell'idrocarburo c'è un legame doppio ed uno triplo, si parla di alchenini o enini (cioè si sommano le desinenze: ene + ino).

CH C C CHbutadiino

C CCH3 C CHCH2

CH C CH CH2 CH2 C CHCH2CH

1,4-esadiino

butenino 1-penten-4-ino

REGOLE PER LA SCELTA DELLA CATENA PRINCIPALESe nella catena principale ci sono legami doppi e tripli, la catena va numerata in modo da dare ai legami multipli i numeri più bassi possibile. A parità di numerazione, il numero più basso spetta al doppio legame.

1 2 3 4 5 6CH C CH2 CH CH CH3

1 2 3 4 5 6 7

7 6 5 4 3 2 1C C CH2CH3 CH CH CH3

4-esen-1-ino

numerazione corretta2-epten-5-ino

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Quando ci sono più possibilità per la scelta della catena principale, si sceglie sulla base dei seguenti criteri, nell'ordine.

1. La catena che contiene il massimo numero di doppi e tripli legami.

1

3 245CH CHCH3 C CH2

CH2

CH2 CH2 CH3 2-butil-1,3-pentadiene

2. La catena che contiene il numero maggiore di atomi di carbonio.

7 6 5 4 3 2 1C CCH3 CH

CH

CH2

CH2

CH CH24-vinil-1-epten-5-ino

(e non 4-etinil-1,5-esadiene)

3. La catena che contiene il maggior numero di doppi legami.

2 1

3 4 5 6CH C CH

CHCH2

CH2

CH CH23-etinil-1,5-esadiene

(e non 3-vinil-5-esen-1-ino)

(e non 4-metilidene-2-ottene)

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IDROCARBURI INSATURI CICLICIREGOLA

Gli idrocarburi monociclici insaturi prendono il nome dal corrispondente cicloalcano, sostituendo la desinenza -ano con le desinenze "-ene", "-diene“, "-triene", "-ino", "-diino", ecc., nel caso, rispettivamente, di uno, due o tre doppi legami, uno o due tripli legami.

La numerazione deve essere fatta in modo da dare ai legami multipli i numeri più bassi possibili.

In un cicloalchene al doppio legame vanno necessariamente i numeri 1 e 2: trattandosi di numeri obbligati, l’informazione è superlua e quindi si omettono.

1 2CHCH2 CH2

CHciclobutene

12CH

CH2CH2CH2 CH

12

ciclopentene

1212

CHCH2 CH2

CH2

CH2

CH

cicloesene

In un cicloalcadiene i doppi legami vanno numerati, tranne che con l’anello a cinque termini, perché i numeri sono obbligati e quindi si omettono.

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ecc.1

2

4 3

512

3

5 4

1

2 3

45

== ciclopentadiene

2

1

34 2

1

34

51,3-cicloesadiene 1,4-cicloesadiene

Gli eventuali sostituenti alchile vengono indicati con le regole già viste. La posizione che occupano nell'anello è determinata dal doppio legame (che deve avere i numeri 1 e 2).

2 1

CHCH CH

CH2

CH3

3-metilciclobutene

CH3 CH2CH3

12

CHCCH

CH3 CH2CH3

3-etil-1-metilciclopropene

CH3 CH3

1

2 3

4C

CHCHCH

CH

CH3 CH3

5,5-dimetilciclopentadiene

CH31

23

4

CH3

12

34

1-metil-1,4-cicloesadiene 5-metil-1,3-cicloesadiene

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IDROCARBURI AROMATICICerti idrocarburi ciclici insaturi fanno classe a sè e vengono chiamati idrocarburi aromatici.

Il capostipite degli idrocarburi aromatici è un composto con sei atomi di C, di formula molecolare C6H6, che ha il nome benzene.Il benzene ha tutti i C sp2 e gli elettroni p sono delocalizzati e distribuiti su tutto l'anello in modo uniforme.

non è rappresentabile con una sola formula di Lewis, ma sono necessarie due strutture canoniche di risonanza.

strutture di risonanza ibrido di risonanza

Di solito si scrivono le formule con una sola struttura di Lewis, avendo però sempre ben presente che nella molecola vera i legami C-C sono tutti uguali.

Se il benzene ha un sostituente, questo individua automaticamente la posizione 1, che perciò nel nome non viene indicata.

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CH3 1

metilbenzene toluene (nome corrente accettato)

1CH2CH3

etilbenzene

1 CHCH3

CH3

isopropilbenzene

Il gruppo monovalente che si ottiene togliendo un H al benzene si chiama fenile

fenile

Phenyl

C6H5- = Ph =

In generale, il gruppo monovalente che si ottiene togliendo un H da un C sp2 di un composto aromatico prende il nome di arile e si indica genericamente con Ar.

Il gruppo monovalente che si ottiene togliendo un H da un C sp3 di un composto alifatico prende il nome di alchile e si indica con R.

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ATTENZIONE!!!non si confonda il fenile (gruppo con valenza libera su un C sp2) con il benzile, gruppo con una valenza libera sul C sp3, proveniente dal metilbenzene.

CH2benzile

=1 2

3

4

5 6 7CH2

CHCH CHCHCH3

CH3

CH3CH2 CH3

4-benzil-5-fenil-2,3-dimetileptano

Due sostituenti sul benzene possono dar luogo a tre isomeri strutturali, aseconda della posizione che occupano nell'anello (tenendo conto chebisogna dare ai sostituentii numeri più bassi possibile e che gli elettronip sono delocalizzati).Chimica Organica e Laboratorio Dr Pierluca Galloni

La presenza di due sostituenti (e SOLO DUE) sul benzene (e SOLO sul benzene) può essere indicata, oltre che con i numeri, con dei prefissi

orto- = 1,2o-abbreviato:

meta- = 1,3m-abbreviato:

para- = 1,4p-abbreviato:

CH3CH3

CH3CH3

CH3CH3

CH3CH3

CH3

CH3CH3

CH3

1,2-dimetilbenzene oppure o-dimetilbenzene

CH3CH3 CH3

CH3CH3

CH3CH3

CH3CH3 CH3

CH3

CH3

1,3-dimetilbenzene oppure m-dimetilbenzeneCH3

CH3

CH3

CH3 CH3

CH3

1,4-dimetilbenzene oppure p-dimetilbenzene

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Se i sostituenti sono più di due, si usano i numeri, secondo le regole generali.CH3

CH3CH3

1,2,3-trimetilbenzene

CH3

CH3

CH3

1,3,5-trimetilbenzene 1,2,4-trimetilbenzene

CH3

CH3CH3

12

3

4

CH3CH3CH3

CH3

1,2,3,5-tetrametilbenzene

CH3CH3

CH3CH3

CH3

pentametilbenzene

CH3

CH3CH3

CH3

CH3

CH3esametilbenzene

Dal benzene derivano altri idrocarburi aromatici, che hanno mantenuto un nome proprio e fanno da capostipite di altre famiglie di composti

Due anelli benzenici condensati (cioè con un legame carbonio-carbonio in comune)

C10H8

αβ

α α

α

β β

β

naftaleneChimica Organica e Laboratorio Dr Pierluca Galloni

Gli atomi di C non sono tutti uguali; si distinguono: i 2 C in comune ai due anelli (equivalenti tra loro), i 4 C adiacenti al legame in comune (equivalenti tra loro), indicati con α, i 4 C lontani dal legame in comune (equivalenti tra loro), indicati con β.

La numerazione del naftalene parte da una delle posizioni α (se c'è un sostituente, da quella che dà al sostituente il numero più basso), segue lungo le altre posizioni dello stesso anello, fino ad arrivare alla giunzione con l'altro anello, al di là della quale prosegue. I C in comune ai due anelli non vengono numerati.

1 82

34 5

7

6

naftalene

CH3CH3

CH3CH3

1-metilnaftalene α-metilnaftalene

2-metilnaftaleneβ-metilnaftalene

1,7-dimetilnaftalene

Tre anelli benzenici condensati C14H10 2 isomeri strutturali

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8 9 12

3

5 10 4

7

6

antracene

A B C2

1

34

56

78 9

10B

C

A

fenantrene

La numerazione parte da una posizione a di uno degli anelli esterni, Ao C (nel fenantrene dalla parte convessa della molecola); l'anello Bviene numerato per ultimo. Anche in questo caso i C in comune a dueanelli non vengono numerati.

CH2CH31

2-etilantracene

CH3 CH2CH31

1-etil-9-metilantraceneCH3

9-metilfenantrene1

Due anelli benzenici collegati da un legame singolo (e quindi non hanno C in comune)

bifenileChimica Organica e Laboratorio Dr Pierluca Galloni

La numerazione viene fatta separatamente sui due anelli, usando per uno dei due anelli i numeri con apice, dando i numeri 1 e 1' ai C legati tra loro.

11' bifenile

Se ci sono sostituenti, la numerazione deve proseguire in modo che essi abbiano il numero più basso possibile.

3-metilbifenile

CH3

3,4'-dimetilbifenile

CH3

CH33-etil-3'-metilbifenile

CH2CH3

CH3

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IDROCARBURI BICICLICI

Gli idrocarburi aliciclici saturi, costituiti da due anelli aventi due o più atomi di carbonio in comune, prendono il nome dall'alcano a catena aperta contenente lo stesso numero di atomi di carbonio, preceduto dal prefisso "biciclo-".

REGOLA

Gli idrocarburi bicliclici si possono considerare costituiti da due atomi di carbonio terziari, detti "teste di ponte" e da tre "ponti" che li collegano. Il numero di atomi di carbonio in ciascuno dei tre ponti viene indicato in parentesi quadrate, in ordine decrescente, fra il prefisso biciclo ed il nome dell'idrocarburo.

=CH

CH2CH

CH2

biciclo[1.1.0]butano

CHCH2

CHCH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2 =

biciclo[4.2.1]nonano

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biciclo[3.2.0]eptano biciclo[2.2.1]eptano biciclo[4.4.0]decano

Il sistema biciclico si numera a partire da una delle teste di ponte, mettendoi numeri lungo il percorso più lungo fino alla seconda testa di ponte.Numerata anche questa, si prosegue secondo il percorso più lungo nonancora numerato, fino alla prima testa di ponte. Infine, si numerano gli atomidi carbonio del ponte rimasto.

=CH

CH2

CHCH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2 =

1 23

4

6 5

89

7

2

3

456

879

1

biciclo[4.2.1]nonano

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CH3

1

2

4

3

57 6

8

1-metilbiciclo[4.2.0]ottano

CH312

3

4567

8

910

3-metilbiciclo[4.4.0]decano

Per scrivere la formula dal nome:3-metilbiciclo[3.2.1-ottano]per esempio

2. si indicano le catene che collegano le teste di ponte

1. si indicano le due teste di ponte:

xx

x

xx

x **

xx

x **

12

3

4 56

78

xx

x **

3. si numera e si mette il sostituenteCH3

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Gli idrocarburi biciclici insaturi vengono chiamati con le stesse regole,facendo in modo che nella numerazione al doppio legame spetti il numeropiù basso possibile, a parità di lunghzza della catena del ponte.

= =

1

2

3

1

2

3

4

1

2

3

44

biciclo[2.2.2]-2-ottene

1

2

3 45

6

7

8

biciclo[3.2.1]-6-ottene

12

3

45

67

9

8

10

biciclo[4.4.0]-2,8-decadiene

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IDROCARBURI SPIROUna unione spiro si ha quando UN atomo di C è il solo termine in comune di due anelli. L'atomo di C in comune, quaternario, si chiama atomo spiro.

Idrocarburi monospiro, consistenti di due soli anelli aliciclici, vengono chiamati facendo precedere dal termine "spiro" il nome dell'idrocarburo corrispondente.

REGOLA

Il numero di atomi di C legati all'atomo spiro in ciascun anello si indica, in ordine crescente, in parentesi quadrate, tra il prefisso spiro- ed il nome dell'idrocarburo.

CH2

CH2CH2

CH2

CH2C CH2

CH2

=

spiro[3.4]ottano =CH2

CH2

CH2

CH2CH2 C

CH2

spiro[3.3]eptanoChimica Organica e Laboratorio Dr Pierluca Galloni

Si numera prima l'anello più piccolo, a partire dal C adiacente al C spiro, poi l'atomo spiro ed infine l'altro anello.

CH2

CH2CH

CH2

CH2

C

CH2

CH2 CH2

CH2

CH3

=

CH31

2

34 6 7

8

10 9

52-metilspiro[4.5]decano

se c'è un'insaturazione, lo schema della numerazione rimane lo stesso,ma si deve fare in modo che al doppio legame capiti il numero più bassopossibile.

CH2

CH2CH

CH

CH2

CCH2

CH2CH2

CH2 8

12

34

57 6

9 10

= spiro[4.5]-2-decene

CH

CH2CH2

CH

CH2

CCH2

CHCHCH2 =

12

34

5

7 6

8

9 10

spiro[4.5]-1,6-decadiene

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Non esistono doppi legami sulla testa di ponte di sistemi biciclici conanelli piccoli (Regola di Bredt)

non esiste la planarità del doppio legame è incompatibile con la rigidità del sistema

invece esiste (ed è stabile)

Però sono stabili:1 1

6biciclo[4.4.0]-1-decene biciclo[4.4.0]-1,6-decene

1 23

4

56

7

89

1

23

45

67

8

9

biciclo[3.3.1]-1-nonene

la planarità viene raggiunta deformando l'anello grande

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