Stabilita alkenů

V předchozím videu jsme rozebrali substituci alkenů. To nám nyní pomůže, když se budeme bavit o jejich stabilitě. Obecně lze říct, že více substituované alkeny jsou stabilnější než ty méně substituované. Dvakrát substituovaný alken je stabilnější než jednou substituovaný. A třikrát substituovaný je stabilnější než dvakrát substituovaný. A čtyřikrát substituovaný je z nich nejstabilnější. Nalevo máme jednou substituovaný alken. Je tam jedna alkylovou skupina navázanou na tento uhlík s dvojnou vazbou. Napravo je dvakrát substituovaný alken. Dvakrát substituovaný alken má dvě skupiny a je stabilnější. Pro vysvětlení se musíme vrátit ke stabilitě karbokationtů, na kterou jsme se zaměřili v předchozím videu. Napravo máme sekundární karbokation. Tento kladně nabitý uhlík je navázaný na dvě alkylové skupiny, takže to je sekundární karbokation. Tento kladně nabitý uhlík má sp² hybridizaci. Takže tento uhlík má hybridizaci sp², a proto je jeho uspořádání rovinné. Pojďme zpět k obrázku nalevo, kde je toto uspořádání uhlíku znázorněno. Kladně nabitý sp² hybridizovaný uhlík... Jenom to tam napíšu. ...by měl mít jeden nehybridizovaný "p" orbital. To je to, co mají představovat ta pádla. Toto je nehybridizovaný "p" orbital. Abychom tento kladný náboj na uhlíku stabilizovali, můžeme využít tyto dvě methylové skupiny. Tato a tato druhá methylová skupina poskytnou elektron efektem, kterému se říká hyperkonjugace. Tady je jedna methylová skupina nalevo a všimněte si její orientace. Tato vazba mezi vodíkem a uhlíkem je schopná darovat elektronovou hustotu "p" orbitalu na tomto sp² hybridizovaném uhlíku. Tím stabilizuje karbokation. To samé platí pro tuhle methylovou skupinu. Může darovat nějakou elektronovou hustotu do "p" orbitalu na tomto sp² hybridizovaném uhlíku. Tím stabilizuje kladný náboj a to je efekt nazývaný hyperkonjugace. Tento vodík nemůže nic udělat kvůli danému prostorovému uspořádání. Tato vazba nemá správné uspořádání pro stabilizaci karbokationtu. Alkylové skupiny pomáhají stabilizovat náboj karbokationtu. Podobné je to u alkenů. Tady máme náš alken a tento uhlík je sp² hybridizovaný. Máme tu tyto alkylové skupiny, o kterých víme, že darují elektrony. Také víme, že mohou darovat nějakou hustotu tomuto sp² hybridizovanému uhlíku. sp² hybridizované uhlíky jsou elektronegativnější než sp³ hybridizované. Darování elektronové hustoty může pomoct stabilizovat tento uhlík, který pak stabilizuje celý alken. Kvůli tomu jsou více substituované alkeny stabilnější než ty méně substituované. Pojďme na nějaké příklady. Pojďme seřadit tyto alkeny podle stability a začněme rozdělením dle jejich stupně substituce. Začneme s tímto prvním alkenem. Vidíme dva uhlíky naproti naší dvojné vazbě. Někdy pomůže nakreslit si i vodíky. Když jste to udělali, je jasné, že na tomto uhlíku máme dvě alkylové skupiny. Musí to tedy být dvakrát substituovaný alken. Napíšu to sem. Přesuňme se na prostřední vzorec. Tady jsou dva uhlíky oproti dvojné vazbě. Myslím si, že je zase názornější dokreslit vodíky. Když to uděláte, je jasné, že máte jednu alkylovou skupinu Proto máme monosubstituovaný alken. Podívejme se na ten napravo. Tady jsou dva uhlíky oproti dvojné vazbě a uhlík nalevo by měl jenom jeden vodík. To je jedna, dva, tři alkylové skupiny, takže to je trisubstituovaný alken. Víme, že čím více je alken substituovaný, tím více je stabilní. Takže z těchto tří je nejstabilnější ten trisubstituovaný. Tento je nejvíce stabilní. Na druhém místě by byl disubstituovaný. A nejméně stabilní je ten monosubstituovaný. Tenhle by byl nejméně stabilní a trisubstituovaný nejvíce. Podívejme se ještě na dva izomery. Mluvili jsme o cis-2-butenu a trans-2-butenu. Oba jsou disubstituované alkeny. Ukázalo se, že trans buten je stabilnější než cis. Tento je více stabilní. A můžeme se nad tím zamyslet pomocí zohlednění sterické zábrany. Podíváme-li se na cis-2-buten, máme methylové skupiny tak, že si navzájem překážejí, jelikož jsou na stejné straně vazby. Sterické bránění snižuje stabilitu této molekulu. Takže jsme zvýšili zábranu, čímž jsme snížili stabilitu. V případě trans-2-butenu jsou methylové skupiny na opačných stranách, takže jsou daleko od sebe. To snižuje bránění a to je důvod, proč je trans konfigurace obecně stabilnější.