84303 Obraz9 (109)

54

wzory cis-dimetylocyklopropanu i trans-dimctylocyklopropanu. Wskazówka: w odniesieniu do związków pierścieniowych słowo cis oznacza położenie po tej samej stronie a trans po przeciwnych stronach płaszczyzny pierścienia.

Ćwiczenie 3.8. Jedyną stereochemiczną konsekwencją hybrydyzacji sp jest kształt cząsteczek. Przypomnij sobie, na czym polega ta hybrydyzacja. Jeśli ją dobrze zrozumiesz, to nie będziesz mieć trudności z odpowiedziami na następujące pytania :

1.    Ile elektronów p w atomie węgla nie bierze udziału w hybrydyzacji sp?

2.    Ile wiązań n jest w cząsteczce acetylenu HC = CH?

3.    Jaki jest kształt cząsteczki acetylenu?

4.    Czy wiązanie potrójne stwarza możliwość izomerii cis-trans? Dlaczego tak lub dlaczego nie?

3J. Własności chemiczne wynikające z obecności wiązań podwójnych i potrójnych

Skłonność cząsteczek do ulegania przemianom chemicznym nazywamy reaktywnością.

Alkeny i alkiny są o wiele bardziej reaktywne od alkanów ponieważ zawierają wiązania podwójne lub potrójne. Wiązania te bardzo łatwo ulegają reakcjom przyłączenia. Są to bardzo często spotykane reakcje o dużym znaczeniu praktycznym i dlatego wymagają dość szczegółowego omówienia. Najczęściej będziemy się posługiwali przykładami reakcji etylenu i acetylenu, ale trzeba pamiętać, że istota reakcji przyłączenia do wiązań podwójnych i potrójnych nie zależy od budowy pozostałych fragmentów cząsteczek.

Przyłączenie wodoru

W reakcji z wodorem ulega rozerwaniu wiązanie 7t i do każdego z atomów węgla połączonych wiązaniem podwójnym przyłącza się jeden atom wodoru:

r>u — /-itr H ,, katalizator CH₂-CH₂ + H₂ -► CH3CH3

Reakcja z wodorem przekształca związki nienasycone w związki nasycone. Przyłączenie wodoru nazywamy uwodornieniem związku organicznego.

Przyłączenie wodoru do wiązań podwójnych i potrójnych jest łatwe do wykonania, ale wymaga katalizatorów. Najczęściej stosuje się platynę, pallad albo nikiel.

Do wiązania potrójnego można przyłączyć cztery atomy wodoru. Jeśli jest to potrzebne to można reakcję zatrzymać na etapie przyłączenia dwóch atomów wodoru, a wtedy z alkinów powstają alkeny :

HC=CH JjJ|Jj CH₂= CH₂ ^H2/PV CH3CH3

W chemii organicznej zazwyczaj nie pisze się zbilansowanych równań stechiometrycznych. W powyższym przykładzie symbole nad strzałką pokazują, że substrat reaguje z wodorem w obecności platyny.

Działanie katalizatorów reakcji uwodornienia tłumaczymy adsorpcją substratów na powierzchni metali. W cząsteczkach wodoru stykających się z katalizatorem następuje osłabienie a nawet rozerwanie wiązań H-H. Gdy na powierzchni z zaadsorbowanym wodorem osiądzie cząsteczka alkenu lub alkinu, to atomy wodoru przyłączają się do atomów węgla. Jest sprawą oczywistą, że tylko jedna strona cząsteczki alkenu lub alkinu może dotykać powierzchni metalu, a więc tylko z jednej strony może przyłączyć się wodór.

Potwierdzeniem prawdziwości tego prostego obrazu jest stereochemiczny przebieg uwodornienia alkinów:

r_n /R

alken cis

przyłączenie z jednej

_R-c=c-r + h₂ —-

dowolny alkin

Wyniki doświadczeń dowodzą, że produktami katalitycznego uwodornienia alkinów są alkeny o konfiguracji cis. Przykładem praktycznego zastosowania takiego właśnie przebiegu uwodornienia jest synteza seksualnego feromonu muchy domowej. Związek ten jest długołańcuchowym cis alkenem C23H46. Z samiczek muchy można wydobyć tylko niezmiemie małe ilości tego węglowodoru ale synteza chemiczna pozwała na jego otrzymywanie w dowolnych ilościach. Dzięki temu można budować zawierające ten feromon pułapki, selektywnie wyłapujące samce, zwabione zapachem samiczek. Zmniejszenie populacji samców ogranicza zdolności rozmnażania się much i