4. Bölüm Alkanlar. Sınıflandırma. Bileşik Türü. Grup. Yard. Doç. Dr. Burak ESAT 2006, Prentice Hall CH 3 -CH 2 -CH 3. Alkanlar

Transkript

1 4. Bölüm Alkanlar Yard. Doç. Dr. Burak ESAT 2006, Prentice all Bileşik Türü Alkanlar Alkenler Sınıflandırma Fonksiyonel Grup Yok (Đkili veya Üçlü bağ bulunmaz) Đkili Bağ Örnek Propan 2 =- 3 Propen Alkinler Aromatikler Üçlü Bağ Benzen alkası 3 3 Propin Toluen 2 1

2 Alkan Yapı Formülü Bağların hepsi - tekli bağlar idrojenle doymuş Genel Formül: n 2n+2 Genel Yapı: 3 ( 2 ) n 3 Dallanmış alkanlar için de aynı formül geçerli 3 Yaygın Adlar Đzobutan, butan izomeri Đzopentan, izohekzan, vb., metil dalı zincirde sondan bir önceki atomu üzerindedir. Neopentan, en fazla dallanmış ekzanın 5 adet izomeri, Oktanın 18 izomeri ve Dekanın 75 izomeri vardır! 4 2

3 Alkan Örnekleri 5 IUPA Adlandırması Kesiksiz en uzun karbon zincirini bulun. En uzun zinciri sübstitüente daha yakın uçtan başlayarak numaralandırın. Sübstitüent adlarını belirtirken,sübstitüent grupların yerini yukarıdaki kural uygulanarak elde edilen numaralara göre belirleyin. Đki veya daha azla sübstitüent varsa, herbir sübstitüentin yeri en uzun zincirde bağlı olduğu atomunun numarası ile belirtilir. Sübstitüentler alfabetik sırayla yazılır. Aynı karbon üzerinde iki substitüent varsa numara iki defa kullanılır. Đki veya dafa fazla aynı sübstitüent varsa bunların sayıları di-, tri-, tetra vs. Ön ekleri kullanılarak belirtilir. Eşit uzunlukta iki zincir olması halinde, üzerinde daha fazla sübstitüent içeren zincir temel zincir olarak seçilir. Đki sübstitüent en uzun zincirin heriki tarafına da eşit mesafede ise, adlandırmada numaralar toplamı daha az olan seçilir. IUPA Sistematik Adlandırmada: Yer belirteçleri- + Ön ek- + Ana Bileşik (kök ad) + -son ek Ana zincir karbon sayısı 6 Bileşik sınıfı 3

4 En Uzun Zincir En uzun karbon zinciri kök ismi belirler. etan, hekzan. Eşit uzunlukta iki zincir olması halinde, üzerinde daha fazla sübstitüent içeren zincir temel zincir olarak seçilir Karbonları Numaralandırın En uzun zinciri sübstitüente daha yakın uçtan başlayarak numaralandırın. Đki sübstitüent en uzun zincirin heriki tarafına da eşit mesafede ise, adlandırmada numaralar toplamı daha az olan seçilir

5 Alkil Grupları 3 -, metil 3 2 -, etil , n-propil , n-butil 9 Propil Grupları n-propil izopropil Primer Karbon Sekonder Karbon 10 5

6 6 11 Bütil Grupları n-butil sek-butil Primer Karbon Sekonder Karbon 12 Izobütil Grupları isobutyl tert-butyl Primer Karbon Tersiyer Karbon

7 Alfabetizasyon Sübstitüentler alfabetik sırayla yazılır.. di-, tri-, vb. Ön ekler alfabetizasyon sırasında dikkate alınmaz edilir etil-2,6-dimetilheptan 13 Kompleks Sübstitüenler Eğer dal kendi içinde sübstitüene sahipse, dalın kendi bağlanma noktasından başlayarak numaralandırın. Dal üzerindeki her sübstitüeni bu numaraları da belirterek adlandırın. Kompleks dal ismi parantez içinde yazılır metil-3-(1,2-dimetilpropil)siklohekzan 14 7

8 Fiziksel Özellikler Çözünürlük: hidrofobik Yoğunluk: < 1 g/ml Kaynama noktası karbon sayısı arttıkça artar (dallanmış alkanlar için biraz daha düşüktür). Erime noktası karbon sayısı arttıkça artar (tek sayıda karbon içerenler için biraz daha düşüktür). 15 Alkanların Kaynama Noktaları Dallanmış alkanlar daha düşük bir temas yüzeyine sahiptir, Bu nedenle moleküllerarası kuvvetler daha zayıftır. 16 8

9 Alkanların Erime Noktaları Dallanmış alkanlar kristal yapı içinde daha sık şekilde Bulunabildiklerinden bunların erime noktaları daha yüksektir 17 Dallanmış Alkanlar Dallanma arttıkça k.n. düşer Dallanma arttıkça e.n. artar Örnekler: bp 60 mp bp 58 mp bp 50 mp

10 Alkanların Başlıca Kullanım Alanları 1-2 : gazlar (doğal gaz) 3-4 : sıvılaştırılmış petrol gazı (LPG) 5-8 : benzin 9-16 : dizel, kerosen, jet yakıtı 17 -üstü: yağlayıcılar, ısıtma yağları oil Kaynak: petrol refinerileri 19 Alkanların Reaksiyonları Yanma Kraking ve hidrokraking (endüstriyel) alojenasyon 20 10

11 Alkanların Konformasyonları Konformasyonlar - tekli bağı etrafındaki serbest dönmeden kaynaklanan değişik yapılardır. Aralarında genellikle enerji farkları bulunur. En düşük enerjili konformasyon hakim olan (en sık rastlanan) konformasyondur. Moleküller bir konformasyondan diğerine sürekli olarak değişim gösterirler. 21 Etanın Konformasyonları Çapraz konformasyon endüşük enerjiye sahiptir. Dihedral açısı (bağlar arasındaki açı) = 60 derece model Newman izdüşümü Testere dişi 22 11

12 Etanın Konformasyonları (2) Çakışık konformasyon en yüksek enerjiye sahiptir. Dihedral açısı = 0 derece 23 Konformasyon Analizi Burulma engeli: dönmeye karşı direnç. Etan için, sadece 12.6 kj/mol 24 12

13 Propan Konformasyonları Daha büyük olan metil grubundan dolayı burulma engelindeki küçük artışa dikkat ediniz. 25 Butan Konformasyonları 2-3 Metil grupları çakıştığında enerji en yüksektir. Sterik engel Dihedral açısı = 0 degrees Tam Çakışık 26 13

14 Butan Konformasyonları(2) En düşük enerji metil grupları anti pozisyondayken elde edilir. Dihedral açısı = 180 derece anti 27 Butan Konformasyonları (3) Metil grupları hidrojenlerle çakışık Çapraz konfarmasyondan daha yüksek enerjili Dihedral açısı = 120 derece çakışık 28 14

15 Butan Konformasyonları(4) Goş çapraz (Gauche-staggered) konformer Metiller anti konformasyondan daha yakındır Dihedral açısı = 60 açı Goş (gauche) 29 Konformasyon Analizi Çakışık I Goş- Çakışık II Anti Çakışık III Çapraz Goş- Çapraz Çakışık I 30 15

16 Daha Yüksek Alkanlar Anti konformasyon en düşük enerjili. Düz zincir aslında zigzag dır Sikloloalkanlar alkalı hidrokarbon yapıları (- 2 - gruplarının halkalı yapı oluşturması) Formul: n 2n Apolar, suda çözünmez Sıkıştırılmış yapı Kaynama ve erime noktaları aynı sayıda karbon içeren dallanmış alkanlarınkine yakındır

17 Sikloalkanların Adlandırması Sikloalkan genelde temel yapı olarak alınır Birden fazla substitüen varsa karbon atomlarını numaralandırmak gerekir. Alfabetik olarak öncelikli olan en düşük sayıyı alır. Sikloalkan bazı durumlarda sübstittüen olabilir is-trans Đzomerizasyonu is-1,2-dimetilsiklopentan Trans-1,2-dimetilsiklopentan is: benzer gruplar halkanın aynı tarafındayasa Trans: benzer gruplar halkanın farklı tarafındayasa 34 17

18 Sikloalkanların Kararlılıkları 5- ve 6-karbonlu sikloalkanlar en kararlıdır Bağ açıları a en yakındır Açı(Baeyer) gerginliği Ölçülen yanma ısıları (- 2 - /grubu başına) 35 Yanma Isısı/ 2 Alkan + O 2 O O Alkanlar/ kj/mol kj Sikloalkanlar O O Uzun Zincirli Alkan 36 18

19 Siklopropan Açı sıkışması nedeniyle yüksek halka gerginliği Oldukça reaktif, zayıf bağlar Dörtyüzlü bağ açısı Açı sıkışması Eğik bağlardüzlemsel olmayan 37 örtüşme Siklopropan (2) Çakışan hidrojenler nedeniyle büyük Burulma Gerginliği 38 19

20 Siklobutan Sıkışma nedeniyle Açı gerginliği alka bükülmesi yoluyla burulma gerginliğinden kısmi olarak azalmıştır Açı sıkışması idrojenler tam olarak 39 Çakışmamış-burulma gerginliği daha az Siklopentan Eğer düzlemsel olsaydı bağ açıları=108, fakat hidrojenler çakışacaktı. Ancak halka bükülmesi burulma gerginliğini azaltmıştır

21 Siklohekzan Yanma ısılarından gerginliğin ortadan kalktığı anlaşılıyor. alka düzlemsel olsaydı bağ açıları=120, Sandalye konformasyonunda bağ açıları= ve bütün hidrojenler çaprazlanmıştır Açı ve burulma gerginliği ortadan kalkmıştır 41 Sandalye Konformeri Sandalye Konformeri 42 21

22 Kayık Konformeri Simetrik kayık çakışık Bükülmüş kayık 43 Konformasyon Enerjileri Yarı Sandalye Yarı Sandalye Kayık Bükülmüş kayık Sandalye Sandalye 44 22

23 Aksiyal and Ekvatoryal Pozisyonlar eksen aksiyel ekvatoryal 45 Tek Sübstitüenli Siklohekzanlar aksiyel alka devrilmesi ekvatoryal ekvatoryal aksiyel alka devrilmesi 46 23

24 1,3-Diaksiyel Etkileşmeler ekvatoryal aksiyel aksiyel ekvatoryal 1,3-Diaksiyel Etkileşmeler 1,7 kcal/mol daha kararlı 47 Disübstitüenli Siklohekzanlar 1,3-Diaksiyel Etkileşmeler ekvatoryal aksiyel aksiyel ekvatoryal diaksiyeltercih edilmeyen konformasyon diekvatoryaltercih edilen 48 daha kararlı konformasyon 24

25 is-trans Đzomerleri. 3 3 Bir aksiyal, bir ekvatoryal is 49 Büyük Substitüen Grupları t-butil gibi büyük substitüen gruplarının aksiyel ve ekvatoryel pozisyonları arasında enerji farkı büyüktür. En kararlı konformerde t-butil diğer substitüenlerin nerede olduğuna bakılmaksızın ekvatoryel pozisyona yerleşmeyi tercih ederler

26 Bisiklik Alkanlar Geçişmiş halkalı yapılar iki komşu karbon atomunu paylaşır. Köprülü halkalı yapılar komşu olmayan iki karbon atomunu paylaşırlar. bisiklo[3.1.0]hekzan bisiklo[2.2.1]heptan 51 is- ve Trans-Dekalin Geçişmiş siklohekzan sandalye konformerleri Köprübaşı leri cis, yapı daha esnek Köprübaşı leri trans, halka devrilmesi mümkün değil. cis-dekalin trans-dekalin 52 26

27 Bisiklo[4.4.0]dekan Köprübaşı leri Köprübaşı leri 53 27