Organische chemie
Hoofdstuk 3: Alkanen en cycloalkanen
Alkanen
● verbindingen enkel uit C en H = koolwaterstoffen
● alkanen = koolwaterstoffen
○ algemene formule: 𝐶𝑛𝐻2𝑛+2
○ met n = 1, 2, 3,...
● methaan CH4
● methyleen-groep: -CH2-
● alkanen: belangrijkste bron van energie van de mens
● butaan: verschillende manieren om 4 C-atomen aan elkaar te verbinden
○ constitutionele isomeren
● dia 5 goed kennen → namen !!
SP³ hybridisatie
● zie anorganische chemie
Nomenclatuur
● IUPAC
● systematische namen en gebruiksnamen
● verwijderen van een H-atoom van een alkaan → alkyl-groep
○ alkyl-substituent
○ uitgang ‘-aan’ vervangen door ‘-yl’
○ R: gebruikt om alkyl-groep aan te duiden
● propaan: 2 plaatsen waar je H-atoom an verwijderen
○ H-atoom verwijderd van een primair C-atoom, gebonden aan 1 ander
C-atoom → propyl-groep
○ H-atoom verwijderd van een secundair C-atoom, gebonden aan 2 andere
C-atomen → isopropyl-groep
● systematische naam van een alkaan:
1. zoek de langste koolstofketen: hoofdketen
- met eventuele zijgroepen
- naam bepaald door het aantal koolstofatomen
2. elk substituent op de hoofdketen krijgt een nummer en een naam
- plaatsnummering van de zijgroep: zo laag mogelijk
3. verschillende substituenten: voor de naam van de hoofdketen in alfabetische
volgorde geplaatst, telkens met hun nummer
4. substituent komt meerdere keren voor op hoofdketen → alle plaatsnummers
voor de naam gegeven
- aangeduid met di-, tri-, tetra-,...
5. voor vertakte substituenten: alkyl-substituent nummeren bij het koolstofatoom
dat aan de hoofdketen hangt, dat dus nummer 1 krijgt
- In 4-(1-methylethyl)octaan wordt de naam van de substituent tussen
haakjes gegeven; het nummer binnen de haakjes geeft de positie op
1
, de substituent weer, terwijl het nummer buiten de haakjes de positie
op de hoofdketen weergeeft. Als een prefix zoals “di” deel is van de
naam van de vertakking, telt die wel mee bij het alfabetiseren.
Intermoleculaire krachten
● = van der waals-krachten: onderverdeeld in verschillende types
1. ion-dipoolkrachten
2. dipool-dipoolkrachten
→ alkanen: bindingen niet gepolariseerd → neutrale, apolaire verbindingen
3. waterstofbruggen
→ alkanen: geen H-bruggen
4. London dispersiekrachten
→ induceren een dipoolmoment
Eigenschappen
● meer dispersies → toename kookpunt
● meer vertakkingen → afname van het kookpunt
● smeltpunt: hangt af van intermoleculaire krachten EN ‘hoe goed’ de moleculen in het
kristalrooster passen
→ oneven aantal C-atomen: smeltpunt lager
→ even aantal C-atomen: dichter op elkaar, dus sterker interageren → smeltpunt
hoger
● alkanen: apolair → oplosbaar in apolaire solventen DUS NIET IN WATER
● dichtheden van alkanen: nemen toe met toenemende molaire massa
→ daarom drijft olie op water
● kortste vloeibare alkanen: zelf als solvent voor apolaire stoffen (pentaan en hexaan)
● weinig reactief
Structuur
● ethaan: 2 conformationele isomeren of conformeren
○ CH3–CH3
○ kunnen in elkaar worden omgezet door rotatie om de σ-binding
○ geëclipseerde vorm
○ geschrankte vorm
■ voorstellen door Newman-projecties
■ “Kijk langs de C–C binding. Het koolstofatoom vooraan wordt
voorgesteld door een punt waaruit drie lijnen vertrekken, en het
koolstofatoom achteraan door een cirkel waarop drie lijnen staan.”
■
○ geschrankte conformatie: stabieler dan de geëclipseerde
○ → C-H op het ene C-atoom staat pal tov C-H binding op het andere
2
, ○ → de elektronenwolken in die bindingen stoten elkaar af → leidt tot
destabilisatie
○ = sterisch effect
○ vrije rotatie: bij kamertemperatuur
○ → energieverschil: 2.9 kcal / mol
● butaan: CH3CH2–CH2CH3
○ kijken naar de centrale C-C binding
○
○ A, C en E = geëclipseerd
○ D = anti-conformeer
■ meest stabiele vorm
■ laagste energie
○ B, F = gauche-conformeren (=scheef)
Cycloalkenen
● 𝐶𝑛𝐻2𝑛
● alkanen waarbij C-atomen een ring vormen
● voor de naam: voorvoegsel ‘cyclo-’
● meer lijntekeningen gebruikt
○ elk hoekpunt: C-atoom
○ H-atomen niet expliciet schrijven, behalve aan andere atomen
Nomenclatuur
● analoog aan alkanen
structuur
● alle C-atomen: sp³ gehybridiseerd → hoek van 109.5°
○ hierdoor worden sommige ringen gedestabiliseerd door hoekspanning
○
● cyclopropaan: hierdoor heel reactief
● cyclobutaan: plooit lichtjes om het aantal geëclipseerde H-atomen te reduceren
● cyclopentaan: doet hetzelfde : het “opgewipte” koolstofatoom is niet steeds hetzelfde
en de verbuiging van de molecule loopt de hele ring rond (pseudorotatie)
● cyclohexaan: bijna geen hoekspanning → niet-vlakke stoel-conformatie aannemen
● 2 soorten H-atomen
○ op de axiale positie
■ bijna geen sterische effecten
○ op de equatoriale positie
○ door een ring flip: axiaal atoom omgezet in een equatoriaal
3
, ● ring flip gebeurt via de boot-conformatie :
○ bij kamertemperatuur: alle energie verschillen makkelijk overwonnen en de
ene stoel-vorm zet zich continu om in de andere
○ boot: midden tussen 2 stoelvormen
● substituent → beide stoelvormen niet langer equivalent
○ substituent in axiale positie: sterische 1,3-diaxiale interacties die
destabiliserend werken
● bij kamertemperatuur: 95% van de moleculen in de vorm met de methyl-groep in de
equatoriale positie
○ % neemt toe bij grootte van substituent
● equatoriale → meest stabiele
○ ook te zien via newman-projecties
● cyclohexaanring met 2 substituenten: 2 configurationele isomeren, een cis-vorm en
een trans-vorm
○ voor beide isomeren: ring flip analyseren
○ bindingen breken om van cis naar trans te gaan
Polycyclische systemen
● 2 cyclohexaanringen → C-C binding op 2 manieren met elkaar delen
○ cis-koppeling
○ trans-koppeling
● komen voor in steroïden
○ bv cholesterol
DPY19L2P1
● Het membraaneiwit zet in het membraan de apolaire alkylgroepen van de
aminozuren aan de buitenkant van de helix om de interacties met de apolaire
binnenzijde van het membraan zo sterk mogelijk te maken
Hoofdstuk 4: Alkenen
Inleiding
● in fotoreceptorcellen in het oog: bindt eiwit opsine aan een molecule retinal dat een
invallend foton detecteert
● het omklappen van de C-C-binding van cis naar trans → aan het begin van een
signaaltransductiepad
○ continue cyclus
○ 5 cycli doorlopen → beeldpunt
Alkenen
● 𝐶𝑛𝐻2𝑛
● fysische eigenschappen van alkenen = grote lijnen overeen met die van alkanen
○ apolair en onoplosbaar in polaire solventen zoals water
● min 2 C-atomen in een alkeen zijn sp² gehybridiseerd
● geen vrije rotatie om de π-binding
● dus 2 aparte vormen van een alkeen → cis en trans vorm → die weer
configurationele isomeren zijn
4
Hoofdstuk 3: Alkanen en cycloalkanen
Alkanen
● verbindingen enkel uit C en H = koolwaterstoffen
● alkanen = koolwaterstoffen
○ algemene formule: 𝐶𝑛𝐻2𝑛+2
○ met n = 1, 2, 3,...
● methaan CH4
● methyleen-groep: -CH2-
● alkanen: belangrijkste bron van energie van de mens
● butaan: verschillende manieren om 4 C-atomen aan elkaar te verbinden
○ constitutionele isomeren
● dia 5 goed kennen → namen !!
SP³ hybridisatie
● zie anorganische chemie
Nomenclatuur
● IUPAC
● systematische namen en gebruiksnamen
● verwijderen van een H-atoom van een alkaan → alkyl-groep
○ alkyl-substituent
○ uitgang ‘-aan’ vervangen door ‘-yl’
○ R: gebruikt om alkyl-groep aan te duiden
● propaan: 2 plaatsen waar je H-atoom an verwijderen
○ H-atoom verwijderd van een primair C-atoom, gebonden aan 1 ander
C-atoom → propyl-groep
○ H-atoom verwijderd van een secundair C-atoom, gebonden aan 2 andere
C-atomen → isopropyl-groep
● systematische naam van een alkaan:
1. zoek de langste koolstofketen: hoofdketen
- met eventuele zijgroepen
- naam bepaald door het aantal koolstofatomen
2. elk substituent op de hoofdketen krijgt een nummer en een naam
- plaatsnummering van de zijgroep: zo laag mogelijk
3. verschillende substituenten: voor de naam van de hoofdketen in alfabetische
volgorde geplaatst, telkens met hun nummer
4. substituent komt meerdere keren voor op hoofdketen → alle plaatsnummers
voor de naam gegeven
- aangeduid met di-, tri-, tetra-,...
5. voor vertakte substituenten: alkyl-substituent nummeren bij het koolstofatoom
dat aan de hoofdketen hangt, dat dus nummer 1 krijgt
- In 4-(1-methylethyl)octaan wordt de naam van de substituent tussen
haakjes gegeven; het nummer binnen de haakjes geeft de positie op
1
, de substituent weer, terwijl het nummer buiten de haakjes de positie
op de hoofdketen weergeeft. Als een prefix zoals “di” deel is van de
naam van de vertakking, telt die wel mee bij het alfabetiseren.
Intermoleculaire krachten
● = van der waals-krachten: onderverdeeld in verschillende types
1. ion-dipoolkrachten
2. dipool-dipoolkrachten
→ alkanen: bindingen niet gepolariseerd → neutrale, apolaire verbindingen
3. waterstofbruggen
→ alkanen: geen H-bruggen
4. London dispersiekrachten
→ induceren een dipoolmoment
Eigenschappen
● meer dispersies → toename kookpunt
● meer vertakkingen → afname van het kookpunt
● smeltpunt: hangt af van intermoleculaire krachten EN ‘hoe goed’ de moleculen in het
kristalrooster passen
→ oneven aantal C-atomen: smeltpunt lager
→ even aantal C-atomen: dichter op elkaar, dus sterker interageren → smeltpunt
hoger
● alkanen: apolair → oplosbaar in apolaire solventen DUS NIET IN WATER
● dichtheden van alkanen: nemen toe met toenemende molaire massa
→ daarom drijft olie op water
● kortste vloeibare alkanen: zelf als solvent voor apolaire stoffen (pentaan en hexaan)
● weinig reactief
Structuur
● ethaan: 2 conformationele isomeren of conformeren
○ CH3–CH3
○ kunnen in elkaar worden omgezet door rotatie om de σ-binding
○ geëclipseerde vorm
○ geschrankte vorm
■ voorstellen door Newman-projecties
■ “Kijk langs de C–C binding. Het koolstofatoom vooraan wordt
voorgesteld door een punt waaruit drie lijnen vertrekken, en het
koolstofatoom achteraan door een cirkel waarop drie lijnen staan.”
■
○ geschrankte conformatie: stabieler dan de geëclipseerde
○ → C-H op het ene C-atoom staat pal tov C-H binding op het andere
2
, ○ → de elektronenwolken in die bindingen stoten elkaar af → leidt tot
destabilisatie
○ = sterisch effect
○ vrije rotatie: bij kamertemperatuur
○ → energieverschil: 2.9 kcal / mol
● butaan: CH3CH2–CH2CH3
○ kijken naar de centrale C-C binding
○
○ A, C en E = geëclipseerd
○ D = anti-conformeer
■ meest stabiele vorm
■ laagste energie
○ B, F = gauche-conformeren (=scheef)
Cycloalkenen
● 𝐶𝑛𝐻2𝑛
● alkanen waarbij C-atomen een ring vormen
● voor de naam: voorvoegsel ‘cyclo-’
● meer lijntekeningen gebruikt
○ elk hoekpunt: C-atoom
○ H-atomen niet expliciet schrijven, behalve aan andere atomen
Nomenclatuur
● analoog aan alkanen
structuur
● alle C-atomen: sp³ gehybridiseerd → hoek van 109.5°
○ hierdoor worden sommige ringen gedestabiliseerd door hoekspanning
○
● cyclopropaan: hierdoor heel reactief
● cyclobutaan: plooit lichtjes om het aantal geëclipseerde H-atomen te reduceren
● cyclopentaan: doet hetzelfde : het “opgewipte” koolstofatoom is niet steeds hetzelfde
en de verbuiging van de molecule loopt de hele ring rond (pseudorotatie)
● cyclohexaan: bijna geen hoekspanning → niet-vlakke stoel-conformatie aannemen
● 2 soorten H-atomen
○ op de axiale positie
■ bijna geen sterische effecten
○ op de equatoriale positie
○ door een ring flip: axiaal atoom omgezet in een equatoriaal
3
, ● ring flip gebeurt via de boot-conformatie :
○ bij kamertemperatuur: alle energie verschillen makkelijk overwonnen en de
ene stoel-vorm zet zich continu om in de andere
○ boot: midden tussen 2 stoelvormen
● substituent → beide stoelvormen niet langer equivalent
○ substituent in axiale positie: sterische 1,3-diaxiale interacties die
destabiliserend werken
● bij kamertemperatuur: 95% van de moleculen in de vorm met de methyl-groep in de
equatoriale positie
○ % neemt toe bij grootte van substituent
● equatoriale → meest stabiele
○ ook te zien via newman-projecties
● cyclohexaanring met 2 substituenten: 2 configurationele isomeren, een cis-vorm en
een trans-vorm
○ voor beide isomeren: ring flip analyseren
○ bindingen breken om van cis naar trans te gaan
Polycyclische systemen
● 2 cyclohexaanringen → C-C binding op 2 manieren met elkaar delen
○ cis-koppeling
○ trans-koppeling
● komen voor in steroïden
○ bv cholesterol
DPY19L2P1
● Het membraaneiwit zet in het membraan de apolaire alkylgroepen van de
aminozuren aan de buitenkant van de helix om de interacties met de apolaire
binnenzijde van het membraan zo sterk mogelijk te maken
Hoofdstuk 4: Alkenen
Inleiding
● in fotoreceptorcellen in het oog: bindt eiwit opsine aan een molecule retinal dat een
invallend foton detecteert
● het omklappen van de C-C-binding van cis naar trans → aan het begin van een
signaaltransductiepad
○ continue cyclus
○ 5 cycli doorlopen → beeldpunt
Alkenen
● 𝐶𝑛𝐻2𝑛
● fysische eigenschappen van alkenen = grote lijnen overeen met die van alkanen
○ apolair en onoplosbaar in polaire solventen zoals water
● min 2 C-atomen in een alkeen zijn sp² gehybridiseerd
● geen vrije rotatie om de π-binding
● dus 2 aparte vormen van een alkeen → cis en trans vorm → die weer
configurationele isomeren zijn
4
