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Gli mwawalcheni sono mwbaidrocarburi (cioè mwbqcomposti organici costituiti solamente da mwbgatomi di mwbwcarbonio e mwcaidrogeno) aciclici contenenti esattamente un mwcqdoppio legame C=C.cite-ref-alkenes-1-0[1] Gli alcheni fanno parte della classe delle mwdgolefine, alla quale appartengono anche i mwdwcicloalcheni e i mweapolieni.cite-ref-2[2]

Hanno mwfgformula molecolare generale CmwfwnHmwga2n.cite-ref-alkenes-1-1[1]

Il più semplice alchene esistente è l'mwhgetilene (o etene), avente mwhwformula CHmwia2=CHmwiq2, dal quale si ottiene il mwigpolietilene attraverso mwiwpolimerizzazione per addizione.

| Nome | Numero di atomi di carbonio | Formula molecolare | Massa molare | Numero CAS | Formula di struttura |

|---|---|---|---|---|---|

| Etilene (o etene) | 2 | C 2 H 4 | 28,054 g / mol | 74-85-1 | |

| Propilene (o propene) | 3 | C 3 H 6 | 42,08 g/mol | 115-07-1 | |

| 1- Butilene (o 1-butene) | 4 | C 4 H 8 | 56,11 g/mol | 106-98-9 | |

| 1- Pentene | 5 | C 5 H 10 | 70,13 g/mol | 109-67-1 | |

Come nel caso degli mwawalcani, gli atomi di carbonio sono uniti tra loro attraverso mwbalegami covalenti a formare una mwbqcatena aperta, lineare o ramificata; una coppia di atomi di carbonio adiacenti è però unita da un legame covalente doppio.

I due atomi di carbonio coinvolti nel doppio legame presentano mwbworbitali mwcaibridi di tipo mwcqspmwcg2; questo fa sì che i tre atomi legati a ognuno di essi si trovino ai tre vertici di un triangolo grosso modo equilatero. I due triangoli sono inoltre allineati lungo l'asse del legame e tra loro complanari.

Un legame C-C è di tipo mwdamwdqσ, formato dalla sovrapposizione di due orbitali ibridi mwdgspmwdw2 lungo l'asse del legame; il secondo legame è di tipo mweamweqπ, formato dalla sovrapposizione in direzione perpendicolare all'asse del legame dei due orbitali mwegp non coinvolti nell'mwewibridazione.

A differenza di quanto accade negli mwfqalcani, la rotazione attorno al doppio legame è impedita. Questo, quando ognuno dei carboni coinvolti nel doppio legame reca sostituenti diversi, crea coppie di mwfgisomeri geometrici, che vengono distinti l'uno dall'altro tramite i prefissi "cis-" e "trans-" (si veda la voce mwfwformula chimica).

La presenza del doppio legame carbonio-carbonio conferisce agli alcheni una reattività superiore a quella dei corrispondenti mwgqalcani. Tale reattività si esplica principalmente in reazioni di addizione, che prevedono l'apertura del doppio legame e la sua conversione in due legami semplici. L'addizione di una molecola di alchene a un'altra identica, ripetuta virtualmente all'infinito produce un esempio di mwggpolimero.

• Nomenclatura IUPAC

• Test per gli alcheni

• Fonti industriali

• Preparazioni per sintesi

• Reazioni tipiche

• Alcheni lineari a n atomi di carbonio

• Note

• Bibliografia

• Voci correlate

• Altri progetti

• Collegamenti esterni

La nomenclatura mwhgIUPAC degli mwhwalcheni segue regole simili a quella degli mwiaalcani, tuttavia occorre evidenziare alcune differenze:

• quando si individua la catena principale della molecola, questa deve includere i due atomi di carbonio coinvolti nel doppio legame.

• il nome che viene dato alla catena principale è simile a quanto previsto per gli alcani, ma il suffisso mwja-ano viene sostituito dal suffisso mwjq-ene (etene, propene, butene, pentene, esene, eptene, ottene, ecc...).

• nel numerare la catena principale, il numero più basso possibile dovrà essere assegnato ai due atomi di carbonio coinvolti nel doppio legame.

mwka

mwla mwlq mwlg mwlw mwma mwmq mwmg mwmw mwna mwnq mwng mwnw mwoa mwoq1-butene mwow mwpa mwpq mwpg mwpw mwqa mwqq mwqg mwqw mwra mwrq mwrg mwrw mwsa mwsq mwsg mwsw mwta mwtq mwtg mwtw mwua mwuq mwug mwuw mwva2-metil-2-butene

• quando ognuno dei due atomi coinvolti nel doppio legame ha legati a sé due sostituenti diversi, l'alchene presenta mwwaisomeria geometrica. Per distinguere i due isomeri si fa ricorso ai prefissi mwwqcis-, quando i due sostituenti più ingombranti di ogni atomo si trovano sul medesimo lato del doppio legame, e mwwgtrans-, quando i due sostituenti più ingombranti di ogni atomo si trovano sui lati opposti del doppio legame. (Esempi alle pagine mwwwisomeria e mwxaformula chimica).

mwxwCome riconoscere gli alcheni

Reazione riconoscimento con Brmwyq2

Gli alcheni sono facilmente trasformabili dal cloro o dal bromo (lo iodio generalmente non reagisce) in dialogenuri, composti saturi che contengono due atomi di alogeno legati a due atomi di carbonio adiacenti. La reazione di addizione elettrofila avviene miscelando i due reagenti in presenza di un solvente inerte e procede velocemente a temperatura ambiente o anche più bassa. Si devono, anzi, evitare temperature più alte, un eccesso di alogeno e l'esposizione alla luce UV, poiché in queste condizioni la sostituzione potrebbe diventare una reazione secondaria importante. Il saggio è positivo (conferma della presenza di un doppio legame) se scompare la colorazione rossa dell'acqua di bromo (sia il dialogenuro che si forma, sia l'alchene sono incolori).

mwzaSaggio di Baeyer

Alcuni agenti ossidanti trasformano gli alcheni in "glicoli", composti organici che contengono due gruppi "– OH", caratteristici degli alcoli. La reazione, nota come ossidrilazione, corrisponde all'addizione di due gruppi ossidrilici al doppio legame. Per il riconoscimento del doppio legame si utilizza, come agente ossidante, una soluzione diluita neutra o leggermente basica di permanganato di potassio. La reazione viene condotta a temperatura ambiente. Si devono evitare sia le alte temperature, sia l'aggiunta di acidi perché in queste condizioni può avvenire la scissione del doppio legame. Il saggio è positivo se scompare la soluzione violetta del KMnOmwzg4 sostituita da un precipitato bruno di biossido di manganese.

I due principali processi industriali di produzione degli alcheni sono il mw0qcracking catalitico a letto fluido (mw0gFCC, Fluid Catalytic Cracking) e lo mw0wsteam cracking. Il primo è un processo proprio alle raffinerie, il secondo è un processo petrolchimico e produce essenzialmente mw1aetilene e mw1qpropilene. La preparazione di mw1g1-alcheni lineari con un numero pari di atomi di mw1wcarbonio (1-dodecene, 1-tetradecene, 1-esadecene, ecc.), impiegati nell'industria dei detergenti, viene condotta per mw2apolimerizzazione controllata dell'mw2qetene con i catalizzatori di Ziegler-mw2gNatta.

In laboratorio gli alcheni possono essere preparati per

• mw3wdisidratazione degli mw4aalcoli

la reazione è catalizzata con agenti disidratanti quali l'mw5wallumina, l'mw6aanidride fosforica o l'mw6qacido solforico; in quest'ultimo caso, la formazione dell'mw6getere è concorrenziale a quella dell'alchene; con alcuni alcoli è possibile indirizzare l'esito finale agendo sulle condizioni di reazione.

• mw7qdeidroalogenazione degli mw7galogenuri alchilici (β-eliminazione)

la base generalmente usata in questi casi è l'mw-gidrossido di potassio in soluzione di mw-wetanolo; l'uso di basi in mw-asoluzione acquosa è meno efficace, dato che l'alogenuro alchilico è poco solubile in acqua.

Gli mw-galogenuri alchilici terziari sono i più reattivi, seguono i secondari e quindi i primari. Tra gli alogenuri, a parità di gruppo alchilico, gli mw-wioduri sono i più reattivi, seguiti dai mwaqabromuri e quindi dai mwaqecloruri.

Sia in questo caso, come nella disidratazione degli alcoli, verrà perso preferenzialmente l'idrogeno che porta alla formazione dell'alchene più stabile, cioè quello più sostituito - vale a dire quello che reca più gruppi alchilici possibile sui carboni impegnati nel doppio legame.

• mwaqudealogenazione dei dialogenuri vicinali

• mwaqsmwaqwreazione di Wittig (da mwaq0Georg Wittig, che l'ha messa a punto nel 1954), cioè l'accoppiamento tra un'mwaq4aldeide o un mwaq8chetone e un'mwarailide del mwarefosforo, quest'ultima preparata mwariin situ per reazione tra una mwarmfosfina (di solito la trifenilfosfina) e un alogenuro alchilico, seguita dal trattamento con una base molto forte (un alchillitio nell'esempio)

mwasuPh rappresenta convenzionalmente il gruppo mwasyfenile, cioè un mwascbenzene privo di un atomo di idrogeno, Cmwasg6Hmwask5-

La scelta dell'alogenuro alchilico e del chetone permette la sintesi dell'alchene desiderato.

• mwas0mwas4reazione di Diels-Alder

È una reazione tra un diene e un alchene sostituito con gruppi elettron-attrattori (detto mwatadienofilo); produce un alchene ciclico.

rientra nel novero delle cosiddette mwauareazioni elettrocicliche.

• mwaummwauqreazione di Cope o mwauueliminazione di Cope

È una reazione di eliminazione con cui, tramite riscaldamento, si trasforma un ossido di un'ammina terziaria in un alchene e una mwaucN,N-dialchilidrossilammina.

La maggior parte della reattività degli alcheni si esplica attraverso reazioni di addizione al doppio legame. Tale addizione può avvenire con meccanismo mwau4ionico (addizione elettrofila) o mwau8radicalico.

• mwavimwavmaddizione di idrogeno (formazione di mwavqalcani)

avviene a temperature e pressioni non elevate in presenza di catalizzatori metallici quali il mwavoplatino, il mwavspalladio o il mwavwnichel, producendo l'mwav0alcano corrispondente.

L'efficienza del catalizzatore è direttamente legata alla sua dispersione e alla sua capacità di adsorbire l'alchene; è probabile che l'adsorbimento trasferisca al metallo parte della densità elettronica del doppio legame, che risulta così indebolito e maggiormente attaccabile dall'idrogeno.

• mwaweaddizione di alogeno

È una reazione immediata e completa a temperatura ambiente, al punto che una soluzione di mwawybromo in mwawctetracloruro di carbonio è usata come reagente per caratterizzare gli alcheni, dato che in loro presenza subisce un immediato mwawgviraggio da arancione intenso a incolore.

L'addizione di alogeno a un doppio legame procede con il meccanismo qui indicato, in cui si ha dapprima formazione di uno ione mwawobromonio ciclico che viene successivamente aperto da un anione bromuro che lo approccia dal lato opposto inserendosi su uno o l'altro dei due atomi di mwawscarbonio in funzione dell'ingombro sterico.

il meccanismo proposto spiega perché l'addizione di un alogeno a un cicloalchene produce solo l'mwaxiisomero mwaxmtrans-1,2 dialogenato e non il mwaxqcis. Un'addizione di questo genere è detta mwaxuanti (in opposto alla mwaxysin, in cui l'addizione avviene sullo stesso lato del doppio legame).

• mwaxkformazione di aloidrine

È un'ulteriore conferma della formazione dello ione ciclico intermedio illustrato nel meccanismo precedente.

Quando l'alogeno è addizionato all'alchene in presenza di acqua, insieme al prodotto di alogenazione si ottiene anche il corrispondente alcol 2-alogenato (noto anche come mwayacloridrina o bromidrina, a seconda dell'alogeno impiegato), per apertura dello ione ciclico intermedio per opera di uno ione OHmwayi-.

• mwayuaddizione di acidi alogenidrici (formazione di mwayyalogenuri alchilici)

È una reazione che avviene facendo gorgogliare l'acido alogenidrico secco nell'alchene o in una soluzione dell'alchene in un solvente organico polare; si evita l'acqua perché potrebbe competere nell'addizione con l'acido e quindi convertire l'alchene nell'mwaysalcol corrispondente.

Quando l'alchene non è simmetrico, l'addizione di una molecola di acido alogenidrico può portare a due diversi prodotti; secondo la regola di mway0Markovnikov, enunciata nel 1869 in seguito allo studio sistematico di diverse reazioni di addizione, si osserva che mway4l'idrogeno dell'acido si lega preferenzialmente all'atomo di carbonio che già ha più idrogeni legati a sé, ad esempio

Questo orientamento si spiega ipotizzando che la reazione di addizione si svolga secondo un meccanismo in due passaggi. Nel primo, l'alchene somma a sé lo ione Hmwazo+ dell'acido formando un mwazscarbocatione (non ciclico, come nel caso dell'addizione di alogeni, perché l'mwazwidrogeno non ha elettroni esterni per formare legami supplementari), il quale va successivamente a legarsi all'anione. L'addizione di Hmwaz0+ secondo la mwaz4regola di Markovnikov produce preferenzialmente il carbocatione più stabile:

il mwaa0carbocatione meno stabile inoltre subisce trasposizione modificandosi in un isomero più stabile.

In presenza di mwabaperossidi il meccanismo della reazione di addizione non è più ionico, bensì mwaberadicalico, l'effetto è quello di rovesciare l'orientamento dell'addizione e dare quindi un prodotto mwabiopposto a quello previsto dalla regola di Markovnikov. Questo perché la particella che si somma all'alchene non è più lo ione Hmwabm+, bensì il radicale Xmwabq.

il radicale formatosi si unisce poi a un radicale Hmwacm. completando l'addizione.

• mwacyaddizione di acqua (idratazione, formazione di mwaccalcoli)

con un meccanismo simile a quanto visto per l'addizione di acidi alogenidrici, gli alcheni, in presenza di un acido catalizzatore che normalmente è l'mwacwacido solforico sommano una molecola di acqua dando l'alcol corrispondente.

L'orientamento dell'addizione segue la regola di Markovnikov, quindi tenderanno a formarsi preferenzialmente alcoli secondari e terziari, ad esempio

la sintesi di alcoli con un orientamento anti-Markovnikov dagli alcheni è un processo più complesso, che richiede due passaggi e prende il nome di mwadoidroborazione-ossidazione. Consiste nell'addizionare all'alchene un mwadsborano e ossidarlo successivamente con mwadwperossido di idrogeno in ambiente alcalino

• mwafiaddizione di alchili (alchilazione, dimerizzazione, polimerizzazione)

Il mwafucarbocatione che si forma per addizione di uno ione Hmwafy+ a un alchene può, in funzione delle condizioni di reazione e della sua struttura, addizionarsi a un'altra molecola di alchene, formando un carbocatione più grosso il quale può o perdere uno ione Hmwafc+ e trasformarsi in un alchene o, sua volta, proseguire l'addizione e portare a un mwafgpolimero. La reazione viene condotta trattando l'alchene con mwafkacido solforico concentrato o mwafoacido fosforico concentrato.

Un esempio è la dimerizzazione del 2-metil-2-propene (più noto come mwafwisobutene)

Similmente, se il carbocatione viene formato in presenza di un mwaiealcano, il carbocatione può strappare uno ione idruro (Hmwaii-) all'alcano per neutralizzare la propria carica e trasformarsi in un alcano a sua volta, ad esempio

L'addizione di un mwajgradicale a un alchene dà il via a una reazione di addizione a catena che porta al mwajkpolimero corrispondente. Come mwajoiniziatore, cioè come composto capace di generare radicali che diano inizio alla reazione, viene generalmente impiegato un mwajsperossido.

• mwal0formazione di mwal4dioli

il doppio legame tende anche ad aprirsi per mwammossidazione; il trattamento con agenti ossidanti molto blandi, ad esempio il mwamqpotassio permanganato in soluzione fortemente mwamualcalina permette di fermare l'ossidazione a uno stadio iniziale, convertendo l'alchene nel corrispondente mwamydiolo.

• mwamkaddizione di carbene (mwamociclizzazione)

il mwanecarbene è una particella poco stabile che può esistere in due forme, una di queste è il bimwaniradicale mwanm.CHmwanq2mwanu. che, con i suoi due elettroni spaiati è in grado di inserirsi nel doppio legame di un alchene convertendolo in un mwanyciclopropano.

Il carbene viene solitamente generato mwangin situ dalla decomposizione del mwankdiazometano, CHmwano2Nmwans2, attivata dalla luce.

Similmente, il trattamento di un alchene con mwan0cloroformio e mwan4idrossido di sodio porta alla conversione dell'alchene nel corrispondente 1,1-diclorociclopropano a seguito dell'inserimento sul doppio legame del mwan8diclorocarbene :CClmwaoa2 generato dall'azione dell'idrossido di sodio sul cloroformio.

• mwaomformazione di mwaoqepossidi

similmente al carbene, anche un mwaokatomo di mwaooossigeno, con i suoi due elettroni spaiati, è in grado di inserirsi in un doppio legame trasformando l'alchene nel corrispondente mwaosepossido. Fonte usuale di ossigeno atomico a questo scopo sono i mwaowperacidi, cioè acidi carbossilici che contengono un atomo di ossigeno aggiuntivo, con una struttura analoga a quella dell'mwao0acqua ossigenata.

• mwapasostituzione mwaperadicalica

Anche gli alcheni, come gli mwapqalcani possono subire reazioni di sostituzione per opera di mwapuradicali; la stabilità creata dalla mwapyrisonanza favorisce la sostituzione in posizione mwapcallilica, cioè sui carboni adiacenti a quelli impegnati nel doppio legame

• mwap8demolizione ossidativa (mwaqaozonolisi)

Il trattamento con ossidanti forti, quali l'mwaqmozono o il mwaqqpotassio permanganato in soluzione acida, porta a una rottura del doppio legame in prossimità del quale l'alchene si spezza in due frammenti che possono essere mwaquchetoni, mwaqyacidi carbossilici e mwaqcanidride carbonica, in funzione della forza dell'agente ossidante e della struttura dell'alchene

l'identificazione dei frammenti è un modo per determinare la struttura dell'alchene di partenza.

• 2 atomi di C: mwarietene (o etilene)

• 3 atomi di C: mwarqpropene (o propilene)

• 4 atomi di C: mwarybutene (o butilene)

• 5 atomi di C: mwargpentene

• 6 atomi di C: mwaroesene

• 7 atomi di C: mwarweptene

• 8 atomi di C: mwar4ottene

cite-note-alkenes-11. ↑ mwasc(mwasgmwaskENmwaso) mwassIUPAC Gold Book, "alkenes"

cite-note-22. ↑ mwas8(mwatamwateENmwati) mwatmIUPAC Gold Book, "olefins"

• citerefsolomonsT. W. Graham Solomons, Chimica organica, 2ª ed., Bologna, Zanichelli, 2001, pp. 47-50, 197-229, ISBN 88-08-09414-6.

• citerefweissermel-arpe(EN) Klaus Weissermel, Hans-Jürgen Arpe, Charlet R. Lindley, Industrial organic chemistry, 4ª ed., Wiley-VCH, 2003, pp. 59-90, ISBN 3-527-30578-5.

• mwatwSistematica organica

• mwat4Alcheni coniugati

• mwauaCicloalcheni

• mwauiAlcani

• mwauqAlchini

• mwauyPolimeri

Altri progetti

• Wikizionario

• Wikimedia Commons

• Wikizionario contiene il lemma di dizionario «alcheni»

• Wikimedia Commons contiene immagini o altri file su alcheni

• mwau0Esercizi sulla Nomenclatura degli alcheni, su mnemochimica.it.

• mwau8Esperienze in laboratorio - Gli alcheni, su itchiavari.org.