الهيدروكربونات الأليفاتية غير المشبعة - الألكينات Alkenes

الهيدروكربونات الأليفاتية غير المشبعة  

الألكينات Alkenes

هي هيدروكربونات غير مشبعة تحتوي على رابطة C=C ثنائية وتعرف باسم الأوليفينات Olefins وتعتبر مشتقة من الألكانات بنزع ذرتي هيدروجين من جزئ الألكان المقابل  وتنقسم إلى :- 

1. ألكينات غير حلقية وتتبع القانون العام C_nH_2n     
2. ألكينات حلقية وتتبع القانون العام C_nH_2n-2     

 

توجد في الألكينات ثلاثة أنواع من المتشكلات وهي : متشكلات هيكلية وموضعية ومتشكلات وظيفية . 

 

 

المتشكلات الوظيفية  Functional isomers

هي متشكلات لها نفس الصيغة الجزيئية وتختلف من حيث تصنيفها في المركبات العضوية . 

   

اكتب جميع متشكلات الصيغة الجزيئية C₄H₈ ؟ 

ينطبق على هذه الصيغة القانون العام للألكانات الحلقية والألكينات غير الحلقية C_nH_2n    

 

كما يوجد أيضا متشكلات هندسية حول الرابطة الزوجية هي :- 

  

وهي متشكلات لها نفس التركيب البنائي ونفس الترتيب لذرات  الجزئ ولكنها تختلف في توزيع الذرات أو المجموعات حول الرابطة الثنائية . 

 

نظام تسمية The E , Z system of nomenclature  Z,E

يعتمد هذا النظام على الأولوية Priorities  للمجموعات أو الذرات المرتبطة بذرتي كربون  الرابطة الثنائية حيث وضع كل من : Cahn – Ingold – Prelog  قواعد هذا النظام والتي تعرف بقواعد التسلس  Sequence Rules وتتلخص في ما يلي :

 

إذا كانت المجموعتان ذات الأولوية الأعلى في نفس الجانب من الرابطة الزوجية يسمى المركب Z وإذا كانتا على جانبين مختلفين يسمى المركب E 

 

فمثلا     Br³⁵ > Cl¹⁷ > O⁸ > N⁷ > C⁶ > H¹  :

 

عندما تتشابه الذرتين المستبدلتين على الرابطة الزوجية يتم تحديد الأولوية من خلال الذرة التي تليها فمثلا :

 

تكون الأولوية الأعلى لمجموعة الإيثيل لأنها تتصل ب ذرة كربون وذرتي هيدروجين أما مجموعة الميثيل فتتصل بـ 3 ذرات يدروجين.

 

في الذرات ذات الروابط المتعددة Multiple-bonded  يتم تكرار نفس الذرة على حسب رتبة الرابطة فعند ارتباط ذرة Y برابطة زوجية تكرر مرتين وعند ارتباطها برابطة ثلاثية تكرر ثلاث مرات والمثال التالي يوضح ذلك :

 

أي جزء في كل مجموعة يكون له الأولوية الأعلى ؟  

  ( Br- , Cl- ) ; ( -NH₂ , -OH ) ; ( -CH₂OH ; -CH=O)

تكون الأولوية كما يلي      ( -Br ) ,    ( -OH ) ,    ( -CH=O )  :

 

رتب المستبدلات التالية تصاعديا وفقا لقواعد : كان ـ انجولد ـ بريلوغ  للأولوية في نظام Z,E   ؟  

 

 

وضح توزيع Z , E للمركبات التالية ؟ 

 

 

 

معامل النقص الهيدروجيني The index of hydrogen deficiency ( IHD )

هو عبارة عن عدد جزيئات الهيدروجين الناقصة من الصيغة الجزيئية للألكان المقابل  C_nH _n+2  

مثال  

 

نستنتج من  المثال السابق أن قيمة معامل النقص الهيدروجيني عندما تساوي 1 فأن التركيب البنائي يمكن أن يكون ألكان حلقي أو ألكين غير حلقي حيث تدل قيمة معامل النقص على عدد الحلقات أوالروابط المتعددة المحتملة في التراكيب البنائية للصيغة الجزيئية حيث كلما زادت قيمة IHD كلما ازداد عدد المتشكلات المحتملة . 

 

 

مستخدما IHD ما هي التراكيب البنائية المتوقعة للصيغة الجزيئية C₆H₆ ؟ 

نوجد الصيغة الجزيئية للألكان المقابل ثم نحسب IHD  

C₆H_6x2+2 = C₆H₁₄    الفرق في عدد ذرات الهيدروجين بين الصيغتين الجزيئيتين = 8 ذرات H    IHD = 8/2 = 4           

يمكن أن يكون هذا الن قص ناتج عن 4 روابط زوجية أو رابطتين ثلاثيتين أو حلقة و 3 روابط زوجية وبناءا عليه يمكن كتابة بعض هذه التراكيب البنائية :- 

 

ما هي الصيغة البنائية المتوقعة لمركب صيغته الجزيئية C₆H₁₀ ويتفاعل مع مول واحد من الهيدروجين بنسبة 1:1 وينتج مركب مشبع ؟ 

الصيغة الجزيئية للألكان المقابل هي  C₆H₁₄  وبالتالي فأن قيمة IHD هي 2 وهذا يدل على أن المركب قد يكون ألكين حلقي أو غير حلقي يحتوي على رابطتين زوجيتين أو على رابطة ثلاثية . 

وبما أن المركب يتفاعل مع مول واحد من الهيدروجين وينتج مركب مشبع فيجب أن يكون المركب ألكين حلقي ( لاحظ وجود أكثر من متشكل لكل صيغة بنائية ) . 

عند إيجاد قيمة IHD لمشتقات الهيدروكربونات يجب إتباع القواعد التالية :- 

1. إذا كان المركب يحتوي على أكسجين أو كبريت  يتم مقارنة الصيغة الجزيئية لمجموعة الألكيل بالصيغة الجزيئية للألكان المقابل مع إهمال الأكسجين أو الكبريت فمثلا : الصيغة الجزيئية C₆H₁₄O تعامل على أنها C₆H₁₄ [ تهمل ذرة الأكسجين ] . 
2.  إذا احتوى المركب على ذرة هالوجين يتم مقارنة الصيغة الجزيئية لمجموعة الألكيل بالصيغة الجزيئية للأكان المقابل مع زيادة ذرة هيدروجين فمثلا : الصيغة الجزيئية C₆H₁₃Cl تعامل على أنها C₆H₁₄ [ إضافة ذرة هيدروجين مقابل ذرة الكلور ] .
3.  إذا احتوى المركب على ذرة نيتروجين  فأنه يتم مقارنة الصيغة الجزيئية لمجموعة الألكيل بالصيغة الجزيئية للألكان المقابل مع إنقاص ذرة هيدروجين لكل ذرة نيتروجين فمثلا : الصيغة الجزيئية C₂H₇N تعامل على أنها C₂H₆ [ إنقاص ذرة هيدروجين مقابل ذرة النيتروجين ] .

اوجد قيمة معامل النقص الهيدروجيني لكل صيغة من الصيغ الجزيئية الآتية : 

ملاحظة  

بما أن الصيغة الجزيئية لأي مركب عضوي تحتوي على معلومات حو ل عدد الحلقات والروابط المتعددة في المركب فأنه يمكن حساب معامل النقص الهيدروجيني من خلال علاقة عدم التشبع degree of unsaturation  آما يلي :-

إذا كان المركب يحتوي على أكسجين أو كبريت نستخدم العلاقة :

إذا كان المركب يحتوي على هالوجين نستخدم العلاقة :

إذا كان المركب يحتوي على هالوجين ونيتروجين نستخدم العلاقة :

المصادر

• الكيمياء العضوية الحديثة . د عادل جرار  ، الطبعة الأولى (2002) / دار أويا للطباعة والنشر والتوزيع ـ طرابلس ـ الجماهيرية العظمى . 
•   الكيمياء العامة . فريدريك لونجو . مترجم . منشورات الأردن . (1981) / مجمع اللغة العربي الأردني . 

• Organic Chemistry / G. Patrick  . ( Second edition) , 2004 , BIOS Scientific , UK .
• Organic Chemistry / G. Marc Loudon  . ( Fourth edition ) , 2002 , Oxford University Press , Inc . USA
•   Stereochemistry /  David G. Morris  , 2001, Royal Society of Chemistry , UK .
•  Organic Chemistry / Philip S. Bailey , Christina A. Bailey . ( Sixth edition ) ,  2000, Prentice-Hall , Inc . New Jersey .
•  Organic Chemistry / Graham Solomons , Craig Fryhle . ( Seventh edition ) , 2000,  John Wiley & Sons .
• Organic Chemistry / Thomas N. Sorrell , 1999, University Science Books .
• Foundations of  Organic Chemistry / Michael Hornby , Josephine  Peach  , 1997,  Oxford University Press , Inc .  New York .
• Textbook of Practical Organic Chemistry / Vogel^'s. ( Fifth edition ) , 1996,  Longman , Edinburgh Gate , UK .
• Organic Chemistry / John McMurry . ( Fourth edition ) , 1996, T I P , Inc .USA
• Organic Chemistry / Morrison , Boyd . ( Fifth edition ) , 1987,  Allyn  and  Bacon  , Inc .
• Introduction to Organic Chemistry / Douglas Applequist , Charles Depuy , Kennth  L. Rinehart , (Third edition ) ,1982 , John Wiley & Sons , Inc .
• Organic Chemistry " A Short Course " / Harold  Hart ,  Robert  D.  Schuetz .  ( Fifth edition ) , 1978 , Houghton Mifflin Company . USA .
• Organic Chemistry / Douglas C. Neckers , Michael P. Doyle , 1977 , John Wiley  & Sons , Inc . USA .
• Solution Manual /Douglas C. Neckers , Michael P. Doyle , Erich C, 1977 , John  Wiley & Sons , Inc .
•  Fundamental Principal  Lecturer in Organic Chemistry / I. Finar, Sixth edition  ,1976, Longman , London .
• Organic Chemistry / G. A. Taylor , 1975, Longman Group Limited , London .
• Essential of Organic and Biochemistry / Donald  J. Burton , Joseph  I. Routh .   1974,  W. B. Saunders Company . Toronto , Canada .
• Inorganic Chemistry , Principles of Structure  and  Reactivity  / James HuHeey ,  Ellen A. Keiter , Richard  L. Keiter  . ( Fourth edition ) , 1993, Harper Collins .
• General Chemistry / James E. Brady . ( Fifth edition ) , 1990, John Wiley & Sons ,  Inc . Canada .
• Chemical Principles / William L. Masterton , Emil J. Slowinski , Conrad  L.  Staitski . ( fifth edition ) , 1981, Holt-Saunders Japan , LTD .
• General Chemistry / Luder , Zuffanti , Shepard , Vernon . ( Third edition ) , 1966,
•  W. B. Saunders Company . London W. C. I
• Biochemical Calculations / Irwin H. Segel . ( Second Edition ) , 1975