La Química Orgánica Transparente

Los alquenos

Comparación de parámetros de enlace entre propano y propeno: Energías de enlace (kcal/mol): Coste energético de la rotación de un enlace doble:

La rotación de un doble enlace está impedida porque implica la disrupción del solapamiento lateral de los orbitales p que forman la nube p del doble enlace. Esto tiene un coste enrgético mucho más alto que la rotación de un enlace sencillo.

Los puntos de ebullición y fusión de los alquenos son parecidos a los alcanos correspondientes. La estereoquíca E/Z de los alquenos afecta a sus constantes, sobre todo los puntos de fusión, que dependen de un mejor o peor empaquetamiento cristalino.

Alcano	Formula	p.eb.	p.f.
Etano	CH3CH3	-89º	-183º
Eteno	CH2=CH2	-104º	-169º
Propano	CH3CH2CH3	-42º	-188º
Propeno	CH2=CHCH3	-48º	-185º
Butano	CH3(CH2)2CH3	-1º	-138º
1-Buteno	CH2=CHCH2CH3	-6º	-185º
cis-2-Buteno		4º	-139º
trans-2-Buteno		1º	-105º

Los enlaces C(sp³)-C(sp²) tienen un ligero momento dipolar porque los carbonos oléfinicos son ligeramente más electronegativos que los alifáticos. Esto se debe al mayor caracter s de la hibridación sp² de los alquenos. Pero la polaridad de la molécula depende de la estereoquímica E/Z de la olefina:

cis-2-buteno Momento dipolar neto

trans-2-buteno Momento dipolar nulo

Los alquenos no se pueden catalogar como ácidos pero sus propiedades ácidas son un millón de veces mayores que las de los alcanos:

El mayor desplazamiento del equilibrio de desprotonación del etileno, en comparación con el etano, nos demuestra que el carbanión del etileno es ligeramente más estable que el del etano. Esto tiene que deberse a la mayor electronegatividad de un carbonosp2, que estabiliza la carga negativa.

Los alquenos presentan puntos de fusión y ebullición próximos a los alcanos correspondientes.

Momento dipolar en alquenos.

El carbono sp2 tiene más carácter s que el carbono sp3, los electrones en el orbital s están más próximos al núcleo y son atraídos fuertemente por éste, de modo que un carbono sp2 tiene tendencia a atraer hacia si electrones, lo que genera momentos dipolares.

En alquenos trans los momentos dipolares se restan, llegando a anularse en el caso de que ambos carbonos tengan cadenas iguales.  En los alquenos cis los momentos dipolares se suman dando lugar a un momento dipolar total distinto de cero (molécula polar)

ALQUENOS:

Los alquenos se diferencian con los alcanos en que presentan una doble ligadura a lo largo de la molécula. Esta condición los coloca dentro de los llamados hidrocarburos insaturados junto con los alquinos. Con respecto a su nomenclatura es como la de los alcanos salvo la terminación. En lugar de ano como los alcanos es eno. Al tener una doble ligadura hay dos átomos menos de hidrógeno como veremos en las siguientes estructuras. Por lo tanto, la fórmula general es CnH2n.

Explicaremos a continuación como se forma la doble ligadura entre carbonos.

Anteriormente explicamos la hibridación SP3. Esta vez se produce la hibridación Sp2. El orbital 2s se combina con 2 orbitales p, formando en total 3 orbitales híbridos llamados Sp2. El restante orbital p queda sin combinar. Los 3 orbitales Sp2 se ubican en el mismo plano con un ángulo de 120° de distancia entre ellos.

El orbital p que no participo en la hibridación ocupa un lugar perpendicular al plano que sostiene a los tres orbitales Sp2.

El enlace doble se forma de la siguiente manera:

Uno de los orbitales sp2 de un C se enlaza con otro orbital sp2 del otro C formando un enlacellamado sigma. El otro enlace está constituido por la superposición de los enlaces p que no participaron en la hibridación. Esta unión se denomina Pi (∏).

Así tenemos por ejemplo Eteno, Propeno, Buteno, etc.

Al nombrar Alquenos y Alquinos a la doble o triple ligadura se le adjudica un número que corresponde a la ubicación de dicha ligadura.

Eteno:

CH2  =  CH2

Propeno:

CH2  =  CH2 –CH3

Buteno – 1

CH2  =  CH — CH2 — CH3

Buteno – 2

CH3  —  CH = CH — CH3

Pentino – 2

CH3 — C  ≡  C — CH2 —-CH3

Propiedades Físicas:

Son similares a los alcanos. Los tres primeros miembros son gases, del carbono 4 al carbono 18 líquidos y los demás son sólidos.

Son solubles en solventes orgánicos como el alcohol y el éter. Son levemente más densos que los alcanos correspondientes de igual número de carbonos. Los puntos de fusión y ebullición son más bajos que los alcanos correspondientes. Es interesante mencionar que la distancia entre los átomos de carbonos vecinos en la doble ligadura es más pequeña que entre carbonos vecinos en alcanos. Aquí es de unos 1.34 amstrong y en los alcanos es de 1.50 amstrong.

Propiedades Químicas:

Los alquenos son mucho más reactivos que los Alcanos. Esto se debe a la presencia de la doble ligadura que permite las reacciones de adición. Las reacciones de adición son las que se presentan cuando se rompe la doble ligadura, este evento permite que se adicionen átomos de otras sustancias.

Adición de Hidrógeno:→

En presencia de catalizadores metálicos como níquel, los alquenos reaccionan con el hidrógeno, y originan alcanos.

CH2  =  CH2      +      H2    ——>   CH3  —  CH3     +    31,6 Kcal

Adición de Halógenos

CH2  =  CH2      +      Br2  ——->  CH2Br  —  CH2Br

Dibromo 1-2 Etano

Adición de Hidrácidos:

CH2  =  CH2      +     HBr   ——->    CH3  —   CH2 Br

Monobromo Etano

Cuando estamos en presencia de un alqueno de más de 3 átomos de carbono se aplica la regla de Markownicov para predecir cuál de los dos isómeros tendrá presencia mayoritaria.

H2C = CH — CH3  +  H Cl  →  H3C — CHBr — CH3    monobromo 2 – propano

→  H3C — CH2 — CH2Br  monobromo 1 – propano

Al adicionarse el hidrácido sobre el alqueno, se formara casi totalmente el isómero que resulta de unirse el halógeno al carbono más deficiente en hidrógeno. En este caso se formara más cantidadde monobromo 2 – propano.

Combustión:

Los alquenos también presentan la reacción de combustión, oxidándose con suficiente oxigeno.

C2H4   +   3 O2   —->    2 CO2   +   2 H2O

Etano

Diolefinas:

Algunos Alquenos poseen en su estructura dos enlaces dobles en lugar de uno. Estos compuestos reciben el nombre de Diolefinas o Dienos. Se nombran como los Alcanos, pero cambiando le terminación ano por dieno.

H2C  =  C  =  CH2

Propadieno  – 1,3

H2C  =  CH — CH = CH2

Butdieno – 1,3

La hidrogenación de un alqueno da lugar al alcano correspondiente, por adición de hidrógeno al doble enlace. La energía desprendida depende de la estructura del alqueno y su medida nos da la idea de su estabilidad relativa:

estabilidad relativa: trans-Buteno  >  cis-Buteno  >  1-Buteno

De los tres posibles butenos, el isómero transes el que desprende menos calor de hidrogenación y, por tanto, debe ser el más estable. El 1-buteno es el menos estable porque es al que le corresponde la reacción más exotérmica.

En general se observa que la estabilidad de un alqueno aumenta con la sustitución:

Tetrasustituído  > Trisustituído  > Disustituído  > Mononosustituído  > Etileno

Los isómeros trans son más estables que los correspondientes cis, porque aquéllos tienen menos interacciones estéricas desestabilizantes que éstos.
La eliminación es el método más general de preparación de un alqueno: También pueden obtenerse por reducción parcial de alquinos: El tratamiento de aldehídos o cetonas con iluros de fósforo, conocido como reacción de Wittig, permite la obtención de olefinas: