 ΑΚΟΡΕΣΤΟΙ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΕΣ (ΟΛΕΦΙΝΕΣ)  Αλκένια –αλκίνια  Οι ακόρεστοι υδρογονάνθρακες με ένα διπλό δεσμό ονομάζονται αλκένια και έχουν γενικό μοριακό τύπο C v H 2v (είναι ισομερή θέσης με τα κυκλοαλκάνια). Η ύπαρξη του διπλού δεσμού προσδίδει στα αλκένια επίπεδη τριγωνική γεωμετρία: Αιθένιο ή αιθυλένιο, CH 2 =CH 2  Λόγω αδυναμίας περιστροφής των ατόμων του άνθρακα που συμ- μετέχουν στο διπλό δεσμό (σε αντίθεση με τον απλό δεσμό) οι ομάδες που συνδέονται με τα άτομα αυτά έχουν συγκεκριμένη θέση στο επίπεδο (είτε πάνω είτε κάτω) από τον άξονα του διπλού δεσμού. Αυτό έχει ως συνέπεια την εμφάνιση γεωμετρικής (cis-trans) ισομέρειας στα αλκένια.

 Οι υδρογονάνθρακες με γενικό μοριακό τύπο C v H 2v-2 περιέχουν ένα τριπλό (αλκίνια) ή δύο διπλούς δεσμούς (αλκαδιένια). Τα αλκίνια με τα αλκαδιένια παρουσιάζουν ισομέρεια θέσεως με τα κυκλοαλκάνια.  Στα αλκίνια ο τριπλός δεσμός προσδίδει γραμμική γεωμετρία Αιθίνιο ή ακετυλένιο, H-C≡C-H,  Τα αλκαδιένια περιέχουν δυο σημαντικές υποομόλογες σειρές Αλλενιακά αλκαδιένια: Περιέχουν δυο συνεχείς διπλούς δεσμούς Συζυγιακά αλκαδιένια: Περιέχουν έναν απλό δεσμό μεταξύ των δύο διπλών  Πολλά σημαντικά βιολογικά μόρια χαρακτηρίζονται από την ύπαρξη διπλών δεσμών ή από γραμμικά και συζυγιακά συστήματα διπλών δεσμών.

 Για παράδειγμα κατατάσσουμε τα λιπαρά οξέα είτε ως μονοακόρεστα είτε ως πολυακόρεστα. Η βιταμίνη Α (ρετινόλη, απαραίτητα για την όραση, περιέχει συζυγιακή αλυσίδα 10 C. H βιταμίνη Κ, απαραίτητη για την πήξη του αίματος, περιέχει αρωματικό δακτύλιο).  Palmitoleic acid  Linoleic acid  Linolenic acid  vitamin A vitamin Κ

 Ονοματολογία ακόρεστων υδρογονανθράκων (αλκενίων-αλκινίων) Για να ονομάσουμε ένα αλκένιο και ένα αλκίνιο χρησιμοποιώντας την ονομασία κατά IUPAC εφαρμόζουμε τους παρακάτω κανόνες:  Ονομάζουμε τη μητρική ένωση χρησιμοποιώντας τη μακρύτερη συνεχόμενη ανθρακική αλυσίδα η οποία θα περιέχει το διπλό (αλκένιο) ή τριπλό (αλκίνιο) δεσμό. Αντικαθιστούμε την κατάληξη –άνιο του αλκανίου από την κατάληξη –ένιο για τα αλκένια και –ινιο για τα αλκίνια. Π.χ. αιθάνιο CH 3 – CH 3, αιθένιο CH 2 =CH 2, αιθίνιο CH Ξ CH  Αριθμούμε την αλυσίδα με τέτοια τρόπο ώστε οι άνθρακες που περιέχουν τον πολλαπλό δεσμό να έχουν τον μικρότερο αριθμό. Π.χ. 1-βουτένιο και όχι 3-βουτένιο

 Ονομάζουμε και αριθμούμε όλους τους υποκαταστάτες που είναι συνδεδεμένοι με το μητρικό αλκένιο ή αλκίνιο και τοποθετούμε το όνομα και τον αριθμό πριν το όνομα της μητρικής ένωσης. Π.χ.: 2-Χλωρο-2-βουτένιο. Μπορείτε βέβαια να το δείτε γραμμένο ως 2-χλωρο-βουτ-2-ένιο ή 2-χλωρο-βουτένιο-2 Α) Χρησιμοποιώντας την ονοματολογία κατά IUPAC, ονομάστε τις παρακάτω ενώσεις: Β) Σχεδιάστε τους συνοπτικούς τύπους των παρακάτω ενώσεων: 1) 3-μεθυλο-1-βουτίνιο 2) trans-βουτένιο-2 3) κυκλοβουτένιο

 Φυσικές Ιδιότητες αλκενίων  Οι φυσικές ιδιότητες των αλκενίων είναι συγκρίσιμες μ' εκείνες των αλκανίων. Η φυσική κατάσταση εξαρτάται κυρίως από τη μοριακή μάζα τους. Τα πρώτα μέλη της ομόλογης σειράς, μέχρι και τα βουτένια είναι αέρια. Από τα πεντένια ως και τα δεκαεξένια είναι υγρά και τα υπόλοιπα κηρώδη στερεά  Τα αλκένια και τα αλκίνια είναι άπολες (ή μη πολικές ενώσεις), δηλαδή δε διαλύονται στο νερό αλλά είναι ευδιάλυτα σε μη πολικούς διαλύτες, όπως σε άλλους υδρογονάνθρακες. Επίσης συγκριτικά έχουν χαμηλά σημεία ζέσεως και τήξεως.

 Χημικές ιδιότητες αλκενίων  Χαρακτηριστική ιδιότητα των αλκενίων (όπως και όλων των ακόρεστων ενώσεων) είναι η προσθήκη διαφόρων ομάδων με αποτέλεσμα την ανόρθωση του διπλού δεσμού και σχηματισμό κορεσμένων ενώσεων. Οι αντιδράσεις αυτές μπορούν να πραγματοποιηθούν σε όλες τις ακόρεστες οργανικές ενώσεις και είναι γνωστές ως αντιδράσεις προσθήκης.

 1. Προσθήκη Η 2 (καταλυτική υδρογόνωση).  Γίνεται παρουσία καταλύτη, Pb ή Pt/θερμότητα ή πίεση: RCH=CH 2 + H-H → RCH 2 -CH 3  Η καταλυτική υδρογόνωση βρίσκει εφαρμογή στη βιομηχανία τροφίμων για την παραγωγή στερεών μαγειρικών λιπών. Με καταλυτική υδρογόνωση των φυτικών ελαίων τα οποία είναι πλούσια σε ακόρεστα λιπαρά οξέα προκύπτουν στερεά κορεσμένα λίπη όπως οι μαργαρίνες.

 2. Προσθήκη αλογόνου Χ 2 (Br 2, I 2, Cl 2 ) {Αλογόνωση}  Η προσθήκη Br 2 χρησιμοποιείται για την ανίχνευση ή διαπίστωση ύπαρξης ακόρεστου δεσμού: (ταχεία αντίδραση και δεν απαιτεί καταλύτη) R-CH=CH 2 + Br-Br → R-CHBr-CH 2 Br (διβρωμο-αλκάνιο)  Η ανίχνευση βασίζεται στην εξαφάνιση (αποχρωματισμός) του καστα- νού χρώματος διαλύματος Br 2 λόγω δέσμευσης του από το αλκένιο.  3. Προσθήκη υδραλογόνου H-X ( HI, HBr, HCl) {Υδραλογόνωση}  Κατά τη προσθήκη στο διπλό δεσμό μη συμμετρικών μορίων, θεωρητικά μπορεί να προκύψουν δυο διαφορετικά προϊόντα (αλογονοαλκάνια 1, 2):

 Στη πράξη όμως λαμβάνει χώρα κυρίως η αντίδραση που οδηγεί στο προϊόν (2) και αυτό προβλέπεται από τον κανόνα του Markovnikov σύμφωνα με τον οποίο: το υδρογόνο του μορίου Η-Χ προστίθεται στο άτομο άνθρακα του διπλού δεσμού που έχει τα περισσότερα υδρογόνα.  Πιο απλά διατυπωμένο «το πλούσιο γίνεται πλουσιότερο»  4. Προσθήκη Η 2 Ο ( ενυδάτωση)  Η προσθήκη νερού στα αλκένια πραγματοποιείται παρουσία όξινου καταλύτη (Η 2 SO 4 ) και λαμβάνονται αλκοόλες. (καταλύτης οξύ: Η + ) H+ R-CH=CH 2 + H-OH → R-CH(OH)-CH 3

 5. Πολυμερισμός  Πολυμερισμός ονομάζεται η συνένωση πολλών (όμοιων ή διαφορε- τικών) μικρών μορίων που ονομάζονται μονομερή, προς το σχηματισμό ενός μεγαλύτερου μορίου που ονομάζεται πολυμερές (μακρομόρια αποτελούμενα από επαναλαμβανόμενες δομικές μονάδες, τα μονομερη). Τα αλκένια μπορούν να πολυμεριστούν παρουσία καταλύτη (θέρμανση, πίεση) με αποτέλεσμα το σχηματισμό πολυμερών. v(CH 2 =CH 2 )→ (-CH 2 -CH 2 -) v αιθυλένιο πολυαιθυλένιο  6. Κάυση  Τα αλκένια καίγονται παρουσία οξυγόνου σύμφωνα με την αντίδραση: C v H 2v + 3v/2O 2 → vCO 2 + vH 2 O + Q

 Αλκίνια  Τα αλκίνια δίνουν αντιδράσεις προσθήκης σε δύο στάδια. Σε πρώτο στάδιο γίνεται ανόρθωση του τριπλού δεσμού προς σχηματισμό trans αλκενίων. Σε δεύτερο στάδιο πραγματοποιείται η ανόρθωση του διπλού δεσμού με αποτέλεσμα το σχηματισμό κορεσμένων ενώσεων. Η προσθήκη στα αλκίνια ακολουθεί το κανόνα του Markownikof.

 Αλκαδιένια Τα αλκαδιένια ανάλογα με τη σχετική θέση των δύο διπλών δεσμών διακρίνονται στα:  Αλλένια, στα οποία οι δύο διπλοί δεσμοί βρίσκονται σε γειτονικές θέσεις (R-CH=C=CH-R).  Συζυγιακά διένια, στα οποία οι δύο διπλοί δεσμοί χωρίζονται από ένα απλό (R-CH=CH-CH=CH-R). Από τα συζυγιακά διένια ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει το μεθυλοβουταδιένιο γνωστό ως ισοπρένιο. Από τον πολυμερισμό του ισοπρενίου θεωρείται ότι σχηματίζονται ισοπρενικές αλυσίδες οι οποίες συναντώνται σε μια σειρά λιπιδίων γνωστά ως παράγωγα ισοπρενίου.

 Ισοπρενικές αλυσίδες συναντώνται επίσης στις φυτικές χρωστικές όπως καροτένια, χλωροφύλλες (συγκεκριμένα στη φυτόλη) και στις λιπο- διαλυτές βιταμίνες (βιταμίνες Α, Κ και Ε).

 Αρωματικοί υδρογονάνθρακες  Αρχικά ο όρος αρωματικές ενώσεις χρησιμοποιήθηκε για να περιγράψει μια σειρά ενώσεων με ευχάριστη οσμή που βρίσκονται σε φυσικά προϊόντα όπως η βενζαλδεΰδη (στα κεράσια, αμύγδαλα), βανιλίνη κ.λ.π.  Από μελέτες που ακολούθησαν έγινε φανερό ότι οι ενώσεις αυτές εμφανίζουν ιδιόμορφες φυσικές και χημικές ιδιότητες οι οποίες αποδίδονται με τον όρο αρωματικός χαρακτήρας (χωρίς αυτό απαραίτητα να σχετίζεται με το άρωμα τους).

 Οι πιο γνωστοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες είναι το βενζόλιο και τα ομόλογα του.  Το μόριο του βενζολίου (C 6 H 6 ) είναι κυκλικό και αποτελείται από έξι άτομα άνθρακα με εναλλασσόμενους απλούς και διπλούς δεσμούς μεταξύ τους (συζυγιακό σύστημα)  Το μόριο του βενζολίου συμβολίζεται κυρίως με το τύπο (2), δηλαδή ως εξάγωνο με ένα κύκλο στο κέντρο που δηλώνει τον ενδιάμεσο χαρακτήρα (μεταξύ απλού και διπλού) των έξι δεσμών λόγω συντονισμού.

 Έτσι το βενζόλιο παρά τον ακόρεστο χαρακτήρα του δε δίνει αντιδράσεις προσθήκης (όπως τα αλκένια) και εμφανίζει μεγάλη σταθερότητα. Οι τυπικές αντιδράσεις του βενζολίου είναι οι αντιδράσεις υποκατάστασης.

 Όταν αυξηθεί η ποσότητα του αλογόνου, τότε σχηματίζονται τρία ισομερή, -π, -ο και –μ.  Όπως είδαμε, μια από τις κύριες χημικές ιδιότητες του βενζολίου είναι η αντικατάσταση των υδρογόνων με άλλες ομάδες με αποτέλεσμα υποκατεστημένα παράγωγα βενζολίου.  Οι περισσότερες αρωματικές ενώσεις έχουν εμπειρικές ονομασίες. Έτσι το μεθυλο-βενζολίο είναι γνωστό ως τολούλιο ή τολουένιο, το υδροξυβενζόλιο ως φαινόλη κ.λ.π.

 Για την ονομασία των διυποκατεστημένων βενζολίων χρησιμοποιούνται τα προθέματα όρθο (ο-), μέτα (μ-) και πάρα (π-) για να περιγράψουν τη σχετική θέση των δύο υποκαταστατών στο δακτύλιο όπως φαίνεται στη περίπτωση του ξυλολίου.  Από τη συμπύκνωση δύο ή περισσοτέρων βενζολικών δακτυλίων προκύ- πτουν διάφοροι πολυκυλικοί αρωματικοί υδρ/κες (PAH, Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) όπως το ναφθαλένιο, ανθρακένιο κ.λ.π.  Ορισμένοι PAH, οι οποίοι έχουν ανιχνευτεί στο καπνό του τσιγάρου καθώς και στο ψητό κρέας, έχει βρεθεί ότι μπορεί να προκαλέσουν καρκίνο.

 Χρήσεις Αλκενίων  Εκτός από 1 ες ύλες για την παρασκευή των παραπάνω προϊόντων, χρησιμοποιούνται ως διαλυτικά, βερνίκια, λιπαντικά, κεριά, εντομοαπωθητικά, καθώς και για παραγωγή πολυμερών και άλλων πετροχημικών.  Ασκήσεις Βιβλίου 12.12, 12.19, 12.21, 12.23, 12.26, 12.27, , 12.32, 12.46, 12.51, 12.52, 12.53

 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ  Οργανική χημεία. John Mc Murry (τόμος Ι & ΙΙ)  Οργανική χημεία Ν. Ε. Αλεξάνδρου-Α. Γ. Βάρβογλη  Σημειώσεις ¨Θεωρία Οργανικής Χημείας & Δομικής Βιοχημείας¨, Ψυλινάκη Εμμανουήλ, Σητεία 2010  Αρχές & Εφαρμογές της Ανοργάνου, Οργανικής & Βιολογικής Χημείας, Caret, Denniston, Topping