Alkenler (Olefinler)

En az bir tane C=C çift bağı içeren hidrokarbonlara alkenler veya olefinler denir. Alkenler doymamış yapıda hidrokarbonlar olup, katalizörler eşliğinde hidrojenle reaksiyon vererek alkan’lara dönüşürler. Yalnızca bir tane C=C çift bağı bulunduran alken’lerin genel formülü CnH2n şeklindedir.

Alkenler

Alkenlerde çift bağ karbonlarının melezleşme şekli sp2 dir.

sp2-Melezleşmesi (Hibritleşmesi)

•Carbon atomunun değerlik kabuğundaki bir tane s ve iki tane p atomik orbitali, kendi aralarında örtüşerek, atomik orbitallerin özelliklerini belli oranlarda yansıtan üç tane özdeş sp2 melez (hibrit) orbital meydana getirirler.

sp2-Melezleşmesi

sp2-Melez orbitalleri bir eşkenar üçgenin köşelerine doğru yönelip, aynı düzlem üzerinde bulunurlar.
sp2-Melez orbitalleri arasında 120o lik açı vardır.
Melezleşmeye katılmayan p-atomik orbitali, sp2-melez orbitallerinin oluşturduğu düzleme dik bir şekilde bulunur.
Örnek: Eten’in yapısının melezleşme ile açıklanması

Eten’in Melez Orbitalleri

Eten molekülünde karbon atomlarının sp2 melez orbitalleri, kendi aralarında örtüşerek C-C s-bağını, yada hidrojen atomlarına ait s-atomik orbitalleri ile örtüşerek C-H s-bağlarını oluştururlar.

Eten’in s- ve p-Bağları

sp2-Melez orbitallerinin oluşturduğu düzleme dik ve eksenleri paralel olan p-atomik orbitalleri yandan etkileşerek p-bağını meydana getirir.

Alkenlerin Adlandırılması

Bazı alkenlerin yaygın adları vardır. Bu adlar, sistematik adlardan (IUPAC) daha çok kullanılır.
Alken’lerin IUPAC-sistemine göre adlandırılıması, alkan’ların adlandırma sistemine benzemektedir.
Alkanların adlandırılmasında geçerli olan kurallar, alkenlerin adlandırılmasında çoğunlukla modifiye edilir.
Düz zincirli alkenler adlandırılırken, yapıdaki karbon sayısına karşılık gelen düz zincirli alkanın adının sonundaki –an eki kaldırılıp, yerine –en soneki getirilir.
Dört yada daha fazla sayıda karbonu olan düz zincirli alkenlerde çift bağın yeri belirtilmeli.
Bunun için, çift bağ karbonlarına en yakın uçtan başlanarak tüm karbonlar numaralanır.
Çift bağın ilk karbonunun numarası çift bağın yerini belirtmek için kullanılır.
Bir alken molekülünde iki yada daha fazla sayıda çift bağ olması durumunda, her çift bağın yeri ayrı ayrı belirtilir.
Çift bağların sayısını belirtmek üzere; -di, -tri, -tetra gibi ekler kullanılır.
Dallanmış yapıdaki alkenler adlandırılırken çift bağı taşıyan en uzun zincir ana zincir olarak belirlenir.
Diğer işlemler, alkanlarda olduğu gibi yapılır.

Alkenil Grupları

Alkanlarda olduğu gibi, bir alkenden bir hidrojen çıkarıldığında alkenil grubu elde edilir.
Başlıca iki alkenil grubu vardır.

Alkenlerde Geometrik İzomeri

Sikloalkanlar’da olduğu gibi alkenlerde de geometrik izomeri (cis-trans) mümkündür.
Daha öncede ifade edildiği gibi, alkenler çift bağ çevresinde düzlemsel bir geometriye sahiptirler.
Alkenlerde çift bağ çevresinde bağlı atom yada gruplar serbestçe dönemezler.
Bu durum, alkenlerde geometrik izomerlerin oluşumuna yol açar.
Bir alkende geometrik izomerinin olması için:
Çift bağ karbonlarına bağlı atom yada grupların farklı olması,
Her iki çift bağ karbonuna bağlı en az iki atom yada grubun aynı olması gerekir.
Çift bağ karbonlarına bağlı özdeş atom yada gruplar, çift bağ düzleminin aynı tarafında ise geometrik izomer cis, değilse geometrik izomer trans’dır.
Geometrik izomerler, farklı bileşikler olup tüm fiziksel özellikleri farklıdır.
Soru: C5H10 molekül formülüne sahip bütün alken izomerlerinin yapı formüllerini ve IUPAC-adlarını yazınız.
Hangi izomer yada izomerlerde geometrik izomerlerin (cis-trans) mümkün olduğunu belirtiniz ve adlarını yazınız.

Siklo (Halkalı) Alkenler

Alkenler de alkanlarda olduğu gibi, halkalı yapıda olabilirler.
Halkalı alkenlere sikloalkenler denir.
Sikloalkenler adlandırılırken, halkadaki karbon sayısına karşılık gelen sikloalkanın adının sonundaki –an eki kaldırılıp yerine –en soneki getirilir.
Halkada, birden fazla çift bağ olması durumunda, çift bağların yerleri belirtilmeli.
Çift bağ karbonlarından birinden başlayıp, diğerlerine en küçük rakamlar gelecek şekilde kalka karbonları numaralanır.
Çift bağların sayısı, -di, -tri, -tetra gibi ekler kullanılarak belirtilir.
Halkalı alkenlerde, halka karbonlarına, halojenler yada alkil grupları bağlı olabilir.
Bu durumda, numaralamaya, çift bağ karbonlarından birinden başlanır ve dallanmış gruplara küçük numaralar verilmesine dikkat edilir.

Alkenlerin Elde Edilmeleri

Alkenleri elde etmenin çeşitli yolları vardır. Bu dersin kapsamı içerisinde, sadece iki yöntem tartışılacaktır.
Alkollerden Su Çıkarılması ile Alkoller, mineral asitleri (genellikle H2SO4) varlığında ısıtıldıklarında, dehidrasyona uğrayarak alkenlere dönüşürler.
Bu reaksiyonda kullanılan asit, su çıkışını (yani dehidrasyonu) katalizler.
1-Alkollerden su eliminasyonu ile,
Genel reaksiyon denklemi:
2-Alkil Halojenürlerden Hidrojen Halojenür (HX) Çıkarılması İle,
Alkil halojenürler, yüksek sıcaklıkta KOH gibi kuvvetli bir baz ile etkileştiklerinde, dehidrohalojenasyona (HX ayrılması) uğrayarak alkenlere dönüşürler.
3-Alkinlerin Kontrollü Hidrojenasyonu ile,
Alkinlerin metal katalize hidrojenasyonu ile trans ve cis alkenler elde edilirler. Metal olarak Ni, Pt, Pd,..kullanılır.

Alkinlerin Hidrojenasyonu

Alkenlerin Reaksiyonları

Karbon-karbon çift bağı (C=C) alkenlerin işlevsel grubu olup, alkenlerle ilgili tepkimeler çift bağ üzerinden gerçekleşir.
Alkenlerin başlıca iki tip tepkimesi vardır.
a) Katılma tepkimesi
b) Yükseltgenme tepkimesi

a) Alkenlerin Katılma Tepkimeleri

Katılma tepkimelerinde, alkenin çift bağ (C=C) karbonlarına A-A şeklinde simetrik yada A-B şeklinde simetrik olmayan bir molekül (katılan) katılır.
Hidrojen (H2) ve halojenler (X2) aynı (özdeş) atomlardan oluşmuş olup, A-A şeklinde simetrik katılanlardır.
Hidrojen halojenürler (HX), su (H2O) ve hipohalojenür asitleri (HOX) ise A-B şeklinde simetrik olmayan bileşikler (katılanlar)olup, alkenlerin çift bağ karbonlarına katılırlar.
Katılma esnasında, p-bağı kırılır, yerine iki tane s-bağı oluşur.
Oluşan s-bağlarından birine katılanın bir tarafı, diğerine de katılanın diğer tarafı bağlanır.

1) Hidrojen Katılması:

Alkenler, soy metaller (Ni, Pd ve Pt) katalizörlüğünde hidrojen (H2) katarak, alkan’lara dönüşürler.

2) Halojen (X2) Katılması

Halojenler A-A şeklinde simetrik katılanlar olup, alkenlerin çift bağ karbonlarına katılarak visinal (vis-) dihalojenürleri oluştururlar.
Halojen katılması, katalizör gerektirmeyip tepkime çoğunlukla karbon tetraklorür (CCl4) çözücüsü içerisinde yapılır.

3) Hidrojen Halojenür (HX) Katılması

Hidrojen halojenürler (HX), simetrik olmayan katılanlar olup, alkenlerin çift bağ karbonlarına katılıp alkil halojenürleri oluştururlar.
Simetrik olmayan alkenlere, hidrojen halojenürlerin (HX) katılması “Markovnikov Kuralına” göre olur.

Markovnikov Kuralı: Simetrik olmayan alkenlere, simetrik olmayan bileşikler katılırken, katılanın pozitif kısmı hidrojeni çok olan çift bağ karbonuna bağlanır.
HX-katılmasına örnekler

4) Su (H2O) Katılması

Su (H-OH), simetrik bir katılan olmayıp alkenlere, “Markovnikov Kuralına” uygun olarak katılır.
Alkenlere su katılması, mineral asitler (çoğunlukla H2SO4) katalizörlüğünde gerçekleşir ve katılma alkollerin oluşumu ile sonuçlanır.

5) Hipohalojenür Asitlerinin (HOX) Katılması

Hipohalojenür asitleri de (HOCl, HOBr, HOI) simetrik bileşikler olmayıp, simetrik olmayan alkenlere “Markovnikov Kuralına” göre katılır.
Hipohalojenür asitlerinin pozitif kısmı halojen atomudur.
Genel reaksiyon denklemi

b) Alkenlerin Yükseltgenme Tepkimeleri

Alkenler soğukta (0-5 oC) ve bazik ortamda, seyreltik KMnO4 ile etkileştiklerinde 1,2-dioller (glikoller) oluşur.
Şayet alkenler, asidik ortamda derişik KMnO4 ile sıcakta etkileştirilirse, C=C çift bağ parçalanır ve alkenin yapısına bağlı olarak; karboksilli asitler, ketonlar ve CO2 gibi çeşitli yükseltgenme ürünleri oluşur.

Soru: Aşağıda yapı formülleri verilen bileşikler; a) soğukta bazik ortamda seyreltik KMnO4 ile, b) sıcakta asidik ortamda derişik KMnO4 ile etkileştiklerinde, oluşacak ürünlerin yapı formüllerini yazınız.

…