Alkének kötésrendszere 2. - Szerves Kémiai Tanszék

Szerves Kémia 1. (TKBE0301) 

előadási ábraanyag 

(2. rész) 

Patonay Tamás

Alkánok és cikloalkánok kötésrendszere, 

konformációs viszonyaik. Kémiai 

tulajdonságaik, gyökös szubsztitúció, 

láncreakció. Statisztikus termékarány, 

regioszelektív halogénezés és értelmezése. 

Alkánok egyéb reakciói, petrolkémiai 

alapfolyamatok (pirolízis, krakkolás, 

izomerizáció), jelentőségük. Előfordulásuk és 

legfontosabb előállításaik.

Alkánok fogalma, kötésrendszerük 

Telített, nyílt láncú szénhidrogének. Általános képlet: C n H 2n+2. 

Homológ sor: a sor tagjai egy meghatározott, azonos egységben különböznek egymástól 

(itt ez a metiléncsoport: -CH 2 -) CH 3 -(CH 2 ) n -H n 0 

Cikloalkánok: telített, gyűrűs (egy vagy több gyűrű!) szénhidrogének 

Egyetlen gyűrűt tartalmazó cikloalkánok általános képlete: C n H 2n 

Nyílt láncú alkánok csoportosítása 

- egyenes láncú (elágazást nem tartalmazó) alkánok (n-alkán) 

- elágazó láncú alkánok 

Kapcsolódó fogalom: szénatomok rendűsége (meghatározó: adott szénatomhoz kapcsolódó 

további szénatomok száma) 

H 

C C 

H 

H 

C 

C C 

H 

H 

C 

C C 

H 

C 

C 

C C 

C 

C 

primer (1 o ) szekunder (2 o ) tercier (3 o ) kvaterner (4 o ) 

Kötésrendszer – kiindulás: sp 3 hibridállapotú (tetraéderes orientációjú) szén + 1s hidrogének 

-kötések; hengerszimmetrikus, bicentrumos MO-k 

a szén négy egyenértékű AO-jából négy egyenértékű MO 

+ 

tetraéderes elrendeződés! 

Kötéstávolságok: r C-C = 0.153-0.154 nm (1.53-1.54 Ǻ); r C-H = 0.109 nm (1.09 Ǻ) 

Kötésszögek: 109 o 28’ (szabályos tetraéder – pl. metánban) 

nem szimmetrikus szubsztitúció esetén kötésszögtorzulás (ok: szubsztituensek eltérő 

térigénye) 

Kötéstorzulás eredménye: destabilizáció (energianövekedés) 

H H 

Szögfeszültség (Baeyer-feszültség) E = f() 2 

C C-C-C = 112 o 

azaz 1 o különbség 0.07 kJ/mól, de 10 o különbség 7 kJ/mól C C

Alkánok fogalma, kötésrendszerük 2. 

Kötési energiák: E C-C = 345-355 kJ/mól, E C-H = 400-415 kJ/mól ÁTLAGÉRTÉK! 

erős, kevéssé polározott kötések. És! E C-H > E C-C (C-C kötéshasadás könnyebb lehet) 

Alapállapotú polározottság: EN C = 2.5, EN H = 2.1 

 

De!! Rövid C-H kötéstáv kis dipólmomentum () 

C H 

0.4 D 

További szempont: tetraéderes elrendezés, vektoriális eredő 0 D 

(nincs permanens dipólmomentum!!) 

Alkánok konformációja – rotáció az egyes kötés mentén 

Diéderes szög fogalma – két egymással kötésben nem levő 

csoport és az összekötő szénatomok síkjai által bezárt szög 

(A-C-C és C-C-B síkok szöge) 

A 

C 

C 

B 

Legegyszerűbb eset: etán 

nyitott 

fedő 

Nyitott állás 

H 

H H 

H 

H 

H 

Newmanprojekció 

Fedő állás 

H H 

H 

H H 

H 

H 

H 

H 

H 

H 

H 

Fűrészbak 

ábrázolás 

H 

H 

H 

H 

H 

H 

Energiakülönbség (energiagát) - E ~ 12-12.5 kJ/mól (Pitzer-feszültség). Termikus energia 

fedezi, de eltérő populációk (egyensúlyi elegy). Alapvető rendezőelv: energiaminimumra 

törekvés!

Alkánok konformációja 2. 

Bután konformációk 

Me Me Me 

Me 

H 

H H 

H H 

H H H 

szinperiplanáris (sp) 

H 

H 

Me 

Me 

Me 

H H Me H 

H 

H 

H 

szinklinális (sc) 

MeH 

H 

H H 

Me 

H 

Me 

H 

H H 

antiklinális (ac) 

Me 

Me 

Me 

H H 

H H H H 

H H 

Me 

Me 

antiperiplanáris (ap) 

ac 

sp 

Megjegyzés: a két nyitott állás (sc és ap) 

energiaállapota eltérő – ez az ún. gauche 

kölcsönhatás (destabilizál!!) 

sc 

ap 

25 kJ/mól 

Ez a kölcsönhatás általános, bonyolultabb 

nyílt láncú vagy gyűrűs rendszerekben is 

jelen van. 

3.4 kJ/mól 

15 kJ/mól 

Hosszabb szénláncú alkánok konformációja 

- folyadékfázisban statisztikus gombolyag 

- szilárd fázisban (kristály) teljesen nyújtott („cikk-cakk”) konformáció 

- elágazások deformálják a fentiekben jellemzett ideális állapotot (kötésszögtorzulás a 

növekvő térigény miatt, legvalószínűbb konformer az energiaminimum)

Fizikai sajátságok 

Kiindulási pont: gyengén polarizált kötések gyenge másodlagos (indukált dipól - indukált 

dipól) kölcsönhatások. 

Következmények: 

1. Halmazállapot: alacsony op., fp.; szénatomszám növekedéssel erősödő összetartó erők 

Legegyszerűbb eset: n-alkánok 

Olvadáspont szénatomszámfüggése: két különböző görbe! Ok: eltérő kristályszerkezet 

(n c = páros: monoklin, n c = páratlan: triklin)

Fizikai sajátságok 2. 

Elágazó láncú alkánok olvadás- és forráspontja – bonyolultabb összefüggések 

Általánosságban 

- elágazások számának növekedésével csökken a fp. ( gömbalak, kevesebb összetartó erő) 

- molekula szimmetriájának növekedésével általában nő az op. 

2. Sűrűség: < víz d pentán = 0.626 d pentadekán = 0.769 (határérték ~ 0.8) 

3. Oldékonyság: vízben alig, apoláros szerves oldószerekben jól, erősen poláros szerves 

oldószerekben gyengén (nem képes az oldószer saját struktúráját „felrobbantani”) 

Általános alapelv: „simili similis gaudet” (hasonló a hasonlóban oldódik…) 

Kémiai sajátságok 

Kiindulási pont: kevéssé polarizált, erős kötések homolitikus kötéshasadás preferált 

 

C 

 

H 

igen kis érték! 

 

C 

 

C 

0 

Eltérő rendűségű szénatomok C-H kötéseihez tartozó kötéshasadások energiája (kJ/mól) 

Általános szabály: heterolízis 

(ionképződés) energiaigénye nagyobb. 

Gázfázisra igaz, oldatokban a 

szolvatáció ellensúlyozhatja. 

De! az alkánok tipikus reakciói 

gázfázisúak

Kémiai sajátságok 2. 

Kérdés: hogyan tovább – a gyökképződést követő folyamatok lehetőségei 

C 

H 

C 

H 

C 

H 

C 

- H 

+ G 

C C 

C 

H 

C 

G 

elimináció 

szubsztitúció 

Egy hipotetikus gyökös intermedier 

utóélete… 

Kötési energiákat (entalpia faktor) tekintve a szubsztitúció kedvezményezett, a többszörös 

kötés kötési energiája relatíve kisebb 

C-C + C-H + C-G > C=C v.ö. 2•C-C (690-710 kJ/mól) vs. C=C (545-555 kJ/mól) 

Ez egy durva, csak az entalpiára koncentráló közelítés! Az entrópiatényező (magasabb T) 

átírhatja – ld. később (krakkolás, stb.) 

viszonylag alacsonyabb hőmérsékleteken 

kis reakciókészség, gyökös folyamatokra (elsősorban gyökös szubsztitúcióra) való hajlam 

„paraffin” = „parum affinis” 

Tényleges reakciók 

1. Sav-bázis reakciók (elsődlegesen a Brönsted-elmélet szerint) 

Protonálódás (szénhidrogén, mint bázis 

– protonmegkötés a - kötőpár révén) 

Deprotonálódás (szénhidrogén, mint sav) 

CH 4 

bázis 

H 

CH 5 

:B 

CH 4 

-HB 

sav 

:CH 3 

A kis EN és a preferált homolízis miatt kedvezőtlen folyamatok gyenge savak és bázisok. 

Reakció csak igen reaktív, erőteljes reakciópartnerekkel („szupersavak”, Oláh György)

Kémiai sajátságok 3. 

2. Alkánok gyökös szubsztitúciója (S R ) 

alapeset: metán halogénezése – gyökös láncreakció


Metán szukcesszív halogénezése – további halogének belépése 

Pl. az első lépés 

H 3 C Cl + Cl 

- HCl 

H 2 C Cl 

Összességében: termékkeverék, nehéz 

irányíthatóság! 

H 2 C Cl + Cl 2 - Cl 

CH 2 Cl 2 

CH 4 CH 3 Cl CH 2 Cl 2 CHCl 3 CCl 4 

Alkánok reakciója különböző halogénekkel – a reakciósebesség függése a halogén minőségétől 

K 

CH 4 + Hlg 2 

CH 3 -Hlg + HHlg 

Megjegyzés: elvben minden reakció megfordítható 

(Forrás: Furka: Szerves Kémia)


Következmény 

Fluorozás: robbanásszerű hevességgel (lavinaszerűen induló láncok perfluorszármazékok, 

C-C kötéshasadás lehetősége – E C-F 550 kJ/mól!! (a legerősebb kémiai kötés) 

Klórozás, brómozás: kezelhető módon megy végbe, gyakorlati alkalmazás lehetséges 

Jódozás: S R mechanizmus szerint nem megy végbe, sokkal inkább a fordított reakció 

(reduktív dehalogénezés jodidionok jelenlétében – szintézis céljára is!) 

CH 3 -Hlg + HI 

CH 4 + l-Hlg 

Komplex (n C 3 és/vagy elágazó láncú) szénhidrogének halogénezése 

Alapkérdés: ugyanazon S R mechanizmus mellett van-e különbség az eltérő helyzetű 

hidrogének reakciókészségében 

Ha nincsen termékarány ~ 

hidrogének számával 

ún. statisztikus termékarány 

H 3 C H C CH 3 

Cl 

2-klórpropán 

25% 

H 3 C CH 2 CH 3 H 3 C CH 2 CH 2 

Cl 


75% 

Ha nem a statisztikus termékarány érvényesül: szelektivitás!! 

Jelen esetben ez azt jelenti, a hidrogénabsztrakció a két különböző termékhez vezető reakció 

sebességmeghatározó lépésében nem azonos valószínűséggel megy végbe bizonyos gyökök 

képződése preferált 

Kísérleti tapasztalat: alacsonyabb hőmérsékleten (350 o C) a 2-Cl-propán képződés előtérbe kerül 


Cl 


55% 

H 3 C CH 2 CH 3 H 3 C CH 2 CH 2 

Cl 


45%


A halogénezés mechanizmusában az 1. láncvivő lépés a sebességmeghatározó a 

szénhidrogén gyök képződéséhez vezető lépés G ‡ értéke dönt (ha kinetikus kontroll van) 

G ‡ 

2-Cl-propán + HCl 

‡ R H Cl 

2 ‡ 4 

‡ 3 

H 3 C CH CH 3 

‡ 1 

A 

H 3 C CH 2 CH 2 

B 

Pr-H + •Cl 

1-Cl-propán + HCl 

‡ 

Kompetitív reakciók – a termékarányt a G 1‡ és a G 2‡ viszonya állítja be feladat: az 

átmeneti állapotok közelítése (intermedierszerű/gyökszerű TS) 

Hammond-elv szomszédos gyök intermedierek stabilitásának meghatározása 

Gyökstabilitási sorrend: CH 3 < 1 o < 2 o < 3 o 

Ok: alkil csoportok elektronküldő jellege (EN sp2 > EN sp3 miatt 

+I, illetve hiperkonjugáció) elektronhiányos centrum 

stabilizációja 

Következmény: az A gyök stabilabb G 1‡ kisebb 2-klórpropánhoz vezető reakció 

gyorsabb regioszelektivitás 

Cl 

Cl 

Cl 2 

Cl 

További 

Cl 

példa: 

300 o C 

50% 25% 16.7% 8.3% statisztikus 

30% 15% 33% 22% 

 

kísérleti


Halogénezések szelektivitásának összevetése 


Hlg 

2-Hlg-propán 

25% 

55% 

97% 

H 3 C CH 2 CH 3 H 3 C CH 2 CH 2 

Hlg 

statisztikus 

szelektív klórozás 

szelektív brómozás 

Indoklás: reaktivitás-szelektivitás elve 

Nagyobb méretű brómatom párosítatlan elektron 

nagyobb térrészben oszlik el nagyobb stabilitás, 

kisebb reaktivitás, erősebb szelekció 

1-Hlg-propán 

75% 

45% G 

3% 

‡ 

Brómozás esetén nagyobb 

szelektivitás! 

‡ 1 

‡ 2 

Pr-H + •Cl 

Pr-H + •Br 

Az R-H + •Hlg •R + HHlg reakció aktiválási energiái 

 

Megjegyzés: létezik más értelmezés is (korai/késői átmeneti állapotok = kisebb/nagyobb gyökös karakter 

(ld. pl. Furka könyv) 

A szelektivitás feltétele a kinetikus kontroll érvényesülése magasabb hőmérsékleteken 

csökken a regioszelektivitás, 500 o C már a statisztikus termékarány érvényesül!


További gyökös mechanizmusú reakciók 

Szulfoklórozás 

(halogénezéssel analóg gyökös láncreakció) 

Szulfonálás 

R H SO 2/H 2 O/h 

vagy 

SO 3 /gõzfázis 

R H 

SO 2/Cl 2 /h 

R SO 2 Cl 

hidrolízis 

R SO 2 OH Jelentőség: mosószergyártás 

(R = nagy szénatomszámú lánc) 

R SO 2 OH 

Nitrálás 

(gyökös, de nem láncreakció) 

Alkánok oxidációja 

1. Teljes oxidáció (égés) 

R H 

híg HNO 3 

vagy 

N 2 O 4 /p 

R NO 2 

2 C n H 2n+2 + (3n + 1) O 2 2n CO 2 + (2n + 2) H 2 O + H 

Égéshő: 1 mólnyi standard állapotú szénhidrogén standard állapotú oxigénnel 

történő elégetését kísérő energiaváltozás 

Jelentős érték (pl. CH 4 : 804 kJ/mól). Szénhidrogének felhasználása 

energiatermelésre (hatékony, de célszerűtlen…) 

2. Részleges (parciális) oxidáció – „szintézisgáz” gyártás 

szintézisgáz (szűkebb értelemben): CO + H 2 tartalmú gázkeverék 

szervetlen és szerves vegyipar H 2 igénye, ammónia-, metanol-, formaldehidgyártás, 

aldehidek/alkoholok gyártása, szénhidrogének előállítása Fischer-Tropsch-szintézissel, stb. 

Bővebben: http://www.muszeroldal.hu/assistance/c1kemia.pdf 

2 CH 4 + O 2 2 CO + 4H 2 vagy CH 4 + H 2 CO + 3 H 2 O (termikusan vagy Ni-kat./700 o C) 

CH 2 + 1/2 O 2 CO + H 2 H = - 92 kJ/mól CH 2 + H 2 O CO + H 2 H = + 151 kJ/mól


További lehetőség: nagy szénatomszámú (n C = 20-40) szénhidrogének lánchasító oxidációja 

R 

R' 

O 2 (levegõ) 

MnO 2 vagy KMnO 4 (kat.) 

R COOH + R' COOH (zsírsavak keveréke!) 

Alkánok hőbontása (pirolízise) és dehidrogénezése 

Kiindulási pont: alkánok képződési entalpia és szabadentalpia szénatomszám függése 

n C (grafit) + (n+1) H 2 C n H 2n+2 

+ H k 

o 

Alkán H ko 

(kJ/mol) S o (kJ/mol.K) G ko 

(kJ/mol) 

CH 4 

-75 0.186 -51 

Következmény: n C > 6 esetén a 

szétesés termodinamikailag 

kedvezményezett! 

C 4 

H 10 

-126 0.310 -17 

C 6 

H 14 

-167 0.388 0 

C 9 

H 20 

-229 0.506 +25 

C 10 

H 22 

-250 0.545 +33 

(Forrás: Furka: Szerves Kémia) 

Krakkolás: kőolajfrakciók (n C = 5-13 

alkánok, cikloalkánok) rövid idejű, 

lánctöredezést eredményező hőkezelése 

Alacsony hőmérsékletű (6-700 o C) 

krakkolás: 

közepes szénatomszámú telített és 

telítetlen láncok (krakkbenzin) + krakkgáz 

Magasabb hőmérsékleten a krakkgáz (C 2 - 

C 4 alkének) dominál etén, propén, 

butadién + H 2 (petrolkémia!) 

C 8 H 18 4 CH 2 =CH 2 + H 2 (termodinamikai adatok) 

T (K) H (kJ/mol) TS (kJ/mol) G (kJ/mol) 

298 416 161 +255 

500 420 273 +147 

700 415 381 +34 

800 416 433 -17 

1000 412 536 -124 

(Forrás: Furka: Szerves Kémia)

Kitérő: természetes szénhidrogénforrások és feldolgozásuk


Kőolajból és földgázból értékes szerves vegyipari kiindulási anyagok nyerhetők + 

motorhajtóanyagok az „értéktelenebb” desztillációs frakciókból 

További lehetőségek: 

Katalitikus krakkolás (Al-szilikátok, zeolitok) 

ionos folyamat, izomerizációs folyamatok, elágazások 

száma nő (v.ö. oktánszám) 

R 

CH2 

CH 2 

CH3 

R 

Hidrokrakkolás 

nagy nyomású hidrogén atmoszférában, szilicium-aluminium-oxid vagy zeolitokon 

végzett krakkolás alacsony forráspontú termékek (benzin, gázolaj) 

CH CH 3 

CH 3 

Dehidrociklizáció (Cr-Al-oxidok) 

dehidrogéneződéssel gyűrűzáródás, majd 

aromatizáció (kőolajok aromás tartalma 

csekély, igény a BTX-frakcióra) 

R 

R 

R 

= - H 2 

- H 2 

R 

Magas hőmérsékletű pirolízis C 2 H 4 CH 4 C 2 H 2 

etén 

etin

Cikloalkánok sajátságai 

Kötésrendszer alapvetően azonos (kisebb tagszámú gyűrűknél szögfeszültség [Baeyer-feszültség], 

fedőállásokból fakadó Pitzer-feszültség destabilizált rendszerek) 

Feszültségek csökkentése (energiaminimalizáció) – konformációváltozások (részletesen: 

„Sztereokémia és reakciómechanizmusok” (TKBE 0304)) 

Ciklopentán 

Pitzer-feszültség 

Ciklohexán 

szófa („sofa”) 

Szék („chair”) konformáció (sem 

Baeyer, sem Pitzer-feszültség, de 6 

db gauche-kölcsönhatás) 

axiális és ekvatoriális hidrogének, 

két ekvivalens konformáció, átrezgés 

Kád („boat”) konformáció 

(Baeyer-feszültség nincs, 

Pitzer-feszültség van 

csavart kád 

("twist-boat") 

enyhülő Baeyer- és 


félszék 

("half-chair") 

erős Baeyer- és 


Energiaviszonyok: szék < csavart kád < kád < félszék 

Szék konformációban az ekvatoriális helyzet 

energetikailag kedvezőbb, mint az axiális!

Cikloalkánok sajátságai 2. 

Ciklohexán energiadiagramja 

Monoszubsztituált ciklohexán 

H 

H 

R 

H 

H 

R 

destabilizáló 

1,3-kölcsönhatás 

Szubsztituensek ekvatoriális elhelyezkedése preferált! 

metil-ciklohexán

Cikloalkánok sajátságai 3. 

Kémiai reakciók – hasonlatosság az alkánokhoz (tipikus: S R ) 

Kivétel: ciklopropán, ciklobután 

(nagy szögfeszültség miatt gyűrűfelnyílás – 

addíciós reakciók! – alkénszerű sajátságok) 

H 2 /Ni 

50 o C 

H 

H 

Br 2 

Br 

Br 

Alkánok és cikloalkánok előállítása 

1. Alkánszintézisek változatlan hosszúságú szénlánc esetén 

1a. Redukciós módszerek 

R C C R 1 

H H R 

R 1 R C C R 1 

alkén 

alkin 

• Katalitikus redukció: H 2 /katalizátor (Pd-C; Pt, PtO 2 , Raney-Ni) 

• Egy-elektron transzfer (SET): fém (M) (Al, Zn, Fe, Sn, stb./ sav vagy lúg 

SET reakció: felváltva elektron és H belépése

Alkánok és cikloalkánok előállítása 2. 

1b. Funkcióscsoport módosítása 

Hlg 

R R 1 

Mg/Et 2 O 

cc. HI/ 

vagy P/I 2 / 

reduktív 

dehalogénezés 

MgHlg 

R R 1 

Grignard 

vegyület 

H 3 O 

R R 1 

P/I 2 / 

Clemmensenredukció 

Kizsnyer-Wolfredukció 

R'O Na 

 

Zn(Hg)/H 

NH 

N 2 

R R 1 

hidrazon 

NH 2 NH 2 

O 

R R 1 

aldehid/keton 

OH 

R R 1 

alkohol 

 

2. Alkánszintézisek láncrövidítéssel R COOH 

R H + CO 2 dekarboxilezés 

Nemcsak szabad karbonsavak, hanem karbonsavsók is adják. A dekarboxilezéshez szükséges 

hőmérséklet az R csoport szerkezetétől függ! 

3. Alkánszintézisek lánchosszabbítással 

Wurtz-szintézis 

R 

I 

Na 

abs. Et 2 O 

Csak szimmetrikus alkánok előállítására alkalmas. 

R R

Alkánok és cikloalkánok előállítása 3. 

Cikloalkánok előállítása – valamennyi korábban tárgyalt módszer, gyűrűsw kiindulási 

anyagból 

Gyűrű kiépítésével járó szintézisek 

• diszjunkt dihalogenidek (,-dihalogén alkánok) gyűrűzárása 

R 

CH 2 Hlg 

CH 2 Hlg 

M 

R 

CH 2 

CH 2 

M = Na (intramolekuláris Wurtz-reakció) 

vagy M = Zn/EtOH/ 

• alkének karbén addíciója 

CHCl 3 

NaOH 

- HCl 

-elimináció 

: CCl 2 

R 1 R 2 R 1 R 2 

Cl 

Cl

Alkének, di- és poliének kötésrendszere, gátolt 

rotáció. Alkének fizikai és kémiai tulajdonságai. 

Elektrofil és gyökös addíciós reakciók. 

Markovnyikov-szabály és értelmezése. Anti- 

Markovnyikov orientáció. Polimerizáció és 

típusai. Allil helyzetű szubsztitúció. -kötés 

felszakadásával, illetve lánchasadással járó 

oxidációs reakciók. Konjugált diének addíciós 

reakciói, az 1,2- és 1,4-addíció és értelmezése. 

Diels-Alder cikloaddíció. Alkének és diének 

előállítása.

Alkének (olefinek) és csoportosításuk 

Egy vagy több kettőskötést tartalmazó nyílt láncú vagy gyűrűs szénhidrogének. 

Általános képlet: C n H 2n , C n H 2n-2 (dién vagy cikloalkén), … 

Kettőskötések száma alapján: monoolefin (alkén), dién, trién, polién 

Diének csoportosítása: 

C C C 

kumulált dién 

C 

penta-2,3-dién 

C C 

C C 

konjugált dién 


C C 

(CH 2 ) n 

C C 

izolált dién (n > 0) 


Alkének kötésrendszere 

Legegyszerűbb: + modell 

Alap: sp 2 hibridállapotú pillér szénatomok 

-váz a hibrid (sp 2 ) AO-kból, a -kötés a p z AO-k 

oldalirányú átlapolásával (maximális átfedés = 

energiaminimum feltétele: párhuzamos p z AO-k) 

Következmény: erősebb, rövidebb kötés 

d C=C = 0.134 nm ↔ d C-C = 0.154 nm 

E C=C = 610-630 kJ/mól ↔ E C-C = 345-355 kJ/mól 

DE! E + < E 2 (690-710 kJ/mól) -kötés gyengébb, ok: kisebb átfedés 

A -váz geometriája alapvetően síktrigonális (kötésszög = 120 o ), ezt a szubsztituensek 

torzíthatják. 

Kettőskötés megjelenésének következménye: gátolt rotáció (az 

elfordulás a -kötés gyengülésével, megszűnésével jár!) 

A kötéshasítás (izomerizáció) hőközléssel vagy UV fénnyel kiváltható

Alkének kötésrendszere 2. 

Gátolt rotáció következménye: diasztereomerek („geometriai izomerek”) létezése 

H H H Et 

1 

Cl 

H 

2 1 

Cl 

Et 

1 

Me 

Et 

Me 

H 

Me 

Et 

2 1 

2 

Me 

H 

2 

cisz (Z) 

transz (E) 

E 

Z 

Konfigurációjuk megadása: cisz/transz (legfeljebb 1,2-diszubsztituált rendszerekre!) 

Általánosan: E (Entgegen = szemben)/Z (Zusammen = együtt) – mindig alkalmazható 

Alap: adott szénen levő szubsztituensek rangsorolása a CIP konvenció szerint 

Alkének fizikai sajátságai 

Olvadáspont, forráspont: erős hasonlóság az alkánokhoz – gyenge indukált dipól-indukált 

dipól, vagy dipól-dipól kölcsönhatások (alacsony op., fp.) 

Dipólmomentum megjelenése – geometriától függően! 

Oldékonyság: vízben és erősen poláros oldószerekben gyenge, apoláros oldószerekben 

korlátlan vagy jó

Alkének stabilitása 

Alkánokhoz képest kisebb termodinamikai stabilitás (ld. képződéshő, képződési 

szabadentalpia) – ok: két szénatom közötti nagy elektronsűrűség destabilizáló hatása 

Különböző szerkezetű alkének stabilitásának összehasonlítása

Alkének kémiai sajátságai 

Kiindulási pont: -elektronpár 

lazábban kötött, nagy 

elektronsűrűséget jelent támadás 

elektronhiányos részecskékkel 

(elektrofil vagy gyök) 

C C 

E 

R 

E 

C C 

karbéniumion 

R 

C C 

E 

vagy C C 

"nemklasszikus" kation 

gyök 

Kérdés: a keletkező intermedier további sorsa - addíció vagy elimináció 

E 

C C 

- X 

E 

C C 

X 

:Nu 

E Nu 

C C 

R 

C C 

- X 

R 

C C 

X 

R 1 

R R 1 

C C 

Kötési energiák figyelembevételével (vö. E + < E 2 , a - 

kötés kisebb energiát képvisel) az addíció preferált! 

Megjegyzés: ez mindaddig igaz, amíg a reakciót elsődlegesen az 

entalpiatényező vezérli. Az addíció mólszámcsökkenéssel járó, 

entrópia oldalról kedvezőtlen folyamat magasabb hőmérsékleten az 

entrópiatag felülírhatja az addíciós folyamat dominanciáját 

Alkének legfontosabb reakciói: 

1. Ad E , Ad R 

2. allil-helyzetű szubsztitúció 

3. C=C kötés hasadásával járó reakciók

Alkének kémiai sajátságai 2. 

1. Alkének elektrofil addíciója (Ad E ) 

C C 

E 

E 

C C 

vagy 

E 

C C 

:Nu 

E Nu 

C C 

Az intermedier jellegét az 

elektrofil mérete dönti el! 

karbéniumion 

"nemklasszikus" kation 

1.1. Halogénezés – oldatfázisban (gyökiniciálás nélkül!) 

Hlg 

Hlg 

C C 

H 2 C CH 2 

Br 2 

CCl 4 vagy CH 3 COOH 

vagy H 2 O 

Hlg 

Hlg 

C C 

-komplex 

- :Hlg 

BrH 2 C CH 2 Br 

Hlg 

C C 

halóniumion 

-komplex) 

:Hlg 

Hlg 

Hlg 

Hlg = Cl, Br 

A nukleofil támadása térszerkezeti okok miatt csak hátoldalról történhet sztereoszelektív 

reakció, a két halogén antiperiplanáris helyzetben („transz-addíció”) 

Megjegyzés: ez a C-C kötés szabad rotációja miatt gyűrűs rendszereknél (vagy speciális szerkezeti feltételek 

esetén) észlelhető

Alkének kémiai sajátságai 3. 

Az ionos jelleget bizonyítja az oldószernek, illetve a kettőskötéshez kapcsolódó 

szubsztituenseknek a reakciósebességre gyakorolt hatása 

Az ionos jelleget ÉS az intermedier szerkezetét bizonyítja: Francis-kísérlet (1925) 

Különböző halogenidionok kompetíciója miatt termékelegy! 

1.2. További, „nemklasszikus kation” intermedieren keresztül végbemenő addíciók 

Oximerkurálás 

OH 

1. Hg(OAc) 2 /THF-H 2 O 

R 

2. NaBH 4 /OH 

Lehetőség alkoholok előállítására alkénekből, savérzékeny R csoportok esetén is 

alkalmazható 

Eltérő rendűségű pilérszeneket tartalmazó alkének körében regioszelektív, a nagyobb 

rendűségű alkohol képződik! 

Hipohalogénessav addíció 

R 

R 

HOHlg/H 

R 

OH 

 

Hlg HO Hlg 

Támadó elektrofil: Hlg 

Eltérő rendűségű pillérszeneket tartalmazó alkének körében regioszelektív, a 

hidroxilcsoport a magasabb rendű szénre kerül


1.3. HX addíció 

Indítólépés: kisméretű elektrofil támadása klasszikus karbéniumion képződik. A 

nukleofiltől függően változatos termékek 

Savkatalizált vízaddíció, klasszikus alkénből kiinduló alkoholszintézis 

Regioszelektivitás (orientáció) eltérő rendűségű pillérszeneket tartalmazó nemszimmetrikus 

alkének addíciójánál 

Elvileg két termék, gyakorlatban az egyik dominál 

HBr 

Br 

H 

+ 

H 

Br 

2-metilpropén 

2-bróm-2-metilpropán 

99% 

1-bróm-2-metilpropán 

1%


Regioszelektivitás értelmezése 

Felhasznált fogalmak: 

Kompetitív reakciók, Hammond elv, 

karbokationok stabilitási sora (3 o > 2 o > 1 o ) 

Markovnyikov-szabály: a HX addíció kitüntetetten 

a stabilabb kationon keresztül megy végbe 

Energiaprofil 

G 

‡ 1 

‡ 2 

‡ 3 

‡ 4 


H 3 C CH 2 CH 2 

CH 3 CHHlgCH 3 

CH 3 CH=CH 2 

+ HHlg 

CH 3 CH 2 CH 2 Hlg


1.4 Kationos polimerizáció 

Indító HX (vagy Lewis-sav) csak katalitikus mennyiségben kevés X miatt nukleofilként 

egy alkén -elektronpárja támad („menekülési útvonal”) láncnövekedés 

Etén esetén kis gyakorlati jelentőség, elektronküldő R csoportoknál gyakori! 

1.5. Hidroborálás 

R 

1. BH 3 /THF 

2. H 2 O 2 /:OH 

R 

OH 

Eltérő rendűségű pillérszeneket tartalmazó alkének körében regioszelektív, az alacsonyabb 

rendűségű alkohol képződik! Lehetőség a korábbi két alkoholszintézis izomer termékei 

előállítására. 

A Markovnyikov-orientáció csak látszólag sérül, más az elektrofil species


2. Alkének gyökös addíciója (Ad R ) 

Általános séma 

Az indító •X újratermelődik 

láncreakció 

C C 

X 

X 

C C 

Y X 

Y X 

C C 

+ X 

De! a láncindító •X eredete az adott reakciótól és a körülményektől függ 

2.1. Halogénezés – gázfázisban (magas hőmérsékleten vagy UV fény jelenlétében) 

Hlg Hlg h vagy T 2 Hlg 

C C 

Hlg 

Hlg 

C C 

Hlg 

Hlg 

Hlg Hlg 

C C 

+ Hlg 

Hlg = Cl, Br 

Gyakorlati felhasználás: Hlg = Cl, Br 

Hlg F Cl Br I 

H (kJ/mól) -544 -178 -95 +16 

2.2. Gyökös HX addíció (X = Br, I, apoláros oldószerekben)!


Regioszelektivitás (orientáció) eltérő rendűségű pillérszeneket hordozó nemszimmetrikus 

alkének Ad R addíciójánál – elvileg két termék, gyakorlatban az egyik dominál 

HBr 

peroxidok 

túlnyomórészt (kizárólag) anti-Markovnyikov 

orientációjú termék 

A regioszelektivitás értelmezésénél felhasznált 

fogalmak (itt is…): 

kompetitív reakciók, Hammond elv, gyökök 

stabilitási sora (3 o > 2 o > 1 o ) 

A fordított regioszelektivitás oka: más a támadó 

elektronhiányos részecske! 

H 

Br 

Br 

H 

G 

‡ 1 

‡ 2 

‡ 3 

‡ 4 


Hlg 


Hlg 

CH 3 CH=CH 2 

+ HHlg 

CH 3 CH 2 CH 2 Hlg CH 3 CHHlgCH 3


2.3. Gyökös polimerizáció 

R 

gyökös iniciálás 

R 

R 

R 

Értelmezés: 

n 

Elemi lépések: 

Tipikus iniciátorok – peroxidok 

Jelentőség: az iparban leggyakrabban alkalmazott polimerizációs eljárás 

R = H (polietilén), Cl (PVC), OAc (polivinilacetát, polivinilalkoholok alapanyaga; lakk és 

festékipar), COOQ (poliakrilátok) 

Létezik anionos polimerizáció is (erősen elektronszívó R esetén)


3. Alkének katalitikus hidrogénezése 

H 2 / Pd-C vagy Pt 

vagy PtO 2 vagy Raney-Ni 

Me 

Me 

Me Me 

H 2 /kat. 

H 

H 

1,2-cisz-1,2-dimetilciklohexán 

Kemiszorpció a katalizátor felületen -kötés és H-H kötés fellazulása 

Általában cisz-addíció – magyarázat: „négycentrumos” modell 

4. Alkének oxidációs reakciói 

4.1 Csak -kötés hasadással járó folyamatok 

4.1.1. Hidroxilezés (hidroxilálás) 

R 

R 1 KMnO 4 

pH= 7, RT 

RT = "room temperature" 

OH 

R 1 

R 

OH 

vicinális diol 

KMnO 4 

pH= 7, RT 

OH 

OH 

1,2-cisz-diol 

Sztereoszelektív cisz-addíció 

Alkalmas kettős kötés kimutatására (Baeyer-próba)


4.1.2. Epoxidálás 

Alapja: -kötés elektrongazdag centrum jellege 

lehetőség elektronban szegény oxigénnel való 

támadásra. 

Tipikus epoxidálószerek: peroxikarbonsavak 

Iparban: O 2 /Ag 

C C 

 

O 

H O 

O 

R 

O 

C C 

Gyakorlati jelentőség: az epoxidok értékes 

intermedierek, lehetőség nukleofilekkel gyűrűnyitásra 

O 

C C 

H Nu 

HO 

C C 

Nu 

4.2. + kötés felhasadásával (lánchasadással) járó oxidációs reakciók 

R 

R 1 

KMnO 4 

H vagy 

R 

O 

OH 

+ 

HO 

O 

R 1 

COOH 

COOH 

adipinsav 

Gyakorlati jelentőség: speciális szerkezetű alkének esetében vagy nagy szénatomszámú 

zsírsavkeverékek előállításában 

5. Allil-helyzetű szubsztitúció 

Magas hőmérsékleten (> 350 o C), gázfázisban Cl 2 (Br 2 ) jelenlétében nem addíció megy végbe! 

C C 

C 

H 

allil helyzet 

H 2 C CH CH 2 

allil csoport 

H 2 C CH CH 3 

Cl 2 

350-500 o C 

H 2 C CH CH 2 Cl

Alkének kémiai sajátságai 12. 

H 2 C CH CH 3 

Cl 

-HCl 

Gyökös mechanizmusú láncreakció (S R ) 

Cl 2 

H 2 C CH CH 2 

H 2 C CH CH 2 Cl + Cl 

A szubsztitúció addícióval szembeni kedvezményezettségének oka: a magas hőmérséklet 

miatt az entrópiatényező fontossá válik, túlkompenzálja az entalpiatényezőt 

Addíció 

Szubsztitúció 

T ( o C) G o (kJ/mól) Termékarány G o (kJ/mól) 

227 -118 74 26 -116 

327 -105 22 78 -116 

527 -182 1 99 -118 

A mólszámcsökkenéssel 

járó addíció entrópia 

oldalról kedvezőtlen! 

DE! 

Cl 

Cl 2 

Cl 2 

Cl 

Az allil helyzet kitüntetettségének oka – allil gyök szerkezete, extra stabilitása 

E 

 

 

A gyökös centrum is sp 2 hibridállapotú lehetőség a 3 p z 

orbitál oldalirányú átlapolására, tricentrumos MO kialakítására 

elektrondelokalizáció (energianyereség) 

Szemléltetés határszerkezeti formákkal: 

 

H 2 C CH CH 2 CH 2 

H 2 C 

CH

Diének kötésrendszere 

Izolált diének – szeparált + kötések, nincsen lehetőség kölcsönhatásra 

Kumulált diének – 2 C(sp 2 ) + C(sp) speciális geometria, egymásra 

merőleges -kötések a -kötések között nincsen kölcsönhatás, de 

a szenek körül nagy az elektronsűrűség erős rövid kötések, de 

nagy energiájú, destabilizált molekula 

C C C 

0.134 nm 

H 2 C CH 2 

0.131 nm 

H 2 C C CH 2 

H 2 C C C CH 2 

0.128 nm 

Következmény: nagy reaktivitás, 

fokozott addíciós készség, hajlam az 

átrendeződésre 

Konjugált diének – lehetőség a 4 p z orbitál oldalirányú átlapolására, négycentrumos MO 

kialakítására konjugálódó -kötések, elektrondelokalizáció (energianyereség) 

E 

 

 

megnyúló, gyengülő kettőskötések 

(kötésrend < 2), erősödő, rövidülő 

egyes kötések (kötésrend >1) 

0.136 nm 

0.147 nm 

 

 

Szemléltetés határszerkezeti formákkal: 

ld. még „kémiai kötés” fejezet 

H 3 C C 

H 

C 

H 

CH 2 

H 2 C C 

H 

C 

H 

CH 2 H 2 C C 

H 

C 

H 

CH 2

Konjugált diének legfontosabb reakciói 

Az egyszerű alkénekhez képest fokozott reakciókészség, könnyebb (gyorsabb) addíciók. 

Ok: elektrofil támadáskor allil-típusú stabil kationok képződnek. 

Teljes addíciók 

Br 

Br 

2 ekv. Br 2 2 ekv. HBr 

H 

Br 

Br 

Br 

Br 

H 

Részleges addíciók – csak egy 

ekvivalensnyi reagens addicionálódik 

Az 1,2- és 1,4-termék megjelenésének értelmezése 

E E E 

Br 

:Nu 

:Nu 

E 

E 

Br 

Br 

Nu 

1,2-termék 

Nu 

1,4-termék

Konjugált diének legfontosabb reakciói 2. 

Az 1,2-/1,4-addíció aránya 

H 

H 

a reakcióhőmérséklet emelkedésével egyre 

inkább az 1,4-addíció válik dominálóvá 

HBr 

Br 

+ 

90% 10% 

Br 

Értelmezés: kinetikai kontra termodinamikai 

kontroll 

az 1,4-addukt diszubsztituált etén stabilabb 

az 1,2-addukthoz tartozó intermedier kation 

alacsonyabb energiájú 

Br 2 

Br 

Br 

+ 

Br 

54% 46% 

Br 

G 

kinetikai kontroll 

termodinamikai kontroll 

‡ 1 

‡ 2 

 

H 

H 

H 

H 

H 

Br 

Br

Konjugált diének legfontosabb reakciói 3. 

Konjugált diének polimerizációs reakciói 

Gyakorlati jelentőség: gumi és műgumi gyártás – általában gyökös mechanizmus 

Buta-1,3-dién és 2-klórbuta-1,3-dién hasonlóan polimerizálható

Konjugált diének legfontosabb reakciói 4. 

Konjugált diének Diels-Alder-reakciója (1928, Nobel-díj: 1950) 

+ 

X 

X 

X 

dién 

Y 

dienofil 

Y 

Y 

Diels 

Alder 

ún. periciklusos reakció (egyetlen TS, elektronok egyidejű vándorlása zárt gyűrűben) 

gyors reakció, ha X, Y elektronszívó csoport 

Néhány gyakori dienofil 

Sztereokémiailag kötött reakció 

egyidejű kötésképződés, az exo- és endotermékek 

közül az endo képződése 

kedvezményezett

Alkének előállítása 

1. 1,2-elimináció (-elimináció) 

Feltétel: X = jó távozó csoport, pl. Hlg, OH + H , NR 3 

1.1 Alkilhalogenidek bázis-indukált eliminációja 

H 

R 4 

R 4 

H 

R 4 

R R 1 2 X 

R3 - HX 

R 1 R 3 

R 1 R 3 Leggyakoribb bázisok: alkálihidroxidok (Na/KOH), 

R 2 

R 4 

R R 1 2 Hlg 

R3 - HHlg 

R 2 

alkoholok fémsói (tBuOK), tercier aminok (Et 3 N) 

Nemszimmetrikus kiindulási vegyület esetében a két lehetséges termék közül a több 

alkilcsoportot tartalmazó (termodinamikailag stabilabb) alkén képződése kedvezményezett. 

Zajcev-szabály 

Br 

1.2 Alkoholok savkatalizált dehidratációja 

Dehidratáló reagensek: cc. H 2 SO 4 , KHSO 4 , H 3 PO 4 , AlCl 3 , 

ZnCl 2 , Al 2 O 3 / 

Jellemzően Zajcev termékek keletkeznek 

H 

R 4 

H / 

R R 1 2 OH 

R3 - H 2 O 

R 1 R 3 

R 2 

R 4 

2. 1,2-Dihalogénalkánok dehalogénezése 

Reagensek: 

• Zn(Mg)/ROH/ 

• „soft” nukleofilek (I , SH , S 2 , stb.) 

Hlg 

R 1 R4 

R R 2 Hlg 

- Hlg 2 R 3 

R 4 

R 2

Alkének előállítása 2. 

3. Alkinek parciális redukciója 

R 1 R 2 

H 

H 

H 2 

mérgezett 

katalizátor 

R 1 R 2 

Na, Li, Ca 

csf. NH 3 

R 1 R 2 

H 

H 

4. Wittig-reakció 

ilid = Wittig 

reagens 

ilid generálás: RR’CHHlg + 

PPh 3 majd bázis 

Nobel-díj: 1979 

A legnagyobb teljesítőképességű alkénszintézis, alifás és aromás aldehidek és ketonok 

egyaránt reagálnak. 

Iparilag fontos diének előállítása 

1. Katalitikus dehidrogénezés 

Cr 2 O 3 /Al 2 O 3 

550-650 o C 

2. Etanol dehidratációja és dimerizációja 

Al 2 O 3 /ZnO 

OH + HO 

400-500 o C 

Cr 2 O 3 /Al 2 O 3 

550-650 o C 

izoprén 

Alapanyag: erjesztéses vagy petrolkémiai úton nyert etanol

Alkének előállítása 3. 

3. Acetilén-bázisú izopréngyártás 

O + HC CH 

KOH 

csf. NH 3 

OH 

H 2 

kat. 

OH 

Al 2 O 3 

200-300 o C 

Hasonló elven működő eljárást korábban butadiénre is kifejleszettek, de ma gazdaságtalan 

Megjegyzés: acetilén-bázisú eljárások a XX. szd. első felében széles körben elterjedtek 

voltak (C → CaC 2 → HC≡CH) (vö. szénbázisú szerves alapanyaggyártás ↔ petrolkémia)

Alkének kötésrendszere 2. - Szerves Kémiai Tanszék

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?