Struktura

Přehled metod přípravy alkenů

Přehled metod přípravy alkenů

Nenasycené uhlovodíky se připravují eliminačními reakcemi, při nichž se z organické molekuly odštěpuje atom nebo skupina atomů vázaná na jednom uhlíku s atomem (nejčastěji vodíkem) na sousedním uhlíku.

Mezi významné eliminační reakce patří:

  • dehydrogenace,

  • dehydratace,

  • dehydrohalogenace.

 

1.  Dehydrogenace

Při dehydrogenaci dochází k odštěpení molekuly vodíku z molekuly alkanu.

Dehydrogenace se provádí účinkem katalyzátorů, nejčastěji směsí oxidu chromitého a oxidu hlinitého nebo niklu či platiny, za zvýšené teploty (od 500 °C do 1000 °C), přičemž vysoká teplota dehydrogenace způsobuje, že mohou probíhat i vedlejší reakce, jako je např. krakování.

Ačkoli se může zdát, že hydrogenace i dehydrogenace jsou urychlovány týmiž katalyzátory, v praxi se pro hydrogenace i dehydrogenace nepoužívá stejných katalyzátorů.

Při hydrogenacích převládá použití kovových katalyzátorů, pro dehydrogenace převažují katalyzátory na bázi oxidů kovů. Příčina spočívá v tom, že dehydrogenace vyžadují poměrně vysokých teplot, při kterých kovové katalyzátory již ztrácejí svoji aktivitu. Proto je nutné použít katalyzátory odolné vůči tepelné deaktivaci i za cenu nižší účinnosti. Dalším důvodem jsou i problémy se selektivitou. Například velmi účinný a téměř univerzální niklový katalyzátor není možné použít při teplotách potřebných pro dehydrogenace, a to proto, že již při teplotách okolo 3000 °C začíná katalyzovat i nežádoucí štěpení vazeb uhlíkatého řetězce.

Příkladem je dehydrogenace butanu, jejímž produktem je směs but-1-enu a but-2-enu. Když tato reakce probíhá dále, vzniká buta-1,3-dien. Dalším příkladem může být dehydrogenace propanu.

obrazek

 

2.  Dehydrohalogenace

Dehydrohalogenace je eliminační reakce, při které se odštěpuje molekula halogenovodíku z molekuly halogenalkanu. Provádí se působením roztoku hydroxidu draselného v alkoholu. Nejochotněji se odštěpuje jodovodík, následuje bromovodík a chlorovodík.

Při eliminaci halogenovodíku se vodík (proton) vždy odštěpuje z toho atomu uhlíku, který sousedí s uhlíkem nesoucím halogen (který má menší počet atomů vodíku – Zajcevovo pravidlo), přičemž nejsnadněji eliminují halogenovodík terciární alkylhalogenidy, potom sekundární a nejhůře primární alkylhalogenidy.

Příkladem je reakce 2-brombutanu s hydroxidem draselným:

obrazek

 

3.  Dehydratace

Dehydratace je eliminační reakce, při které dochází k odštěpení vody z molekuly alkoholu.

Provádí se účinkem kyselin, jako je kyselina sírová nebo fosforečná, nebo ji lze uskutečnit také za katalytického působení některých oxidů, např. oxidu hlinitého, za vyšších teplot. I tato eliminace se řídí Zajcevovým pravidlem.

Snadnost dehydratace alkoholů přitom opět klesá od terciárních k primárním alkoholům.

Příkladem je reakce kyseliny sírové s ethanolem. Meziproduktem reakce je kyselina ethylsírová, která se poté rozkládá za teploty okolo 170 °C na ethen, a znovu vzniká kyselina sírová:

obrazek

Při eliminaci vody z primárních alkoholů vzniká alken s dvojnou vazbou vždy na prvním uhlíku řetězce, zatímco ze sekundárních nebo terciárních alkoholů se odštěpuje hydroxylová skupina a vodík z toho uhlíku, který má nejmenší počet vodíkových atomů.

obrazek

Zdroje

  • FIKR, Jaroslav a Jaroslav KAHOVEC. Názvosloví organické chemie. Olomouc: Rubico, 2002, ISBN 80-7346-017-3.
  • HONZA, Jaroslav a Aleš MAREČEK. Chemie pro čtyřletá gymnázia 2. díl. Olomouc: Nakladatelství Olomouc, 2005, ISBN 80-7182-141-1.
  • JANECZKOVÁ, Anna a Pavel KLOUDA. Organická chemie. Ostrava: Nakladatelství Pavel Klouda, 1998, ISBN 80-902155-6-4/9802.
  • KOTLÍK, Bohumír a Květoslava RŮŽIČKOVÁ. Chemie v kostce II.. Havlíčkův Brod: Fragment, 1997, ISBN 80-7200-342-9.
  • PACÁK, Josef. Jak porozumět organické chemii. Praha: Karolinum, 1997, ISBN 80-7184-261-3.
  • SVOBODA, Jiří a kol. Organická chemie I. Praha: Vysoká škola chemicko-technologická, 2005, ISBN 80-7080-561-7.

 

Obrázky

 

Pokud není uvedeno jinak, autorem obrázků je Mgr. Michal Bezděk.

Čti také

Eliminace

Eliminace je reakce, při které se ze dvou sousedních uhlíkových atomů v molekule odštěpí atomy nebo skupina atomů, které poskytnou nízkomolekulární produkt, a mezi těmito uhlíkovými atomy vznikne násobná vazba nebo se zvyšuje násobnost vazby.

Průmyslový význam má katalytická dehydrogenace alkanů, alkenů nebo arenů s nasycenými postranními řetězci (např. ethylbenzenu).

 

Katalyzátor

Katalyzátor je látka vstupující do chemické reakce, kterou urychluje (nebo zpomaluje), a přitom z ní vystupuje nezměněná. 

 

Krakování

Krakování je krátkodobé zahřívání uhlovodíků za nepřístupu vzduchu na 400–600 °C. Při vysokých  teplotách  dochází    k odštěpování vodíku,  trhání  uhlíkových řetězců a následné rekombinaci (izomeraci) vzniklých radikálů. Celý proces má tedy radikálový průběh, protože dochází k homolytickému štěpení vazeb C–C a C–H alkanů.

Hlavními produkty krakování jsou tak nižší a rozvětvené nasycené uhlovodíky a alkeny. Tímto způsobem se zpracovávají výševroucí podíly frakční destilace ropy s cílem vyrobit kvalitní benzíny

Procvič si

Napiš rovnice dehydrogenačních reakcí a pojmenuj produkt:

  1. dehydrogenace ethanu
  2. dehydrogenace ethylbenzenu

Osobnosti

Content alexander mikhaylovich zaytsev

Obr. 1: Alexandr Michajlovič Zajcev

Alexandr Michajlovič Zajcev

 

Procvič si

Napiš rovnice dehydrohalogenačních reakcí a pojmenuj produkt:

  1. dehydrobromace 1-bromhexanu
  2. dehydrobromace 3-bromhexanu

Čti také

Primární alkylhalogenid

Z uhlíku nesoucího halogen vychází jediná vazba k jinému uhlíkovému zbytku (alkylu).

 

Sekundární alkylhalogenid

Z uhlíku nesoucího halogen vychází dvě vazby na jiné uhlíkové zbytky (alkyly).

 

 

Terciární alkylhalogenid

Z uhlíku nesoucího halogen vychází tři vazby na jiné uhlíkové zbytky (alkyly).

               

Čti také

Primární alkohol

Na uhlíkovém atomu nesoucím –OH skupinu, má jeden uhlovodíkový zbytek.

               

 

Sekundární alkohol

Na uhlíkovém atomu nesoucím –OH skupinu, má dva uhlovodíkové zbytky.

                 

 

Terciární alkohol

Na uhlíkovém atomu nesoucím –OH skupinu, má tři uhlovodíkové zbytky.

               

Procvič si

Napiš rovnice dehydratačních reakcí a pojmenuj produkt:

  1. dehydratace hexan-1-olu
  2. dehydratace hexan-3-olu
Logolink