CHEMIA 

ORGANICZNA 

WYKŁAD 6

Typy reakcji.

Właściwości 
węglowodorów.

Vis vitalis – siła witalna (XVI w – Jan Babtista van 
Helmont)

Friedrich Wöhler

Początek 

chemii 

organicznej

. 

W 

1828 

otrzymał  mocznik  z  kwasu 
cyjanowego i amoniaku.

Alchemik w laboratorium

Typy reakcji związków organicznych

W chemii związków organicznych wyróżnia się trzy 
zasadnicze typy reakcji chemicznych:

reakcje podstawienia, substytucji - oznaczone 

symbolem S

R-X + Y → R-Y + X

reakcje przyłączenia, addycji - oznaczone symbolem A 

A + B → C

reakcje eliminacji - oznaczone symbolem E. 

A → B + C

reakcje przegrupowania 

A → B

Mechanizmy reakcji związków organicznych

Mechanizmy reakcji związków organicznych

Każdy z wymienionych wyżej typów reakcji, może zajść według:
• mechanizmu jonowego 
• mechanizmu wolnorodnikowego.
Mechanizm reakcji zależy od środowiska w jakim przebiega 
reakcja chemiczna.
Jeżeli wyobrazimy sobie cząsteczkę o ogólnym wzorze A:B, 
gdzie  (:)  -  przedstawia  parę  elektronową  wiążącą  składniki  A  i 
B.
to właśnie ta para elektronowa może ulec:
- rozparowaniu

rozparowaniu

, wówczas każdy ze składników zatrzyma jeden 

niesparowany elektron, czyli utworzy wolny rodnik 

               A

:

B → A

.

  

+  

.

B

Mówimy wówczas o 

homolitycznym

 (rodnikowym) rozerwaniu 

wiązania

 

przesunięciu

przesunięciu

 do jednego ze składników (do składnika 

bardziej elektroujemnego, a tym samym posiadającego 
większe powinowactwo do elektronów).
W przypadku, gdy B jest bardziej elektroujemny to B staje się 
jonem ujemnym; jeżeli A jest bardziej elektrododatnie to A 
staje się jonem dodatnim 

Dla związków 
organicznych 
rozparowanie oraz 
przesuniecie pary 
elektronowej spowoduje 
powstanie:
•karbokationu 
•karboanionu 
•rodnika

 A

:

B → A

+ 

+ 

:

B

-

Mówimy wówczas o 

heterolitycznym (jonowym) 

rozerwaniu 

wiązania

elektrofil    nukleofil

R

odniki

odniki

  najczęściej  powstają  w  wyniku  reakcji  oderwania 

atomu  wodoru  od  cząsteczki  związku  organicznego.  Jeżeli 
następuje  oderwanie  pierwszorzędowego  atomu  wodoru,  to 
powstanie 

pierwszorzędowy 

rodnik, 

oderwanie 

drugorzędowego atomu wodoru powoduje utworzenie rodnika 
drugorzędowego  itd.  Otóż  zauważono,  że  względna  łatwość 
odrywania się atomu wodoru, przedstawia się następująco.

3

o

 > 2

o

 > 1

o

 > CH

3

*

I odpowiednio, trwałość wolnych rodników jest następująca

3

o

 > 2

o

 > 1

o

 > CH

3

*

Z  tego  wynika,  że  im  trwalszy  jest  wolny  rodnik,  tym  łatwiej 

im  trwalszy  jest  wolny  rodnik,  tym  łatwiej 

się tworzy

się tworzy

. Takie uogólnienie jest szczególnie użyteczne, ponieważ 

trwałość  rodników  decyduje  o  orientacji  i  reaktywności  podczas 
wielu reakcji, w których powstają wolne rodniki.

Karbokationem

  jest  grupa  atomów  zawierających  atom 

węgla  jedynie  z  sześcioma  elektronami.  Podobnie  jak  w 
wolnych rodnikach, rozróżnia się karbokationy:

• pierwszorzędowe 

• drugorzędowe 

• trzeciorzędowe

Karbokation,  podobnie  jak  wolny  rodnik,  jest  reaktywną  cząsteczką. 
Jest  to  spowodowane  wynikiem  deficytu  elektronów  i  tendencją 
atomu  węgla  do  uzupełnienia  oktetu  elektronowego.O  trwałości 
karbokationów decydują czynniki sprzyjające rozproszeniu dodatniego 
ładunku w atomie węgla, w którym występuje deficyt elektronów. Tym 
czynnnikiem  jest  rodzaj  podstawnika  (Z)  przyłączony  do  tego  atomu 
węgla, który może oddawać lub przyciągać elektrony.

Z→C

+

    - Z oddaje elektrony (obserwujemy stabilizację kationu)

Z←C

+

    - Z przyjmuje elektrony (obserwujemy destabilizację kationu)

Podstawnik  oddający  elektrony  przyczynia  się  do  zmniejszenia 
dodatniego  ładunku  węgla  z  deficytem  elektronów,  przez  co  sam 
staje  się  w  pewnym  stopniu  dodatni.  To  rozproszenie  ładunku 
stabilizuje karbokation.
Podstawnik  przyciągający  elektrony  przyczynia  się  do  zwiększenia 
dodatniego  ładunku  atomu  węgla  z  niedoborem  elektronów  i  w  ten 
sposób powoduje zmniejszenie trwałości karbokationu

.

Im  większa  liczba  grup  alkilowych,  tym  karbokation  jest 

Im  większa  liczba  grup  alkilowych,  tym  karbokation  jest 

trwalszy,  oddawanie  elektronów  przez  te  grupy  powoduje 

trwalszy,  oddawanie  elektronów  przez  te  grupy  powoduje 

rozproszenie ładunku i stabilizację jonu.

rozproszenie ładunku i stabilizację jonu.

Alkany w których występują tylko wiązania C-C i C-H, ulegają 
rozpadowi  wolnorodnikowemu.  Szczególnie  dotyczy  to 
wiązania C-H.

CH

4

 + Cl

2

 → CH

3

Cl + HCl

Alkeny i alkiny ze względu na obecność wiązań wielokrotnych 
ulegają przede wszystkim reakcjom przyłączenia i to zarówno 
według  mechanizmu  jonowego,  jak  i  wolnorodnikowego  o 
czym decydują warunki reakcji.

H

2

C=CH

2

 + HCl → H

3

C-CH

2

-Cl         

chlorek etylu

Reakcje substytucji, addycji i eliminacji

Reakcje substytucji, addycji i eliminacji

Mając  na  uwadze  rodzaj  i  sposób  zachodzenia  zmian 
w  budowie  cząsteczek  substratów,  reakcje  związków 
organicznych można sklasyfikować jako reakcje:

S

R

 - substytucji rodnikowej 

A

R

 - addycji rodnikowej 

E

R

 - eliminacji rodnikowej

S

J

 - substytucji jonowej 

A

J

 - addycji jonowej 

E

J

 - eliminacji jonowej

Reakcje substytucji

Reakcje substytucji

Substytucja rodnikowa (S

R

), to reakcja przebiegająca z udziałem wolnych 

rodników, które powstają stale w wyniku reakcji łańcuchowej.
Substytucja jonowa, może przebiegać jako reakcja elektrofilowa S

E

 lub jako 

reakcja nukleofilowa S

N

.

Substytucja  elektrofilowa  S

E

:  jest  to  substytucja,  w  której  cząsteczka 

elektrofilowa  łączy  się  ze  związekiem  nukleofilowym.  Takimi  substancjami 
elektrofilowymi  są  cząsteczki  albo  jony  odznaczające  się  niedoborem 
elektronów (H

+

, AlCl

3

, biegun dodatni wiązań atomowych spolaryzowanych).

Substytucja nukleofilowa S

N

, jest to reakcja substytucji, która zachodzi w 

wyniku  łączenia  się  czynnika  nukleofilowego  z  elektronowym  centrum 
związku  chemicznego.  Czynnikami  nukleofilowymi  są  cząsteczki  lub  jony 

odznaczające  się  nadmiarem  elektronów  (OH

-

,Cl

-

,  cząsteczki  z  wolnymi 

parami  elektronów  (NH

3

),  cząsteczki  z  niepolarnym  wiązaniem  π  (eten, 

benzen).  Sama  reakcja  może  przebiegać  według  kinetyki  pierwszego  lub 
drugiego  rzędu.  Odpowiednio  wtedy  dla  reakcji  pierwszego  rzędu  (szybkość 
reakcji  zależy  tylko  od  stężenia  jednego  substratu),  mechanizm  reakcji 
określa się symbolem S

N1 

i odpowiednio dla reakcji drugiego rzędu (szybkość 

reakcji  zależy  od  stężenia  dwóch  substratów)  mechanizm  reakcji  określa  się 
symbolem S

N2

.

Schemat prostej reakcji substytucji etanu chlorem, zachodzącej wg 

ogólnego schematu:

C

2

H

6

 + Cl

2

 → C

2

H

5

Cl + HCl 

Reakcje substytucji w chemii organicznej w oparciu o ich 
mechanizmy reakcji dzieli się na:

substytucja elektrofilowa – jednocząsteczkowa (S

E1

) i dwucząsteczkowa 

(S

E2

) 

substytucja nukleofilowa – jednocząsteczkowa (S

N1

) i dwucząsteczkowa 

(S

N2

) 

substytucja wolnorodnikowa (S

R

) 

Schemat prostej reakcji substytucji:

Substytucja rodnikowa

1. Inicjacja

2. Propagacja

Powstały  w  środowisku  rodnik  E.  eliminuje  z  cząsteczki  alkanu  wodór  wytwarzając 
karborodnik,  który  wywołuje  homolityczny  rozpad  następnej  cząsteczki  E-G  co 
pozwala na homogeniczne utworzenie wiązania C-G i odtworzenie rodnika E. Proces 
powtarza się aż do wyczerpania reagentów

. 

Substytucja rodnikowa

3. Terminacja

Według  powyższego  schematu  zachodzą  reakcje  halogenowania, 
nitrowania i sulfonowania alkanów

1. Inicjacja

2. Propagacja

Chlorowanie metanu

3. Terminacja

Chlorowanie metanu

itd.

itd.

Substytucja elektrofilowa

Chlorek glinu (katalizator) reaguje z cząsteczką chloru – powstaje nietrwały i 
bardzo reaktywny kation chloroniowy. Kation ten zrywa wiązanie C-H w 
metanie i wiąże anion wodorkowy. Powstaje karbokation CH

3

, który reaguje z 

 następną cząsteczką chloru dając chlorometan i odtwarzający się kation 
chloroniowy.

Addycja

 (przyłączanie) - rodzaj reakcji chemicznej, polegającej 

na  przyłączeniu  jednej  cząsteczki  do  drugiej  w  wyniku  czego 

powstaje  tylko  jeden  produkt,  bez  żadnych  produktów 

ubocznych.  W  chemii  organicznej  addycja  przebiega  zwykle  z 

rozerwaniem wiązania wielokrotnego węgiel-węgiel lub węgiel-

heteroatom. 

H          H                                  H    H

   \       /                                      |      |

    C=C        +   Cl-Cl      H— C – C —H 

 

   /       \                                      |      |

H         H                                   Cl   Cl

   

eten               chlor         1,2-

dichloroetan 

Reakcje addycji

Reakcje addycji

Addycja rodnikowa A

R

 - jest to reakcja przyłączenia 

przebiegająca w postaci łańcuchowej z udziałem wolnych rodników.

Addycja jonowa, podobnie jak substytucja jonowa może 
przebiegać jako reakcja elektrofilowa A

E

 lub jako reakcja 

nukleofilowa A

N

Addycja elektrofilowa A

E

 - jest to reakcja przyłączenia, która 

przebiega w wyniku łączenia się czynnika elektrofilowego z 
cząsteczką nukleofilową.

Addycja nukleofilowa A

N

 - jest to reakcja przyłączania, która 

przebiega w wyniku łączenia się czynnika nukleofilowego z  
elektronowym centrum związku chemicznego.

•Addycja elektrofilowa A

E

•Addycja nukleofilowa A

N

 

•Addycja rodnikowa A

R

 

Addycja 
elektrofilowa

Utworzenie karbokationu poprzedza wchodzący w skład stanu 
przejściowego kation halogenoniowy

. 

Kompleks halogenoniowy

Addycja rodnikowa

Gdy  w  środowisku  reakcji  nie  ma  nadtlenków,  addycja  HBr  do 
alkenu  zachodzi  w  sposób  jonowy  (z  udziałem  karbokationu), 
zgodnie z regułą Markownikowa. Jeżeli w mieszaninie znajdują się 
nadtlenki  to  proces  przebiega  rodnikowo  (poprzez  karborodnik  w 
stanie  przejściowym)  i  orientacja  cząsteczki  HBr  jest  niezgodna  z 
regułą Markownikowa.

1. Inicjacja

Nadtlenek  ulega  rozkładowi  homolitycznemu  pod  wpływem  ogrzewania 
lub  promieniowania  UV.  Powstałe  rodniki  reagują  z  cząsteczką  HBr 
powodując  jej  rozpad  rodnikowy  na  rodniki 

.

H  i 

.

Br.  Powinowactwo 

rodników 

.

RO  jest  większe  względem 

.

H  niż 

.

Br,  dlatego  powstają 

elektroobojętne cząsteczki R-OH i rodniki 

.

Br.

Addycja rodnikowa

2. 
Propagacja

a

b

Procesy  a  i  b  powtarzają  się  cyklicznie,  dając  produkt  reakcji  i  odtwarzając 
rodnik bromowy. W etapie 

3. Terminacji

, reakcja ulega wygaszeniu wskutek 

wyczerpania substratów lub koligacji rodników.

Reakcja eliminacji

Reakcja eliminacji

Jest  to  reakcja  chemiczna,  w  której  od  jednej  cząsteczki  substratu 

oddzielają się dwa atomy albo grupy atomów i nie są zastępowane 

innymi.  Otrzymane  produkty  zwierają  wiązania  wielokrotne. 

Przykładami  reakcji  eliminacji  są  reakcje  odwodornienia  i 

odwodnienia.  Reakcje  eliminacji  mogą  przebiegać  zgodnie  z 

kinetyką pierwszego rzędu E

1

 lub z kinetyką drugiego rzędu E

2

 

•Eliminacja elektrofilowa E

E

•Eliminacja nukleofilowa E

N

•Eliminacja rodnikowa E

R

Reakcjom wolnorodnikowym sprzyjają następujące warunki:

Reakcjom wolnorodnikowym sprzyjają następujące warunki:

środowisko niepolarne 
wysoka temperatura 
obecność  substancji  łatwo  ulegajacych  rozpadowi  na  wolne 
rodniki,
   np. nadtlenki R-O-OR-, 2R-O. 
Światło

Natomiast  reakcje  jonowe  mają  przede  wszystkim  miejsce 

Natomiast  reakcje  jonowe  mają  przede  wszystkim  miejsce 

w następujących warunkach:

w następujących warunkach:

środowisko polarne 
niska temperatura 
obecność substancji (katalizatorów) ułatwiających rozpad jonowy, 
      powiększających  polarność  środowiska,  najczęściej  stosuje  się 

kwasy  Lewisa, np. AlCl

3

, BF

3

, FeCl

3

Podział 
węglowodorów

Alkany są grupą węglowodorów noszących nazwę 

węglowdorów nasyconych

węglowdorów nasyconych

 

lub węglowdorów parafinowych (parafin).

Symbol alkanów - RH (R - grupa alkilowa).

Wzór ogólny - C

Wzór ogólny - C

n

n

H

H

2n+2

2n+2

.

Hybrydyzacja atomów węgla - sp

3

.

Podstawowe wiązanie - σ

n=

wzór cząsteczkowy

wzór 

konstytucyjny

nazwa

1

CH

4

CH

4

metan

2

C

2

H

6

CH

3

CH

3

etan

3

C

3

H

8

 

CH

3

CH

2

CH

3

propan

4

C

4

H

10

CH

3

CH

2

CH

2

CH

3

butan

5

C

5

H

12

CH

3

(CH

2

)

3

CH

3

pentan

6

C

6

H

14

CH

3

(CH

2

)

4

CH

3

heksan

7

C

7

H

16

CH

3

(CH

2

)

5

CH

3

heptan

8

C

8

H

18

CH

3

(CH

2

)

6

CH

3

oktan

9

C

9

H

20

CH

3

(CH

2

)

7

CH

3

nonan

10

C

10

H

22

CH

3

(CH

2

)

8

CH

3

dekan

11

C

11

H

24

 

CH

3

(CH

2

)

9

CH

3

undekan

12

C

12

H

26

CH

3

(CH

2

)

10

CH

3

dodekan

13

C

13

H

28

CH

3

(CH

2

)

11

CH

3

tridekan

20

C

20

H

42

CH

3

(CH

2

)

18

CH

3

ejkozan

30

C

30

H

62

CH

3

(CH

2

)

28

CH

3

triakontan

Do celów laboratoryjnych metan można otrzymać w wyniku 
prażenia octanu sodu z wodorotlenkiem sodu:

CH

3

COONa + NaOH → CH

4

 + Na

2

CO

3

Inną metodą jest hydroliza węgliku glinu:

Al

4

C

3

 +12H

2

O → 3CH

4

 + 4Al(OH)

3

Metan 
CH

4

Propan 
C

3

H

8

butan
C

4

H

10

heksan 
C

6

H

14

W  przypadku  węglowodorów  o  budowie  rozgałęzionej  przyjmuje  się 
następujące reguły nazewnictwa systematycznego:
jako strukturę podstawową wybiera się najdłuższy łańcuch 
atomy węgla w łańcuchu podstawowym numeruje się tak, aby atom 
węgla, przy którym znajduje się podstawnik, oznaczony był możliwie 
najmniejszą  liczbą;  jeżeli  kilka  łańcuchów  ma  jednakową  długość,  to 
za  podstawę  przyjmuje  się  łańcuch  o  największej  liczbie 
podstawników 
jeżeli takie same grupy alkilowe występują w cząsteczce kilka razy 
jako  łańcuchy  boczne,  to  liczbę  tych  grup  określa  się  przedrostkiem 
>di-, tri-, tetra-, 
pozycje  każdego  podstawnika  wskazuje  się  za  pomocą 
odpowiednich liczb 
jeżeli  do  łańcucha  podstawowego  dołączonych  jest  kilka  różnych 
grup alkilowych to wymienia się je kolejno w porządku alfabetycznym 
nazwy podstawników (rodniki jednowartościowe powstałe w wyniku 
odszczepienia  jednego  atomu  wodoru  z  cząsteczki  węglowodoru) 
tworzy  się  z  nazwy  węglowodoru  przez  zamianę  końcóki  -an  na  -yl  - 

patrz  wykład  I  z  chemii  organicznej

.  Po  spółgłoskach  g,  k,  l  piszemy 

-il).  Podstawniki  oznacza  się  dużą  literą  R  i  noszą  ogólną  nazwę 
alkilów.  Wzór  ogólny  -C

n

H

2n+1

.  Wyjątkiem  jest  nazwa  alkilu 

pochodnego od pentanu - C

5

H

11

. Nazwa tego alkilu to - 

amyl

.

Najdłuższy jest łańcuch siedmiowęglowy, który numerujemy jak we 

wzorze.

Nazwa węglowodoru jest następująca 3,5-dietylo- 2,3,6-

trimetyloheptan 

W niektórych przypadkach dopuszczalne jest stosowanie nazw z 
przedrostkiem  izo  dla  podkreślenia  budowy  rozgałęzionej,  na 
przykład:
2-metylopropan , izobutan

W  przypadku  butanu  istnieją 
cztery  odmiany  izomeryczne  - 
dwie  pochodzące  od  n-butanu  i 
dwie wywodzące się z izobutanu 
o  rozgałęzionym  łańcuchu.  Jak 
pokazano 

niżej, 

są 

one 

oznaczone przedrostkami; 

n -(normalny),

sec (drugorzędowy), 

izo- i tert- (trzeciorzędowy).

Można przyjąć, że nazwy z przedrostkiem izo, są jedynie 
dopuszczalne, gdy rozgałęzienie w postaci grupy metylowej 
występuje przy drugim atomie węgla w łańcuchu, na przykład:
2-metylobutan lub izopentan

ale 
dla:

mamy tylko 3-
metylopentan

CH

3

CH

2

CH CH CH CH

3

CH

3

CH

2

CH

3

CH

3

CH

3

CH

2

CH CH

CH CH

3

CH

3

CH

2

CH

3

CH

3

w tym łańcuchu jest więcej podstawników

CH

3

CH

2

CH

2

CH CH

CH

3

CH

3

CH

2

CH

3

1

2

3

4

5

6

7

1

2

3

4

5

6

7

3,4  lub 4,5

Przykła
dy

CH

3

CH CH CH

2

CH CH

2

CH CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

CH CH CH

2

CH CH

2

C CH

2

CH CH CH

3

CH

3

CH

2

CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

1

2

3

5

7

9

1

2

3

5

7

10

1

2

4

6

7

9

1

2

3

5

7

10

5

7

2,3,5,7 lub  2,4,6,7

2,3,5,5,7,9,10   lub 2,3,5,7,7,9,10

CH

3

CH

2

CH CH CH

2

CH CH

2

CH CH

2

C

CH

2

C

H

CH

CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

C

H

3

CH

2

CH

2

CH

3

CH

2

CH

3

CH

3

CH

3

1

3

4

6

8

10

10

1

2

6-(1,2-dimetylopropylo)-4,10-dietylo-3,8,10-
trimetylotridekan

Przykła
dy

Nazewnictwo cykloalkanów

Węglowodory  cykliczne  -  nazwy  tworzy  się  przez  dodanie 

przedrostka  cyklo-  do  nazwy  odpowiedniego  węglowodoru 

łańcuchowego o tej samej liczbie atomów węgla.

Cykloalkany posiadają podobne własności chemiczne do alkanów 
nie-cyklicznych,  za  wyjątkiem  cyklopropanu  i  cyklobutanu,  które 
ze  względu  na  silne  naprężenia  kątowe  wiązań  chemicznych 
węgiel-węgiel  łatwo  ulegają  rozkładowi  z  wytworzeniem 
odpowiednich  rodników.  Cyklopropan  i  cyklobutan nie występują 
naturalnie.  Pozostałe  cykloalkany  występują  w  produktach 
rafinacji  ropy  naftowej,  zwłaszcza  w  benzynie  ekstrakcyjnej  i 
eterze  naftowym.  Czysty  cykloheksan  jest  czasami  stosowany 
jako rozpuszczalnik

. 

Właściwości fizyczne

Właściwości  fizyczne  alkanów  zależne  są  od  liczby  atomów  węgla  w 

cząsteczce.

 Pierwsze człony szeregu homologicznego C

3

 – C

5

 są gazami, C

6

 - C

16

 

cieczami a wyższe ciałami stałymi. 

 Nie rozpuszczają się w wodzie, rozpuszczają się w eterze, benzenie 

i innych rozpuszczalnikach organicznych. 

 Temperatura wrzenia i topnienia zależy od budowy łańcucha. 

Otrzymywanie

Poza  naturalnymi  źródłami  takimi  jak:  ropa  naftowa,  węgiel 
kamienny, gaz ziemny otrzymuje się je syntetycznie w reakcjach:

synteza z pierwiastków:

C + 2H

2

 → CH

4

uwodornienie katalizowane Pt, Pd lub Ni

CO + 3H

2

 → CH

4

 + H

2

O

CH

2

=CH

2

 + H

2

 → CH

3

-CH

3

redukcja halogenków alkilów a w tym:

reakcja Wurtza 

ma zastosowanie tylko do syntezy symetrycznych alkanów

 schemat:    

R

1

X + Na + XR

1

 → R

1

-R

1

 + 2NaX

przykład:     

C

2

H

5

-Br + 2Na + Br-C

2

H

5

 → C

2

H

5

-C

2

H

5

 + 2NaBr

Hydroliza odczynnika Grignarda

schemat:    

RX + Mg → RMgX

przykład:    

CH

3

-CH

2

-CH

2

Cl + Mg → CH

3

-CH

2

-CH

2

MgCl

    (w środowisku 

eteru)

z wodą
                 

CH

3

-CH

2

-CH

2

MgCl + HOH → CH

3

-CH

2

-CH

2

H + Mg(OH)Cl

lub innym słabym kwasem

Redukcja z metalem w środowisku kwasowym 

                   

RX + Zn + H

+

 → RH + Zn

2+

 + X

-

reakcja halogenków alkilów ze związkami 
metaloorganicznymi

RX + Li → RLi (alkilolit)

RLi + CuX → R

2

CuLi (dialkilomiedzian)

R

2

CuLi + R'X → R-R'

w reakcji R może być I-szo, II-go lub III-cio rzędowy 

natomiast R' może być tylko I-szo rzędowy

Przykład:

CH

3

Br + Li → CH

3

Li (metylolit)

CH

3

Li + CuI → (CH

3

)

2

CuLi (dimetylomiedzian litu)

(CH

3

)

2

CuLi + CH

3

(CH

2

)

7

I → CH

3

(CH

2

)

7

CH

3

      nonan

Właściwości chemiczne

Cząsteczki  węglowodorów  nasyconych  o  prostych  łańcuchach  są 

niepolarne  i  dlatego  alkany  nie  rozpuszczają  się  w  polarnych 

rozpuszczalnikach,  np.  w  wodzie,  natomiast  dobrze  rozpuszczają  się 

w  niepolarnych  rozpuszczalnikach  organicznych  np.  w  benzenie. 

Niepolarność  alkanów  oraz  trwałość  wiązania  C-H  jest  m.  in. 

Przyczyną  ich  małej  reaktywności  chemicznej.  Alkany  w  temp. 

pokojowej  nie  reagują  z  wodnymi  roztworami  kwasów  i  utleniaczy, 

jak: KMnO

4

, K

2

CrO

4

 oraz HNO

3

.

Dopiero takie czynniki, jak wysoka temperatura albo promieniowanie 

UV mogą zapoczątkować reakcje chlorowania lub nitrowania. 

Halogenowanie

R-H + X

2

 --> R-X + H-X

Halogenowanie  

wolnorodnikowe (substytucja) 

- powstają dzięki niej 

pochodne alkanów np. 

CH

4

 + Cl

2

 → CH

3

Cl + HCl 

reakcja metanu z 

chlorem, w wyniku której 

powstaje chlorometan i 

chlorowodór

Reakcja spalania alkanów  

spalanie całkowite – produkty spalania to dwutlenek węgla i 
para wodna (woda); na przykładzie : 

               butanu              2 C

4

H

10

 + 13 O

2

 → 8 CO

2

 + 10 H

2

O

               pentanu            

C

5

H

12

 + 8O

2

 → 5CO

2

 + 6H

2

O

półspalanie – produkty spalania to tlenek węgla i para wodna 
(woda); na przykładzie etanu: 

                                2 C

2

H

6

 + 5 O

2

 → 4 CO + 6 H

2

O

spalanie niecałkowite – produkty spalania to para wodna 
(woda), sadza (węgiel); na przykładzie metanu: 

                                        CH

4

 + O

2

 → C + 2 H

2

O

Reakcja pirolizy (kraking)

Jest to reakcja mająca na celu rozkład cząsteczek węglowodorów na 
mniejsze cząsteczki. Piroliza (kraking) przebiega w temperaturze 400-
600°C i w obecności katalizatora. Piroliza prowadzi do zmniejszenia 
długości łańcuchów węgla w cząsteczkach oraz do ich izomeryzacji. 
Reakcje te mają duże znaczenie praktyczne przy produkcji paliw ciekłych 
(→ kraking, reforming). 

alkan → H

2

 + alkany o mniejszych cząsteczkach + alkeny

Węglowodory nienasycone - alkeny i 

alkiny 

Alkeny

Alkeny są grupą węglowodorów noszących nazwę węglowodorów 
nienasyconych lub olefin.

Wzór ogólny - C

n

H

2n

.

Hybrydyzacja atomów węgla - sp

2

.

Podstawowe wiązanie między atomami węgla- σ oraz π

Alkiny

Alkiny są grupą węglowodorów 
noszących nazwę węglowdorów 
nienasyconych lub acetyli.

Wzór ogólny - C

n

H

2n-2

Hybrydyzacja atomów węgla - 
sp.
Podstawowe wiązanie między 
atomami węgla- σ oraz 2 x π

Przykład  

Alken - eten 
Alkin - etyn

Nazewnictwo

Ogólną nazwę dla węglowodorów nienasyconych tworzy się przez zmianę 

końcówki:

-an  na  końcówkę  -en  dla  węglowodorów  o  wiązaniu  podwójnym  (alkeny, 

weglowodory nienasycone, olefiny) 

-an na końcówkę - yn (-in) dla węglowodorów o wiązaniu potrójnym (alkiny, 

węglowodory nienasycone, acetyleny).

Tworzenie nazw węglowodorów jest następujące:
 jako  strukturę  podstawową  wybiera  się  najdłuższy  ciągły  łańcuch,  który 

zawiera wiązanie nienasycone 

 położenie  wiązania  nienasyconego  w  podstawowym  łańcuchu  oznacza  się 

odpowiednią cyfrą umieszczoną na końcu nazwy wyjściowej struktury 

 numerację łańcucha rozpoczyna się od tego końca, bliżej którego znajduje 

się wiązanie nienasycone. 

 położenie  grup  alkilowych  przyłączonych  do  łańcucha  podstawowego 

oznacza się odpowiednimi cyframi

Przykłady

pent-2-en

3,4-dimetylopent-2-
en

Obok nazw systematycznych spotyka się nazwy zwyczajowe z końcówką 
-ylen

H

2

C=CH

2

     eten, etylen

H

2

C=CH-CH

2

-CH

3

     but-1-en, butylen 

Nazwy rodników pochodnych alkenów tworzy się przez dodanie końcówki 
-yl do nazwy weglowodoru ALKENYL.

H

2

C=CH-       etenyl (zwyczajowo winyl)

H

2

C=CH-CH

2

-         prop-2-yl, allil

Przykłady dla węglowodorów z wiązaniem potrójnym

etyn, acetylen

propyn, 

metyloacetylen

Jeżeli w cząsteczce występuje większa liczba wiązań 

nienasyconych, wtedy liczbę wiązań wielokrotnych określa się 

liczebnikiem greckim umieszczonym przed końcówką 

oznaczającą rodzaj wiązania:

alkadien, alkatrien..., alkapolien

alkadiin, alkatriin..., alkapoliin

Przykład: 

CH

2

=CH-CH=CH

2       

 but-1,3-dien    

(dwuwinyl)

W obecności wiązań podwójnych i potrójnych w nazwie dajemy 

pierwszeństwo wiązaniu podwójnemu:  heksa-1,5-dien-3-in

hept-2-en-5-yn 

okt-5-en-2-
yn 

5-metylookta-3-en 

4-butylookta-3,5-dien 

Właściwości fizyczne

Właściwości  fizyczne  alkenów  (podobnie  jak  alkanów)  zależne 

są od liczby atomów węgla w cząsteczce:

nie  rozpuszczaja  się  w  wodzie,  rozpuszczają  się  w  eterze, 

benzenie i innych rozpuszczalnikach organicznych. 

temperatura wrzenia i topnienia zależy od budowy łańcucha; 

węglowodory  o  łańcuchu  rozgałęzionym  mają  niższe 

temperatury  wrzenia  a  wyższe  temperatury  topnienia  od 

izomerycznych węglowodorów.

Otrzymywanie

Otrzymywanie  alkenów  opiera  się  przede  wszystkim  na  reakcji 
eliminacji.

1. Odwodnienie alkoholi 
 reakcja wymaga obecności kwasu i ciepła

CH

3

-CH

2

-OH → CH

2

=CH

2

 + H

2

O

                        

Mechanizm:

łatwość odwodniania jest następująca:
III rzędowy alkohol > II rzędowy alkohol > I rzędowy alkohol

2. Odłączenie chlorowcowodorów

      Mechanizm: 

3. Odłączenie chlorowców

CH

3

-CHBr-CH

2

Br + Zn --> CH

3

-CH=CH

2

 + ZnBr

2

Addycja wodoru i halogenu

Alkeny pod wpływem wodoru, chloru i bromu przekształcają się łatwo w 

związki nasycone, gdzie atomy wodoru i odpowiedniego halogenu 

przyłączane są do sąsiednich atomów węgla

addycja wodoru (katalizator Pt, Pd lub Ni)

CH

2

=CH

2

 + H

2

 → CH

3

-CH

3

addycja halogenu (przykład - otrzymywanie 1,2-dibromopropanu)

CH

3

CH=CH

2

 + Br

2

 → CH

3

CHBr-CH

2

Br

Reakcje alkenów

Addycja halogenowodoru

Reakcja  przyłączania  halogenowodoru  przebiega  zgodnie  z  regułą 

Markownikowa 

w  następujący  sposób:  podczas  jonowej  addycji  kwasu  do  wiązania 

podwójnego węgiel-węgiel alkenu, atom wodoru cząsteczki kwasu 

przyłącza  się  do  tego  atomu  węgla,  z  którym  połączona  jest  już 

większa liczba atomów wodoru.

Przykłady

1. Otrzymywanie 2-jodopropanu 

CH

3

-CH=CH

2

 + HI --> CH

3

-CHI-CH

3

2. Otrzymywanie 2-bromopropanu 

CH

3

-CH=CH

2

 + HBr --> CH

3

-CHBr-CH

3

W obecności nadtlenków reakcja przyłączenia halogenowodoru przebiega 
niezgodnie z regułą Markownikowa:

CH

3

CH=CH

2

 + HBr → CH

3

CH

2

-CH

2

Br

Addycja wody

Woda przyłącza się do bardziej reaktywnych alkenów, w obecności kwasów 
tworząc alkohole. Również i ta reakcja przebiega zgodnie z regułą 
Markownikowa.

CH

3

CH=CH

2

 + H

2

O → CH

3

CH(OH)-CH

3

Addycja alkenów. 

Dimeryzacja
Reakcja dimeryzacji 
wymaga obecności kwasu

Addycja alkanów. Alkilowanie

Ogólnie 

przyjęty 

mechanizm  tej  reakcji 
alkilowania  jest  oparty 
na 

wcześniej 

już 

przedstawionych 
mechanizmach 

i 

obejmuje 

utworzenie 

karbokationu

Polimeryzacja

Polimeryzacja jest to proces łączenia się małych cząsteczek w bardzo 

duże.  Związek  składający  się  z  dużych  cząsteczek  nazywa  się 

polimerem. Proste związki, z których tworzą się polimery, nazywane 

są 

monomerami.

Polimeryzacja wymaga obecności małych ilości inicjatora.

nCH

2

=CH

2

 →[ -CH

2

-CH

2

-CH

2

-CH

2

-CH

2

-CH

2

-]

n

lub nCH

2

=CH

2

 → (-CH

2

-CH

2

-)n 

             

CH

3

CH CH

2

CH

3

CH

CH

3

CH

2

CH

CH

3

n

 

nadtlenki

polipropylen

CH

2

CH CH

C

H

3

CH

3

CH

2

C

H

3

COOH

CH

3

HOOC

+ KMnO

4

H

+

+

Utlenianie 

alkenów 

pozwala 

na 

otrzymywanie 

alkoholi 

dihydroksylowych. 
W czasie tej reakcji alkeny ulegają redukcji.

   pent-2-en                                                                                           
pent-2,3-diol

Utlenianie w środowisku kwaśnym.

         pent-2-en                                                             kwas                      
  kwas

                                                                                  propionowy               
 octowy

Węglowodory nienasycone (alkiny)

Potrójne  wiązanie  jest  charakterystyczną  cechą  struktury  alkinów. 
Najprostszym przedstawicielem alkinów jest acetylen C

2

H

2

Acetylen C

2

H

2

 na skalę przemysłową otrzymuje się w reakcji: 

- hydrolizy węgliku wapnia (karbidu):

CaC

2

 + 2H

2

O → C

2

H

2

 + Ca(OH)

2

- reakcji syntezy z pierwiastków:

2C + H

2

 <=> C

2

H

2

 

reakcja  silnie  egzotermiczna,  H  =  +  54,9  kcal/mol,  temperatura 
reakcji: 3000°C
- z metanu (temperatura 1500 °C)

2CH

4

 → C

2

H

2

 + 3H

2

Acetylen  jest  bardzo  ważnym  produktem.  Ulega  wielu  reakcjom, 
przede wszystkim reakcji addycji i polimeryzacji.

Addycja wodoru

C

2

H

2

 + 2H

2

 → CH

3

-CH

3

Addycja halogenowodorów HX

C

2

H

2

 + HX → CH

2

=CHX

CH

2

=CHX + HX → CH

3

-CHX

2

Addycja wody

Katalizowana H

2

SO

4

, HgSO

4

C

2

H

2

 + HOH → CH

3

-CHO

Polimeryzacja

3C

2

H

2

 → C

6

H

6

C

H

CH

CH

3

CHO

C

H

CH

C

H

2

CH

Cl

C

H

CH

C

H

2

CH
CN

C

H

CH

C

H

2

CH

OCOCH

3

+ H

2

O

H

+

/HgSO

4

+ HCl

+ HCN

+ CH

3

COOH

chlorek winylu

akrylonitryl

octan winylu

Węglowodory aromatyczne

Węglowodorami  aromatycznymi 

są  związki,  posiadające  wspólną  cechę 

nazywaną 

aromatycznością. 

Aby związki wykazywały charakter aromatyczny jego cząsteczka musi:

mieć  budowę  cykliczną  (atomy  C  oraz  ewentualnie  O,  N,  S  muszą  tworzyć 

zamknięty 

   pierścień) 

być płaska 

każdy z atomów tworzących pierścień musi mieć niezhybrydyzowany orbital 

typu p 

sumaryczna  liczba  elektronów  obsadzających  orbitale  typu  p  (elektronów 

typu p) musi 

      być  równa  4n  +  2,  gdzie  n  =  1,  2,  3,....,  N  (  jest  to  tzw.  reguła  Huckela). 

Oznacza to, że

   charakter aromatyczny mają płaskie pierścienie zawierające: 2, 6, 10, 14, 

18... 

   elektronów. 

Najbardziej znanym węglowodorem aromatycznym jest benzen. 

Oznaczenia pozycji podstawników benzenu

orto (o) - którymi są pozycje 1 i 2, 
1 i 6 
meta (m) - którymi są pozycje 1 i 
3, 1 i 5
para (p) - którymi są pozycje 1 i 4

A

orto (o-)

meta (m-)

para (p-)

orto (o-)

meta (m-)

Oznaczenia pozycji podstawników dla antracenu

alfa (

)  - którymi są pozycje 1, 4, 5 i 8 

beta (

) - którymi są pozycje 2, 3, 6 i 7 

gamma (

) - którymi są pozycje 9 i 10

NH

2

OH

CH

3

CH

2

CH

C

benzen

naftalen

1

2

3

4

5

6

7

8

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

antracen

fenantren









toluen

fenol

anilina

styren

fenyl

benzyl

benzyliden

benzylidyn

Wybrane węglowodory aromatyczne oraz pochodne 
węglowodorów aromatycznych 

Nazewnictwo związków 
aromatycznych

Cl

Br

1.  Pierścień  numeruje  się  w  taki  sposób,  by  uzyskać  jak 
najmniejszy zbiór lokantów. Jeżli to możliwe, podstawnik którego 
pierwsza  litera  w  nazwie  jest  bliżej  początku  alfabetu  uzyskuje 
mniejszy lokant

. 

1-bromo-2-

chlorobenzen o-

chlorobromobenzen

Br

Cl

O

2

N

3-bromo-4-chloronitrobenzen

Nazewnictwo związków 
aromatycznych

2.  Jeżeli  w  związku  rozpoznamy  układ  kwasu  benzoesowego, 
benzonitrylu, aldehydu benzoesowego, fenolu, aniliny, styrenu, 
toluenu, to nazwę związku tworzymy od tego układu

*

Br

OH

O

2

N

2-bromo-4-
nitrofenol

Br

CH

3

NH

2

4-bromo-3-
metyloanilina

Grupy podane w kolejności malejącej ważności

O

H

CH

3

NH

2

4-amino-2-metylofenol

Przykłady

przy wielu 
podstawnikac
h

Właściwości fizyczne benzenu

W  temperaturze  pokojowej  benzen  jest  bezbarwną  cieczą.  Jak 
wszystkie  węglowodory  jest  nierozpuszczalny  w  wodzie,  sam  zaś 
jest doskonałym rozpuszczalnikiem substancji hydrofobowych. Jako 
substancja  wykazuje  właściwości  toksyczne  -  jest  niebezpieczny 
zarówno w wypadku wdychania par, jak i w zetknięciu ze skórą.

Właściwości chemiczne benzenu

Benzen  łatwiej  ulega  reakcjom  substytucji  niż  addycji. 
Najważniejsze reakcje to:

nitrowanie 

sulfonowanie 

halogenowanie 

alkilowanie metodą Friedla-Craftsa 
acylowanie  metodą  Friedla-Craftsa  -  obecność  H

2

SO

4

,  produkt  - 

nitrobenzen)

Typ reakcji

Równanie chemiczne reakcji

Elektro

fil   E

(+)

Halogenowani

e

C

6

H

6

+  Cl

2 

i temp

    FeCl

3

 katalizator 

→

  

C

6

H

5

Cl   +   HCl

Chlorobenzen

Cl

(+)

 lub 

Br

(+)

Nitrowanie

C

6

H

6

+   HNO

3

 i temp

    H

2

SO

4

 

katalizator

→

  

C

6

H

5

NO

2

   +   H

2

O

Nitrobenzen

NO

2

(+)

Sulfonowanie

C

6

H

6

+   H

2

SO

4

 + SO

3

    i temp

→

  

C

6

H

5

SO

3

H   +   H

2

O

Kwas 

benzenosulfonowy

SO

3

H

(+)

Alkilowanie 

metodą

Friedel-

Craftsa

C

6

H

6

+   R-Cl i temp

    AlCl

3

 katalizator

 

→

  

C

6

H

5

-R   +   HCl

An Areny

R

(+)

Acylowanie 

metodą:

Friedel-

Craftsa

C

6

H

6

+   RCOCl i temp

    AlCl

3

 katalizator

→

  

C

6

H

5

COR   +   HCl

An Aryl ketonowy

RCO

(+)

Reakcje benzenu

Nitrowanie - mechanizm

Sulfonowanie - mechanizm

C

6

H

6

 + HOSO

3

H → C

6

H

5

SO

3

H + H

2

O

mechanizm

H

2

SO

4

 <=> H

2

O + SO

3

Halogenowanie - mechanizm

katalizowane AlCl

3

C

6

H

6

 + Cl

2

 --> C

6

H

5

Cl + HCl

mechanizm

Alkilowanie metodą Friedla-Craftsa, 

katalizowana AlCl

3

C

6

H

6

 + RCl --> C

6

H

5

R + HCl

mechanizm

Acylowanie  metodą  Friedla-Craftsa,  katalizowana 
AlCl

3

, produkt keton

C

6

H

6

 + RCOCl --> C

6

H

5

COR + HCl

mechanizm

+ Cl

2

h

H Cl

H

Cl

H

Cl

H

Cl

H

Cl

H

Cl

CH

2

-CH

3

+ X

2

h

CHX-CH

3

+HX

X + 

C

H

3

C

H

CH

3

C

H

2

X

Na

C

H

2

C

H

CH

3

CH

3

COOH

KMnO

4

 / H

+

+ CH

3

-CH

2

-CH

2

-COOH

Inne reakcje 
arenów

Jeżeli 

w 

pierścieniu 

obecny 

jest 

podstawnik  alkilowy,  to  na  świetle  lub  w 
obecności 

nadtlenków 

następuje 

wolnorodnikowa  substy tycja  fluorowca  w 
pozycji benzylowej. X = Cl, Br 

Areny  w  ciemności  nie  reagują  z 
fluorowcami.  Jednak  na  świetle,  lub  w 
obecności 

nadtlenków 

następuje 

wolnorodni kowa addycja do wiązań C=C. 

Reakcja 

Wurtza 

Fittiga 

syntezy 

alkiloarenów 

Silne 

utleniacze 

utleniają 

alkiloareny 

do 

kwasów. 

Rozerwaniu 

ulega 

zawsze 

wiązanie C-C w pozycji C1‑C2. 

Literatura 

1.  Mechanizmy  reakcji  organicznych,  W.  Majewski, 
Wydawnictwo UMCS, Lublin 2012.
2. Chemia organiczna, J. McMurry, Wydawnictwo Naukowe 
PWN, Warszawa, 2009.
3.  Chemia  organiczna,  R.T.  Morrison,  R.N.  Boyd, 
Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 1998.