Alken (jedinjenje)

Alkeni su organska jedinjenja iz grupe nezasićenih ugljovodonika kod kojih se javlja najmanje jedna dvostruka hemijska veza između atoma ugljenika (C=C).^[1] Alkeni kao i alkani grade homologi red čiji se susedni članovi razlikuju za po jednu CH₂ grupu. Svaki atom ugljenika povezan je sa dva atoma vodonika, a ugljenikovi atomi koji grade dvostruku vezu međusobno su povezani sa dva elektronska para. Ta dvostruka veza između ugljenikovih atoma predstavlja funkcionalnu grupu alkena.

Reči alken i olefin često se upotrebljavaju kao sinonimi (pogledajte odeljak nomenklature ispod). Aciklični alkeni, sa samo jednom dvostrukom vezom i nijednom drugom funkcionalnom grupom, poznati kao monoeni, formiraju homologni niz ugljovodonika sa opštom formulom C_nH_2n.^[2] Alkeni imaju dva atoma vodonika manje od odgovarajućih alkana (sa istim brojem atoma ugljenika). Najjednostavniji alken ima formulu C₂H₄ koji nosi naziv eten. Opšta formula alkena je C_nH_2n, pri čemu eten je ime Međunarodne unije za čistu i primenjenu hemiju (IUPAC). Ovo organsko jedinjenje se proizvodi industrijski u velikim količinama.^[3] Aromatična jedinjenja su često izvedena kao cikličnih alkena, ali njihove strukture i svojstva su različita i ne smatraju se alkenima.^[2]

Alkeni koji sadrže dve dvostruke veze nazivaju se dieni. Alkeni sa više od dve dvostruke veze (trieni, tetraeni itd.) se uopšteno nazivaju polieni.

Aromatična jedinjenja se često prikazuju kao ciklični alkeni, međutim njihova struktura i svojstva su dovoljno različite da se ne klasifikuju kao alkeni ili olefini.^[4] Ugljovodonici sa dve dvostruke veze koje se preklapaju (C=C=C) nazivaju se alenima^[5]^[6]^[7]^[8]^[9] — najjednostavnije takvo jedinjenje se samo naziva alen^[10] — a oni sa tri ili više preklapajućih veza (C=C=C=C, C=C=C=C=C, itd.) nazivaju se kumuleni.^[11]^[12]^[13]

Nomenklatura alkena[uredi | uredi izvor]

Po JUPAKovoj nomenklaturi imena alkena se izvode iz imena odgovarajućih alkana sa istim brojem ugljenikovih atoma, tako što se odbija nastavak -an i na njegovo mesto dodaje nastavak -en. Položaj dvostruke veze se označava brojem prvog ugljenikovog atoma za koga je vezana dvostruka veza. Numerisanje atoma ugljenika se vrši brojevima tako da su ugljenikovi atomi na kojima se javlja dvostruka veza obeleženi najmanjim mogućim brojevima. Taj broj se stavlja ispred imena alkena. Ako je alken račvast obeležavanje se vrši na isti način kao i kod alkana.

CH₃CH₂CH₂CH₂CH==CH₂ 6 5 4 3 2 1

1-heksen

CH₃ | CH₃CH₂CH-CH₂CH==CH₂ 6 5 4 3 2 1

4-metil-1-heksen

CH₃ | CH₃CH₂CH₂CH₂CH==CH₂ 6 5 4 3 |2 1 CH₂CH₃

2-etil-4-metil-1-heksen

eten	C₂H₄
propen	C₃H₆
n-buten	C₄H₈
n-penten	C₅H₁₀
n-heksen	C₆H₁₂
n-hepten	C₇H₁₄
n-okten	C₈H₁₆
n-nonen	C₉H₁₈
n-deken	C₁₀H₂₀

Nestandardna imena[uredi | uredi izvor]

Svi alkeni imaju univerzalna imena koja definisana JUPAK-ovom nomenklaturom, ali neki alkeni su poznatiji po svojim uobičajenim imenima:

	CH₂=CH₂	CH₃CH=CH₂	CH₃C-CH₃=CH₂
IUPAC-ovo ime:	Eten	Propen	2-Metil-propen
Uobičajena imena:	Etilen	Propilen	Izobutan

Izomerija[uredi | uredi izvor]

Kod alkena postoji izomerija, tj. dva alkena sa istom molekulskom formulom mogu se razlikovati po strukturi ili prostornom rasporedu atoma unutar samog molekula alkena. Na taj način se mogu razlikovati strukturna i geometrijska (Cis-trans) izomerija.

Strukturna izomerija[uredi | uredi izvor]

Pored izomerije niza prisutne kod alkana kod alkena postoji i izomerija uslovljena položajem dvostruke veze. Takvi izomeri se javljaju kod alkena sa četiri ili više atoma ugljenika u molekulu. Za slučaj sa četiri atoma, tj. za buten, postoji dva izomera te vrste:

CH_{2}{=}CH{-}CH_{2}{-}CH_{3}

- 1-buten

CH_{3}{-}CH{=}CH{-}CH_{3}

- 2-buten

Cis-trans izomerija[uredi | uredi izvor]

Kod alkena pored strukturne postoji i geometrijska izomerija. Iako dva alkena mogu deliti istu strukturnu formulu između njih može postojati razlika izražena u prostornom rasporedu molekula. Javlja se kod nesimetrično supstituisanih alkena zbog sprečene rotacije oko dvostruke veze. U tom smislu razlikuju se cis i trans geometrijski izomeri.

Nalaženje i dobijanje[uredi | uredi izvor]

Alkani se mogu naći u nekim vrstama nafte, ali u veoma malim količinama jer su dosta reaktivni. Najprostiji alkeni kao npr: eten, propen i buten u velikim količinama proizvode se krakovanjem nafte. U laboratorijama alkeni se najčešće dobijaju eliminacijom atoma ili atomskih grupa sa susednih ugljenikovih atoma.

Dobijanja:
- Krakovanje alkana. Tako na primer krakovanjem etana nastaje eten:

\mathrm {CH_{3}{-}CH_{3}\longrightarrow CH_{2}{=}CH_{2}+H_{2}}

- Dehidratacijom alkohola, odnosno eliminacijom vode iz istog:

\mathrm {CH_{3}{-}CH_{2}{-}OH\longrightarrow CH_{2}{=}CH_{2}+H_{2}O}

- Eliminacija halogenovodonika iz halogenalkana:

\mathrm {CH_{3}{-}CH_{2}{-}CH_{2}{-}Cl+KOH\longrightarrow CH_{3}{-}CH{=}CH_{2}+KCl+H_{2}O}

Reaktivnost[uredi | uredi izvor]

Alkeni su dosta reaktivniji od alkana. Reaktivnost alkena je posledica dvostruke veze između ugljenikovih atoma. Proizvodi reakcije alkena su uglavnom stabilniji nego supstrat.

Oni podležu reakcijama:

oksidacije (sagorevanjem i pomoću oksidacionih sredstava):

C₂H₄ + 3О₂ → 2CO₂ + 2H₂O

polimerizacije
adiciji (na primer dodavanja gasovitog hlora, hlorovodonika, vode).

Adicione reakcije alkena[uredi | uredi izvor]

adicija vodonika - U prisustvu katalizatora platine ili paladijuma alkeni se jedine sa vodonikom na sobnoj temperaturi. Ovaj postupak se naziva katalitičko hidrogenovanje. Tako dolazi do reakcije između etena i vodonika, pri čemu se gradi etan.

CH₂=CH₂ + H₂ → CH₃-CH₃

adicija halogenovodonika - Bromovodonik u gasovitom agregatnom stanju se adira na alkene na sobnoj temperaturi bez prisustva katalizatora gradeći zasićeno jedinjenje:

CH₂=CH₂ + HBr → CH₃CH₂Br

Mehanizam te reakcije izgleda ovako:

Kada se adicija vrši na alken, čiji atomi ugljenika vezani dvostrukom vezom ne sadrže isti broj vodonikovih atoma, onda se vodonik iz reangensa vezuje za onaj ugljenikov atom koji ima više vezanih vodonikovih atoma.

adicija sulfatne kiseline - Sulfatna kiselina se adira na alkene na isti način kao i hlorovodonik (po Markonikovljevom pravilu^[14])

CH₃CH=CH₂ + HOSO₂OH → CH₃CH-CH₃
                         |
                         OSO₂H

Adicija vode - Pod normalnim uslovima voda ne reaguje sa alkanima, ali ukoliko je prisutna sulfatna kiselina voda se adira po Markovnikovljevom pravilu.

CH₃CH=CH₂ + HOH → CH₃CH-CH₃
                     |
                     OH

Adicija halogena - Halogeni se pod normalnim uslovima veoma brzo adiraju na dvostruku vezu alkena:

CH₃CH=CH₂ + Br₂ → CH₃CH-CH₂
                     |  |                     
                     Br Br

ili

Mehanizam reakcije halogenovanja izgleda ovako:

Oksidacija[uredi | uredi izvor]

Sagorevanje alkena. Alkeni kao i alkani sagorevaju na vazduhu usled čega nastaje ugljen-dioksid i voda. Usled ove reakcije oslobađa se toplotna energija.

CH₂=CH₂ + 3O₂ → 2CO₂ + 2H₂О

Reakcija sa oksidacionim sredstvima. Tako u prisustvu kalijum-permanganata na sobnoj temperaturi dolazi do reakcije:

CH₃CH=CH₂ + (O) + HOH → CH₃CH-CH₂
                           |  |
                           OH OH

Polimerizacija[uredi | uredi izvor]

Kao što mogu da adiraju druge molekule alkeni pod određenim uslovima mogu da se adiraju i međusobno. Međusobnim adiranjem alkena nastaju hemijska jedinjenja velikih molekulskih masa koja se nazivaju polimeri. Molekuli iz kojih nastaje polimer nazivaju se monomeri. Polimeri su jedinjenja velikih molekulskih masa koja nastaju sjedinjavanjem velikog broja monomera. Reakcija u kojoj nastaju polimeri naziva se polimerizacija. U slučaju alkena uglavnom se odigrava adiciona polimerizacija. U opštem slučaju reakcija polimerizacije za alkene se može pisati ovako:

{\mathsf {n\ CH_{2}\!\!=\!\!CH_{2}}}\rightarrow {\mathsf {-[-\!CH_{2}\!\!-\!\!CH_{2}\!-]_{n}-}}

Usled polimerizacije alkena najčešće nastaju plastične mase. U Srbiji najpoznatiji polimer koji se proizvodi je polieten. To je plastična masa koja se koristi za pakovanje u trgovini i industriji, za proizvodnju izolacionih materijala, za proizvodnju cevi itd. Kod nas se polieten proizvodi u Petrohemiji Pančevo. Takođe je poznat i polipropen koji se proizvodi u Hipolu Odžaci.

Fizičke osobine[uredi | uredi izvor]

Fizičke osobine alkena su veoma slične fizičkim osobinama alkana sa istim brojem atoma ugljenika. Alkeni sa manjim brojem ugljenikovih atoma su gasovi, sa više tečnosti ili čvrste supstancije. Alkeni se ne rastvaraju u neorganskim rastvaračima (npr. voda), a rastvaraju se u organskim (alkoholi).

Hemijske osobine[uredi | uredi izvor]

Reaktivnost alkena potiče od π veze jer se elektronski oblak nalazi iznad i ispod ravni molekula i lako stupa u reakciju sa drugim reagensima. Drugi razlog reaktivnosti je što π elektroni nisu deo ugljenikovog skeleta i π veza se lako raskida pri povoljnom sudaru sa reagensom, a da skelet ugljenikovog atoma ostane nepromenjen.

Vidi još[uredi | uredi izvor]

Reference[uredi | uredi izvor]

^ Wade, L.G. (2006). Organic Chemistry (6th izd.). Pearson Prentice Hall. str. 279. ISBN 978-1-4058-5345-3.
^ ^a ^b Moss, G. P.; Smith, P. A. S.; Tavernier, D. (1995). „Glossary of Class Names of Organic Compounds and Reactive Intermediates Based on Structure (IUPAC Recommendations 1995)”. Pure and Applied Chemistry. 67 (8–9): 1307—1375. doi:10.1351/pac199567081307.
^ „Production: Growth is the Norm”. Chemical and Engineering News. 84 (28): 59—236. 10. 7. 2006. doi:10.1021/cen-v084n034.p059.
^ IUPAC. „olefins”. Kompendijum hemijske terminologije (Internet izdanje).
^ The Chemistry of the Allenes (vol. 1−3); Landor, S. R., Ed.; cademic Press: London, 1982.
^ Taylor, David R. (1967-06-01). „The Chemistry of Allenes”. Chemical Reviews (na jeziku: engleski). 67 (3): 317—359. ISSN 0009-2665. doi:10.1021/cr60247a004.
^ Hoffmann-Röder, Anja; Krause, Norbert (2004-02-27). „Synthesis and Properties of Allenic Natural Products and Pharmaceuticals”. Angewandte Chemie International Edition (na jeziku: engleski). 43 (10): 1196—1216. ISSN 1433-7851. PMID 14991780. doi:10.1002/anie.200300628.
^ Burton, B. S.; von Pechmann, H. (januar 1887). „Ueber die Einwirkung von Chlorphosphor auf Acetondicarbonsäureäther”. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (na jeziku: nemački). 20 (1): 145—149. doi:10.1002/cber.18870200136. CS1 održavanje: Format datuma (veza)
^ Jones, E. R. H.; Mansfield, G. H.; Whiting, M. C. (1954). „Researches on acetylenic compounds. Part XLVII. The prototropic rearrangements of some acetylenic dicarboxylic acids”. Journal of the Chemical Society (Resumed) (na jeziku: engleski): 3208—3212. ISSN 0368-1769. doi:10.1039/jr9540003208.
^ Nomenclature of Organic Chemistry : IUPAC Recommendations and Preferred Names 2013 (Blue Book). Cambridge: The Royal Society of Chemistry. 2014. str. 375. ISBN 978-0-85404-182-4. doi:10.1039/9781849733069-FP001. „The name allene, for CH
2=C=CH
2, is retained for general nomenclature only; substitution is allowed, but not by alkyl or any other group that extends the carbon chain, nor characteristic groups expressed by suffixes. The systematic name, propadiene, is the preferred IUPAC name.”
^ Thaddeus, P.; Gottlieb, C.A.; Mollaaghababa, R.; Vrtilek, J.M. (1993). „Free carbenes in the interstellar gas”. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 89 (13): 2125. ISSN 0956-5000. doi:10.1039/ft9938902125.
^ Cabezas, C.; Tercero, B.; Agúndez, M.; et al. (2021). „Cumulene carbenes in TMC-1: Astronomical discovery of I\-H2C5”. Astronomy & Astrophysics. 650: L9. ISSN 0004-6361. PMC 7611420 . doi:10.1051/0004-6361/202141274 .
^ McCarthy, M. C.; Travers, M. J.; Kovács, A.; et al. (1997). „Detection and Characterization of the Cumulene Carbenes H2C5 and H2C6”. Science. 275 (5299): 518—520. ISSN 0036-8075. doi:10.1126/science.275.5299.518.
^ Uz adiciju koja se odvija u skladu sa Markonikovljevim pravilom odvija se i adicija po sistemu suprotnom istom. Takav proizvod je ipak u znatno manjim količinama u odnosu na prvi, pa se naziva sporednim, dok se prvi naziva glavnim.

Literatura[uredi | uredi izvor]

Aleksandra Stojiljković. Hemija za treći razred gimnazije prirodno-matematičkog smera, medicinske, veterinarske i škole za negu lepote. Zavod za udžbenike. 2008. Beograd
Favre, Henri A.; Powell, Warren H. (2013). Nomenclature of Organic Chemistry: IUPAC Recommendations and Preferred Names 2013. Royal Society of Chemistry. ISBN 978-0-85404-182-4.
Eller, Gernot A. (2006). „Improving the Quality of Published Chemical Names with Nomenclature Software” (PDF). Molecules. 9: 915—928.
Leigh, G. J.; Favre, H. A.; Metanomski, W. V. (1998). Principles of Chemical Nomenclature. A Guide to IUPAC Recommendations (PDF). Blackwell.

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]

Rule A-3. Unsaturated Compounds and Univalent Radicals IUPAC Blue Book.
Rule A-4. Bivalent and Multivalent Radicals IUPAC Blue Book.
Rules A-11.3, A-11.4, A-11.5 Unsaturated monocyclic hydrocarbons and substituents IUPAC Blue Book.
Rule A-23. Hydrogenated Compounds of Fused Polycyclic Hydrocarbons IUPAC Blue Book.
IUPAC Nomenclature of Organic Chemistry (online version of several older editions of the IUPAC Blue Book)
IUPAC Recommendations on Organic & Biochemical Nomenclature, Symbols, Terminology, etc. (includes IUBMB Recommendations for biochemistry)
Bibliography of IUPAC Recommendations on Organic Nomenclature (last updated 11 April 2003)

[Wade-1] Wade, L.G. (2006). Organic Chemistry (6th izd.). Pearson Prentice Hall. str. 279. ISBN 978-1-4058-5345-3.

[PAC1995-2] Moss, G. P.; Smith, P. A. S.; Tavernier, D. (1995). „Glossary of Class Names of Organic Compounds and Reactive Intermediates Based on Structure (IUPAC Recommendations 1995)”. Pure and Applied Chemistry. 67 (8–9): 1307—1375. doi:10.1351/pac199567081307.

[cenews-3] „Production: Growth is the Norm”. Chemical and Engineering News. 84 (28): 59—236. 10. 7. 2006. doi:10.1021/cen-v084n034.p059.

[PAC1995.olefins-4] IUPAC. „olefins”. Kompendijum hemijske terminologije (Internet izdanje).

[:0-5] The Chemistry of the Allenes (vol. 1−3); Landor, S. R., Ed.; cademic Press: London, 1982.

[:2-6] Taylor, David R. (1967-06-01). „The Chemistry of Allenes”. Chemical Reviews (na jeziku: engleski). 67 (3): 317—359. ISSN 0009-2665. doi:10.1021/cr60247a004.

[:1-7] Hoffmann-Röder, Anja; Krause, Norbert (2004-02-27). „Synthesis and Properties of Allenic Natural Products and Pharmaceuticals”. Angewandte Chemie International Edition (na jeziku: engleski). 43 (10): 1196—1216. ISSN 1433-7851. PMID 14991780. doi:10.1002/anie.200300628.

[8] Burton, B. S.; von Pechmann, H. (januar 1887). „Ueber die Einwirkung von Chlorphosphor auf Acetondicarbonsäureäther”. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (na jeziku: nemački). 20 (1): 145—149. doi:10.1002/cber.18870200136. CS1 održavanje: Format datuma (veza)

[9] Jones, E. R. H.; Mansfield, G. H.; Whiting, M. C. (1954). „Researches on acetylenic compounds. Part XLVII. The prototropic rearrangements of some acetylenic dicarboxylic acids”. Journal of the Chemical Society (Resumed) (na jeziku: engleski): 3208—3212. ISSN 0368-1769. doi:10.1039/jr9540003208.

[iupac2013-10] Nomenclature of Organic Chemistry : IUPAC Recommendations and Preferred Names 2013 (Blue Book). Cambridge: The Royal Society of Chemistry. 2014. str. 375. ISBN 978-0-85404-182-4. doi:10.1039/9781849733069-FP001. „The name allene, for CH
2=C=CH
2, is retained for general nomenclature only; substitution is allowed, but not by alkyl or any other group that extends the carbon chain, nor characteristic groups expressed by suffixes. The systematic name, propadiene, is the preferred IUPAC name.”

[Thaddeus_1993-11] Thaddeus, P.; Gottlieb, C.A.; Mollaaghababa, R.; Vrtilek, J.M. (1993). „Free carbenes in the interstellar gas”. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 89 (13): 2125. ISSN 0956-5000. doi:10.1039/ft9938902125.

[Cabezas_2021-12] Cabezas, C.; Tercero, B.; Agúndez, M.; et al. (2021). „Cumulene carbenes in TMC-1: Astronomical discovery of I\-H2C5”. Astronomy & Astrophysics. 650: L9. ISSN 0004-6361. PMC 7611420 . doi:10.1051/0004-6361/202141274 .

[McCarthy_1997-13] McCarthy, M. C.; Travers, M. J.; Kovács, A.; et al. (1997). „Detection and Characterization of the Cumulene Carbenes H2C5 and H2C6”. Science. 275 (5299): 518—520. ISSN 0036-8075. doi:10.1126/science.275.5299.518.

[14] Uz adiciju koja se odvija u skladu sa Markonikovljevim pravilom odvija se i adicija po sistemu suprotnom istom. Takav proizvod je ipak u znatno manjim količinama u odnosu na prvi, pa se naziva sporednim, dok se prvi naziva glavnim.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

p r u Cikloalkeni
Alkeni	Ciklopropen · Ciklobuten · Ciklopenten · Cikloheksen · Ciklohepten · Ciklookten
Dieni	Ciklobutadien · Ciklopentadien · Cikloheksadien (1,3-Cikloheksadien · 1,4-Cikloheksadien) · Cikloheptadien · Ciklooktadien (1,5-Ciklooktadien)

Normativna kontrola
Međunarodne	FAST
Državne	Francuska BnF podaci Nemačka Izrael Sjedinjene Države Japan Češka