10.05 – Gli idrocarburi: Alchini e idrocarburi ciclici

10.05 – Gli idrocarburi: Alchini e idrocarburi ciclici

ALCHINI:

Sono insaturi perché presentano uno o più legami covalenti tripli C ≡ C (formati da un legame σ e da 2 legami p) con ibridazione sp e quindi con 2 orbitali ibridi e 2 orbitali p puri. Il triplo legame è il gruppo funzionale degli alchini. Quando 2 atomi di carbonio ibridati sp si avvicinano uno dei 2 orbitali di ciascun atomo di carbonio si sovrappone frontalmente a un orbitale dell’altro atomo di carbonio formando un legame σ; invece i 2 orbitali p puri di uno dei 2 atomi di carbonio si soppongono lateralmente ai 2 orbitali p formano 2 legami p. Hanno formula C_nH_2n-2 (con n ≥ 2) con una geometria lineare e angolo di legame di 180°. Hanno orbitali molecolari che sono 1 sigma + 2 pigreco e punti di ebollizione più alti degli alcani

Es.: CH₃ – C ≡ C – CH₃ (2-butino)

Nomenclatura: si numera la catena più lunga dall’estremità più vicina al triplo legame; la posizione del triplo legame si indica prima del nome del numero dell’atomo di carbonio sul quale inizia il triplo legame

La nomenclatura IUPAC ha le seguenti regole per attribuire il nome dell’alchino:

1- Individuare la catena di atomi di carbonio più lunga

2- Numerarla in modo da attribuire il numero più basso possibile ai tripli legami (il doppio legame viene prima rispetto al triplo legame)

3- Scrivere il nome dei radicali in ordine alfabetico

4- Nominare la catena principale indicando il numero di atomi di carbonio e mettendo la desinenza -ino; il nome va preceduto dal numero più basso del carbonio tra i due coinvolti nel legame triplo

Nel caso in cui sia presente più di un doppio legame o di un triplo legame, indicare i numeri dei carboni coinvolti e usare il prefisso di-, tri-, tetra-, … davanti a -ino. In questo caso, rimane la a di -ano

Se sono presenti sia un doppio sia un triplo legame, si scrivono il numero del doppio legame, la lunghezza della catena, il suffisso -en (cade la e finale per attaccare il resto del nome), il numero del carbonio del triplo legame e il suffisso -ino

Es.: 2-metil-1-buten-3-ino

Se l’idrocarburo è ramificato, è necessario individuare la catena più lunga. La numerazione deve partire dall’atomo di carbonio più vicino del triplo legame. Il nome di una ramificazione in cui compare un doppio legame o un triplo legame termina in -enil o -inil. L’idrocarburo più semplice è l’etino o acetilene -> CH ≡ CH

Presentano 2 isomerie:

• Isomeria di posizione -> a partire dal butino

• Isomeria d struttura -> a partire dal pentino 

Gli alchini danno reazioni di addizione

Le principali reazioni sono:

• Addizione elettrofila

I reagenti si chiamano elettrofili (= sono molecole o ioni che possono accettare un doppietto elettronico. Es.: H⁺ e tutti gli acidi forti). Il prodotto che si ottiene è un carbocatione (si forma dopo la rottura di un legame quando il doppietto elettronico che all’inizio è condiviso poi uno dei 2 atomi acquista il doppietto elettronico, sono molto reattivi e si combinano con i nucleofili (sono anioni e molecole con doppietti elettronici disponibili))

Si sviluppa in 2 stadi:

1- Formazione del carbocatione

2- Il carbocatione è attaccato dal nucleofilo

• Idrogenazione

• Alogenazione (catalizzatore: HOCl):

• Addizione di acidi alogenidrici (catalizzatore: HCl)

• Idratazione (catalizzatore: H₂SO₄)

• Idrogenazione: alchene + idrogeno (H) -> alchini + idrocarburi saturi (ci deve essere l’idrogeno gassoso; catalizzatore: palatino o palladino)

Interconversioni tra idrocarburi alifatici:

I composti ciclici si dividono in

• Saturi -> CICLOALCANI O ALCANI CICLICI   
• Insaturi -> CICLOALCHENI

Al C possono essere legati degli atomi responsabili delle proprietà chimico-fisiche del composto detti gruppi funzionali.

Negli idrocarburi a catena ramificata un gruppo laterale legato alla catena base sostituisce un atomo di idrogeno e si chiama sostituente -> se deriva da un idrocarburo viene gruppo alchilico e si indica con R-

Il gruppo alchilico è un frammento di molecola derivato da un idrocarburo per eliminazione di un atomo di idrogeno. La desinenza è –ile quindi basta sostituire questa desinenza alla desinenza dell’idrocarburo. Per distinguerli si usano dei prefissi che specificano qual è la struttura della catena carboniosa: Es.: normal-propile o n propile e iso-propile

Es.:

REGOLE DI NOMENCLATURA DEI COMPOSTI ORGANICI

• Se c’è un idrocarburo ramificato o se ci sono gruppi funzionali diversi, il composto è un derivato dell’idrocarburo -> con catena di atomi di carbonio più lunga che si riesce a individuare
• La posizione dei sostituenti è indicata dal numero dell’atomo di carbonio a cui sono legati, dopo aver numerato la catena dall’estremità più vicina al sostituente
• Se sono presenti 2 o più sostituenti uguali il loro numero va indicato con il di-, tri-, ecc..; prima però bisogna mettere il numero degli atomi di carbonio a cui sono legati, separati dalle virgole. Il numero va ripetuto anche se i sostituenti uguali sono legati allo stesso atomo
• Se ci sono gruppi di sostituenti diversi vengono elencati in ordine alfabetico o in ordine di grandezza crescente

PETROLIO

È una miscela di idrocarburi alifatici (alcalini lineari e ciclici, alcheni e alchini) e aromatici (mono- e policiclici)

Il petrolio greggio che estraggo dal sottosuolo deve essere sottoposto a distillazione frazionata in speciali colonne di distillazione. Da questo processo ottengono varie frazioni a diverso punto di ebollizione e PM, che contengono:

• Gas petrolio o GPL-> in cui all’interno c’è metano, etano, propano e butano

• Benzina

• Nafta

• Cherosene

• Gasolio -> viene sottoposto a cracking per ottenere molecole più semplici (cioè oli leggeri e idrocarburi gassosi) e per aumentare la resa della benzina

• Un residuo -> formato da una miscela di idrocarburi con alto punto di ebollizione. È sottoposto a un processo distillazione sottovuoto da cui ottengo oli carburanti, oli lubrificanti e bitumi