Alqueno

 Los alquenos son hidrocarburos que tienen doble enlace carbono-carbono en su molécula, y por eso son denominados insaturados. La fórmula general es C_nH_2n. Se puede decir que un alqueno no es más que un alcano que ha perdido un hidrógeno produciendo como resultado un enlace doble entre dos carbonos.

Al igual que ocurre con otros compuestos orgánicos, algunos alquenos se conocen todavía por sus nombres no sistemáticos, en cuyo caso se sustituye la terminación -eno sistemática por -ileno, como es el caso del eteno que en ocasiones se llama etileno, o propeno por propileno. Los alquenos cíclicos reciben el nombre de cicloalquenos. Ver también la Producción de Olefinas a nivel industrial.

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Nomenclatura

1. El Sufijo correspondiente al enlace doble es eno y sustituye a ano cuando se da el alcano correspondiente.

2. El sufijo correspondiente al enlace triple es ino y sustituye a ano cuando se da el alcano correspondiente.

3. Se escoge la cadena carbonada más larga que contenga la función doble ligadura.

4. Las posiciones de los enlaces con numero menor de carbono las

forma el doble enlace.

5. Las posiciones se separan del nombre con un guión y entre sí con comas.

Estructura electrónica: el enlace;

El doble enlace utilizaremos como ejemplo el eteno. El doble enlace tiene dos componentes: el σ y el π. Los dos átomos de carbono que comparten el enlace tienen una hibridación sp², hibridación resultante de la mezcla de un orbital 2s y dos orbitales 2p, lo cual conduce a la formación de tres orbitales sp² de geometría trigonal plana. Al combinarse estos orbitales sp² los electrones compartidos forman un enlace σ, situado entre ambos carbonos.

En la primera figura puede observarse el radical metilo, con un orbital sp² que enlaza a un átomo de hidrógeno al carbono. En la segunda figura se aprecia la formación del enlace π (línea de puntos); que se forma mediante el solapamiento de los dos orbitales 2p perpendiculares al plano de la molécula. En este tipo de enlace los electrones están deslocalizados alrededor de los carbonos, por encima y por debajo del plano molecular.

Energía de enlace

Energéticamente, el doble enlace se forma mediante la edición de dos tipos de enlace, el σ y el π. La energía de dichos enlaces se obtiene a partir del cálculo del solapamiento de los dos orbitales constituyentes, y en este caso el solapamiento de los orbitales sp² es mucho mayor que los orbitales p (el primero crea el enlace σ y el segundo el π) y por tanto la componente σ es bastante más energética que la π. La razón de ello es que la densidad de los electrones en el enlace π están más alejados del núcleo del átomo. Sin embargo, a pesar de que el enlace π es más débil que el σ, la combinación de ambos hace que un doble enlace sea más fuerte que un enlace simple.

El que el doble enlace sea rígido (en contraposición al enlace simple, formado por un solo enlace σ, que puede rotar libremente a lo largo de su eje) se debe a la presencia de los orbitales π, así, si para que exista una rotación, es necesario romper los enlaces π y volver a formarlos. La energía necesaria para romper estos enlaces no es demasiado elevada, del orden de los 65 kcal·mol^-1, lo cual corresponde a temperaturas de entre 400 y 500ºC. Esto significa que por debajo de estas temperaturas los dobles enlaces permanecen rígidos y, por lo tanto, la molécula es configuracionalmente estable, pero por encima el enlace π puede romperse y volverse a formar y aparece una rotación libre.

Síntesis

Los alquenos se pueden sintetizar de una de cuatro reacciones:

Deshidrohalogenación

CH₃CH₂Br + KOH → CH₂=CH₂ + H₂O + KBr

Deshidratación

La eliminación de agua a partir de alcoholes, por ejemplo:

CH₃CH₂OH + H₂SO₄ → CH₃CH₂OSO₃H + H₂O → H₂C=CH₂ + H₂SO₄ + H₂O

También por la reacción de Chugaev y la reacción de Grieco.

Deshalogenación

BrCH₂CH₂Br + Zn → CH₂=CH₂ + ZnBr₂

Pirólisis (con calor)

CH₃(CH₂)₄ → CH₂=CH₂ + CH₃CH₂CH₂CH₃

Propiedades físicas

La presencia del doble enlace modifica ligeramente las propiedades físicas de los alquenos frente a los alcanos. De ellas, la temperatura de ebullición es la que menos se modifica. La presencia del doble enlace se nota más en aspectos como la polaridad y la acidez.

Polaridad

Dependiendo de la estructura, puede aparecer un momento dipolar débil. El enlace alquilo-alquenilo está polarizado en la dirección del átomo con orbital sp², ya que la componente s de un orbital sp² es mayor que en un sp³ (esto podría interpretarse como la proporción de s a p en la molécula, siendo 1:2 en sp² y 1:3 en sp³, aunque dicha idea es simplemente intuitiva). Esto es debido a que los electrones situados en orbitales híbridos con mayor componente s están más ligados al núcleo que los p, por tanto el orbital sp² es ligeramente atrayente de electrones y aparece una polarización neta hacia él. Una vez que tenemos polaridad en el enlace neta, la geometría de la molécula debe permitir que aparezca un momento dipolar neto en la molécula, como se aprecia en la figura inferior.

'La primera molécula' es cis y tenemos un momento dipolar neto, pero la segunda trans , pese a tener dos enlaces ligeramente polarizados el momento dipolar neto es nulo al anularse ambos momentos dipolares.

Acidez

El carbono alquenílico tiene mayor acidez frente a los alcanos, debido también a la polaridad del enlace. Así, el etano (alcano) tiene un pK_a de 50 (ó un K_a de 10^-50) frente al pK_a = 44 del eteno. Este hecho se explica fácilmente considerando que, al desprenderse un protón de la molécula, queda una carga negativa remanente que en el caso del eteno se deslocaliza más fácilmente en el enlace π y σ que en el enlace σ simple que existe en un alcano. De todas formas, su acidez es mucho menor que la de los alcoholes o los ácidos carboxílicos.

Reacciones

Los alquenos son más reactivos que los alcanos y pueden participar en diversas reacciones, entre las más comunes están:

1. Hidroalogenación: se refiere a la reacción con halógenos hidrogenados formando alcanos halogenados del modo CH₃CH₂=CH₂ + HX → CH₃CHXCH₃. Por ejemplo, halogenación con el ácido HBr:

Estas reacciones deben seguir la Regla de Markownikoff de enlaces dobles.

1. Hidrogenación: se refiere a la hidrogenación catalítica (usando Pt, Pd, o Ni) formando alcanos del modo CH₂=CH₂ + H₂ → CH₃CH₃.
2. Halogenación: se refiere a la reacción con halógenos (representados por la X) del modo CH₂=CH₂ + X₂ → XCH₂CH₂X. Por ejemplo, halogenación con bromo:

1. Polimerización: una de las reacciones en el mundo de las industrias formando polímeros del modo CH₂=CH₂ → polímero (polietileno en este caso).

Véase también

• Alcano
• Alquino
• Química orgánica
• Hidrocarburo alifático

Enlaces externos

Grupo de Síntesis Orgánica de la Universidad Jaume I