Węglowodory

Podział
ze względu na budowę czyli sposób połączenia wzajemnego

atomów węgla:

• węglowodory łańcuchowe (alifatyczne)
• węglowodory pierścieniowe (cykliczne)

w zależności od rodzaju wiązań:
• węglowodory nasycone (alkany, cykloalkany)
• węglowodory nienasycone (alkeny, alkiny, cykloalkeny)
• węglowodory aromatyczne (areny)

Reguły IUPAC nazewnictwa nasyconych

węglowodorów alifatycznych

• Wybiera się najdłuższy łańcuch węglowy i określa go nazwą

węglowodoru. Łańcuchy węglowe rozgałęzień traktuje się jako
podstawniki, nadając im nazwy odpowiadające rodnikom
utworzonym z węglowodorów o identycznej ilości atomów
węgla.

• Numeruje się atomy węgla najdłuższego łańcucha tak, by suma

liczb określających położenie podstawników przy danych
atomach węgla była jak najmniejsza.

• Jeżeli przy tym samym atomie węgla znajdują się dwa

identyczne podstawniki, to wymienia się w nazwie lokant tej
pozycji dla każdego podstawnika.

• Dla podstawników posiadających łańcuch rozgałęziony wybiera

się najdłuższy łańcuch węglowy i numeruje go, rozpoczynając
od atomu węgla związanego z łańcuchem głównym.

• Jeżeli przy łańcuchu głównym znajduje się kilka

identycznych podstawników to krotność ich występowania
określa się przedrostkami: di-, tri-, tetra-, penta-, jeżeli te
podstawniki są nierozgałęzione. Dla rozgałęzionych
identycznych grup alkilowych (podstawionych w ten sam
sposób) stosuje się przedrostki bis, tris, tetrakis bez kresek
łącznikowych.

• Przy wymienianiu nazw podstawników stosuje się porządek

alfabetyczny bez uwzględniania przedrostków krotności dla
podstawników nierozgałęzionych, natomiast z
uwzględnieniem tych przedrostków dla podstawników
rozgałęzionych.

Nazewnictwo najprostszych grup alkilowych

CH

3

CH

3

CH

2

CH

3

CH

2

CH

2

CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

CH

CH

3

CH

3

CH CH

2

CH

3

CH

3

metyl

etyl

propyl

butyl

izopropyl

izobutyl

pierwszorzędowy.

drugorzędowy.

pierwszorzędowy

pierwszorzędowy

pierwszorzędowy

pierwszorzędowy.

.

.

.

CH

3

(CH

2

)

3

CH

2

CH CH

2

CH

3

CH

3

CH

2

CH

3

C

CH

3

CH

3

CH

2

CH

CH

3

CH

2

CH

3

CH

3

C

CH

3

CH

3

pentyl

izopentyl

neopentyl

II-rzêd.-butyl

III-rzêd.-butyl

(sec-butyl)

(tert-butyl)

trzeciorzędowy.

pierwszorzędowy.

pierwszorzędowy.

pierwszorzędowy

drugorzędowy

.

.

Metody otrzymywania alkanów

1.

Redukcja (uwodornienie) odpowiednich alkenów lub

alkinów

2.

Z halogenoalkanów:

a.

przez redukcję wodorem

b. poprzez związki Grignarda

R CH CH R

1

H

2

R CH

2

CH

2

R

1

R C C R

1

2H

2

R CH

2

CH

2

R

1

R X

H

2

(Pt)

R H

R X

Mg

R Mg X

R Mg X

H

2

O

R H

Mg(OH)X

c.

w reakcji Würtza

3. Z kwasów organicznych na dwóch drogach:
a. piroliza (rozkład termiczny) soli kwasów organicznych wobec

zasad:

b. elektroliza wodnych roztworów soli kwasów organicznych:

R X

Na

R R

NaX

2

2

2

R COONa

NaOH

ogrzew.

R H

Na

2

CO

3

R COO

2 e

2

2

R C

O

O

CO

2

2 R

R R

Właściwości chemiczne alkanów

• Reakcje chlorowania

• Nitrowanie alkanów

Cl Cl

Cl

Cl

CH

4

Cl

CH

3

HCl

CH

3

Cl

2

CH

3

Cl

Cl

światło

CH

3

CH

3

HNO

3

450

O

C

CH

3

CH

2

NO

2

CH

3

NO

2

73%

27%

• Utlenianie alkanów

• Piroliza

CH

3

CH

2

CH

3

600

O

C

CH

3

CH CH

2

H

2

CH

2

CH

2

CH

4

CH

4

O

2

CO

2

H

2

O

2

2

O

2

C

CH

4

2 H

2

O

Alkilowanie

Reakcja alkilowania polega na wprowadzeniu do cząsteczki
związku organicznego ugrupowania alkilowego na miejsce
atomu wodoru. Alkilowaniu mogą ulegać związki nienasycone i
aromatyczne. W reakcji tej tworzy się wiązanie C – C pomiędzy
atomem węgla substratu a atomem węgla wprowadzanego
ugrupowania alkilowego. Reakcje takie określamy jako C-
alkilowanie.
Atom wodoru można zastąpić grupą alkilową w takich
ugrupowaniach jak : OH, NH

2

, SH (O-alkilowanie, N- i S-

alkilowanie)
Grupy alkilowe:

CH

3

CH

2

CH

2

CH
CH

3

1-metylobutyl.

CH

2

CH

2

etylen

CH

2

CH

2

CH

2

trimetylen

Cykloalkany

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

cyklopropan cyklobutan cyklopentan

CH

2

CH

2

CH

2

CH

CH

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

CH

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

CH

CH

CH

CH

2

CH

2

CH

3

CH

2

CH

3

bicyklo[4,4,0]dekan bicyklo[2,2,0]heksan 2-etylo-8-metylobicyklo[3,2,1]

oktan

Metody otrzymywania cykloalkanów

3 H

2

Ni, 200

O

C

CH

2

Br

CH

2

CH

2

Br

Zn

CH

2

CH

2

CH

2

ZnBr

2

CH

2

CH

2

CH

2

Cl

2

światło

CH

2

CH

2

CH Cl

CH

2

CH

2

CH

2

Br

2

AlBr

3

Br CH

2

CH

2

CH

2

Br

CH

2

CH

2

CH

2

H

2

SO

4

CH

3

CH

2

CH

2

O SO

3

H

jedyny węglowodór nasycony rozp.

w stęż. kw.siarkowym !

CH

2

CH

2

CH

2

H

2

O

H

CH

3

CH

2

CH

2

OH

Alkeny

CH

2

=CH

2

eten

CH

3

-CH

2

-CH=CH

2

but-1-en

CH

3

-CH=CH-CH

3

but-2-en

CH

2

=CH- etenyl (winyl)

CH

2

=CH-CH

2

- prop-2-enyl (allil)

CH

3

- CH=CH-CH

2

- but-2-enyl

-CH=CH- etenylen (winylen)
-CH

2

-CH=CH- propenylen

CH

3

CH

2

CH
C

2

H

5

C C

CH

3

CH

3

CH

3

4-etylo-2,3-dimetylo-heks-2-en.

CH

3

CH CH C

Cl

CH

3

CH

3

4-chloro-4-metyl-pent-2-en

CH

3

C C CH

CH

CH

2

CH

2

CH CH

2

4-winylo-hept-1-en-5-yn

CH

2

CH C

CH

3

CH

2

2-metylo-buta-1,3-dien (izopren)

Alken jest tym trwalszy, im więcej grup alkilowych

znajduje się przy wiązaniu podwójnym

C C

CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

C C

CH

3

H

CH

3

CH

3

CH

2

C C

CH

2

CH

2

CH

3

H

H

H

Metody otrzymywania

1.

z fluorowcopochodnych

CH

3

C

CH

3

CH CH

2

CH

3

NaOH/EtOH

CH

3

C

CH

3

Cl

CH

2

CH

2

CH

3

CH

3

CH

Cl

CH

2

CH

2

CH

3

NaOH/EtOH

CH

3

CH CH CH

2

CH

3

Cl CH

2

CH

2

CH

2

CH

3

NaOH/EtOH

CH

2

CH

CH

2

CH

3

HCl

HCl

HCl

• 2. z alkoholi

CH

3

C

CH

3

OH

CH

2

CH

2

CH

3

H

2

SO

4

Al

2

O

3

P

2

O

5

H

2

O

CH

3

C

CH

3

CH CH

2

CH

3

HO CH

2

CH

2

CH

2

CH

3

CH

3

CH

OH

CH

2

CH

2

CH

3

H

2

O

H

2

SO

4

Al

2

O

3

P

2

O

5

CH

2

CH

CH

2

CH

3

CH

3

CH CH CH

2

CH

3

H

2

SO

4

Al

2

O

3

P

2

O

5

H

2

O

• 3. z difluorowcopochodnych wicinalnych

CH

3

CH CH
Cl

Cl

CH

3

Zn

ZnCl

2

CH

3

CH CH CH

3

Właściwości

1.Reakcje addycji elektrofilowej

CH

3

CH CH

2

Br

2

CH

3

CH CH

2

Br

Br

-

CH

3

CH CH

2

Br

Br

CH

3

CH CH

2

HBr

CH

3

CH CH

3

CH

3

CH CH

3

Br

Br

-

CH

3

CH

2

CH

2

Br

HBr

CH

3

CH CH

2

ROOR

Tworzenie halogenohydryn

C C

X

2

H

2

O

C C
OH

X

X = Br, Cl

C C

H

CH

3

OH H

CH

3

Cl

H

2

O

C C

H

CH

3

H

CH

3

Cl

2

(HOCl)

C C

H

C C

H

X

C C

X H

CH

2

CH CH

3

CH

3

CH CH

3

CH

2

CH

2

CH

3

Br

Br

CH

3

CH CH

3

Br

CH

2

CH

2

CH

3

Br

CH

3

C

CH

3

CH

3

H C

CH

3

CH

3

H C

CH

3

H

H C

H

H

>

>

>

2. reakcje utleniania

CH

3

CH

2

CH CHCH

3

KMnO

4

CH

3

CH

2

CH
OH

CH CH

3

OH

H

+

CH

3

CH

2

C

O

OH

CH

3

C

O

OH

CH

3

CH

2

CH C CH

3

CH

3

CH

3

CH

2

CH
OH

C

CH

3

OH

CH

3

KMnO

4

H

+

CH

3

CH

2

C

O

OH

CH

3

C CH

3

O

Reakcje ozonolizy

CH

3

CH

2

CH CHCH

3

O

3

CH

3

CH

2

O

CH

O

CH

O

CH

3

Zn, H

2

O

H

+

CH

3

CH

2

C

O

H

C

O

H

CH

3

C

O

CH

3

CH

3

CH

3

CH

2

C

O

H

H

+

Zn, H

2

O

O

CH

O

C

O

CH

3

CH

3

CH

3

CH

2

O

3

CH

3

CH

2

CH C

CH

3

CH

3

Dieny

układ skumulowany

CH

2

C CH

2

propadien

układ sprzężony

CH

2

CH CH CH

2

buta-1,3-dien

układ izolowany

CH

2

CH CH

2

CH

2

CH CH

2

heksa-1,5-dien

Otrzymywanie

CH

2

CH
CH

2

Br

Br

Br

alk.KOH

CH

2

C

Br

Br

CH

2

Zn

HBr

ZnBr

2

CH

2

C
CH

2

2 CH

3

CH

2

OH

Al

2

O

3

600

0

C

CH

2

CH CH CH

2

CH

2

CH CH CH

2

CH CH CH

2

CH

3

Br

H

CH CH CH

2

CH

3

CH CH

CH

3

CH

2

Br

CH CH CH

2

CH

3

Br

Reakcja Dielsa-Aldera

CH

2

CH CH CH

2

CH

2

CH C

O

H

CH

CH

CH

2

CH

CH

2

CH

2

C

O

H

CH

CH

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH CH CH

2

ALKINY

CH

3

C C CH

CH

3

CH
CH CH

3

CH

3

CH

CH

3

CH

2

CH

3

CH

3

CH

2

CH
CH

3

C C CH

3

5-izopropylo-4,6-dimetylo-okt-2-yn

1

2

3

4

5

6

7

8

1

2

3

4

5

6

4-metylo-heks-2-yn

CH

2

CH C

CH

3

CH

3

CH

2

CH C CH

C

2

H

5

5-etylo-3,3-dimetylo-hept-1-en-6-yn

1

2

3

4

5

6

7

METODY OTRZYMYWANIA

1.

Z WICINALNYCH DIFLUOROWCOPOCHODNYCH

2.

Z GEMINALNYCH DIFLUOROWCOPOCHODNYCH

CH

3

CH CH

Br

Br

CH

2

CH

3

alk.KOH CH

3

C

CH

Br

CH

2

CH

3

alk.KOH

CH

3

C C CH

2

CH

3

C H

3

CH

2

C H

2

C H

B r

B r

al k.KO H C H

3

C H

2

CH C HBr al k.K OH

CH 3

CH2

C C H

CH

3

CH

2

CH

2

CH

Br

Br

alk.KOH CH

3

CH

2

CH CHBr alk.KOH

CH

3

CH

2

C CH

CH

3

CH

2

CH

2

C

O

H

PBr

3

PBr

5

CH

3

CH

2

CH

2

CH

Br

Br

CH

3

C
O

CH

2

CH

3

PBr

3

PBr

5

CH

3

C CH

2

CH

3

Br

Br

alk.KOH

CH

3

C CH

Br

CH

3

alk.KOH CH

3

C C CH

3

3.METODA PRZEMYSŁOWA OTRZYMYWANIA ACETYLENU

CaO

3C

CaC

2

CO

CaC

2

H

2

O

Ca(OH)

2

HC CH

WŁAŚCIWOŚCI ALKINÓW

1. REAKCJE ADDYCJI ELEKTROFILOWEJ

CH

3

C CH

Cl

2

CH

3

C CH

Cl

CH

3

C CH

Cl

Cl

Cl

2

CH

3

C CH
Cl Cl

Cl

CH

3

C CH
Cl Cl

Cl

Cl

CH

3

C CH

HCl

CH

3

C CH

2

Cl

HCl

CH

3

C

Cl

Cl

CH

3

CH

2

CH CH

2

C CH

Cl

2

CH CH

2

C CH

CH

2

Cl

Cl

2.REDUKCJA

3.REAKCJE ADDYCJI NUKLEOFILOWEJ

CH

2

CH CH

2

C CH

kat.Lindlara

CH

2

CH CH

2

CH CH

2

CH CH

HCN

CH

2

CH CN

CH CH

H

2

O

CH

2

CH OH

HgSO

4

H

2

SO

4

CH

3

C

O

H

CH

3

C CH

CH

3

C

O

CH

3

H

2

SO

4

HgSO

4

H

2

O

CH

3

C
OH

CH

2

CH CH

CH

3

OH

CH

2

CH OCH

3

CH CH

CH

3

COOH

CH

2

CH O C CH

3

O

4. REAKCJA DIMERYZACJI ACETYLENU

5.REAKCJA TRIMERYZACJI ACETYLENU

CH CH

CH CH

CuCl

2

NH

4

Cl CH

2

CH C CH .

CH CH

3

6.REAKCJE Z TLENKIEM WĘGLA

7.REAKCJE PODSTAWIENIA

CH CH

CO

CH

3

OH

Ni(CO)

4

CH

2

CH C

O

OCH

3

CH

2

CH C

O

OH

Ni(CO)

4

CO

CH CH

H

2

O

HC CH

HC

O

H

HC C CH

2

OH

C C CH

2

OH

HOCH

2

HC

O

H

HC CH

2

• SYNTEZA IZOPRENU

HC CH

CH

3

C
O

CH

3

OH

-

C C

CH

3

OH

CH

3

CH H

2

/Pd

CH

2

C

CH

3

CH CH

2

C

CH

3

OH

CH

CH

3

CH

2

Al

2

O

3

ARENY

CH

3

CH

3

CH

3

benzen toluen o-ksylen

(1,2-dimetylobenzen)

CH

CH

3

CH

3

CH

CH

3

CH

3

CH

3

CH=CH

2

p-cymen styren

CH

3

CH

3

CH

3

mezytylen bifenyl

kumen

CH

2

CH

3

fenyl o-tolil benzyl

ksylen - rodnik ksylilowy

mezytylen - rodnik mezytylowy

kumen - rodnik kumenylowy

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

naftalen antracen

METODY OTRZYMYWANIA BENZENU I JEGO

POCHODNYCH

1.TRIMERYZACJA ACETYLENU

2. REAKCJA FRIDELA-CRAFTSA

CH CH

500

0

C

ciśn.

3

CH

3

CH

2

Cl

CH

2

CH

3

AlCl

3

3. REAKCJA Würtza-Fittiga

4. DESTYLACJA FENOLI Z PYŁEM CYNKOWYM

Cl

Na

CH

3

CH

2

CH

2

Cl

CH

2

CH

2

CH

3

2

NaCl

2

OH

Zn

ZnO

ZnO

CH

3

Zn

OH

CH

3

WŁAŚCIWOŚCI BENZENU I JEGO POCHODNYCH

1.REAKCJA NITROWANIA

2. REAKCJA SULFONOWANIA

HNO

3

stęż.

H

2

SO

4

NO

2

SO

3

H

H

2

SO

4

3. REAKCJE Z FLUOROWCOPOCHODNYMI

4. REAKCJE FRIEDELA-CRAFTSA

Br

Br

2

FeBr

3

Cl

Cl

2

FeCl

3

CH

3

CH

2

Cl

CH

2

CH

3

AlCl

3

AlCl

3

C

O
CH

3

CH

3

COCl

Mechanizm substytucji elektrofilowej w

benzenie

Y

Y

H

Y

H

Y

H

X

-

H

+

Y

HX

kompleks



+

5. REAKCJA BLANCKA - CHLOROMETYLOWANIE

6. REAKCJA MANNICHA - AMINOMETYLOWANIE

CH

2

Cl

HC

O

H

HCl

ZnCl

2

HC

O

H

CH

2

NH

2

NH

3

ZnCl

2

ZnCl

2

CH

2

NH CH

3

HC

O

H

CH

3

NH

2

CH

3

NH CH

3

HC

O

H

CH

2

N

CH

3

CH

3

ZnCl

2

Cl

2

3

Cl

Cl
Cl

Cl

Cl

Cl

światło

3O

3

C C

O

H

O

H

3

O

2

V

2

O

5

CH
CH

C

C

O

O

O

REAKCJE REDUKCJI

3H

2

/Ni

REAKCJE NAFTALENU

Br

2

FeBr

3

Br

HNO

3

st

H

2

SO

4

NO

2

HCHO

HCl, ZnCl

2

CH

2

Cl

SO

3

H

H

2

SO

4

80

0

C

SO

3

H

H

2

SO

4

180

0

C

160

0

C-

Wpływ na reaktywność Wpływ skierowujący Podstawniki
pierścienia

Silna aktywacja pierścienia orto, para -NR

2

, -NHR,

-NH

2

,-OH,-OR,

-NHCOR, -SH,

-CH=CH

2

Słaba aktywacja pierścienia orto, para -C

6

H

5

, -CH

3

,

Słaba dezaktywacja pierścienia orto, para -F, -Cl, -Br, -I, -CH

2

Cl,

Silna dezaktywacja pierścienia meta -COR, -CHO, -COOR,
-CONH

2

, -COOH,

-SO

3

H,

-CN, -NO

2

,

NO

2

NO

2

NO

2

CH

3

NO

2

CH

3

HNO

3

H

2

SO

4

NO

2

NO

2

HNO

3

H

2

SO

4

H

2

SO

4

HNO

3

CH

3

NO

2

CH

3

REAKCJE UTLENIANIA POCHODNYCH BENZENU

CH

3

KMnO

4

COOH

COOH

COOH

KMnO

4

CH

3

CH

3