miniaturadeimagen|derecha|120px|El alqueno más simple de todos es el eteno. Los alquenos son hidrocarburos insaturados que tienen doble enlace carbono-carbono en su molécula. Se puede decir que un alqueno es un alcano que ha perdido dos átomos de hidrógeno produciendo como resultado un enlace doble entre dos carbonos. Los alquenos cíclicos reciben el nombre de cicloalquenos.
Antiguamente se los denominaba como olefinas dadas las propiedades que presentaban sus representantes más simples, principalmente el eteno, para reaccionar con halógenos y producir óleos.
La Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) recomendó usar el nombre "alqueno" sólo para hidrocarburos acíclicos con un solo doble enlace; alcadieno, alcatrieno, etc., o polieno para los hidrocarburos acíclicos con dos o más dobles enlaces; cicloalqueno, cicloalcadieno, etc. para los cíclico; y "olefina" para la clase general -cíclica o acíclica, con uno o más dobles enlaces.
Los alquenos acíclicos, con un solo doble enlace y ningún otro grupo funcional (también conocidos como mono-enos) forman una serie homóloga de hidrocarburos con la fórmula general con n igual o superior a 2 (es decir, dos hidrógenos menos que el alcano correspondiente). Cuando n es cuatro o más, son posibles isómeros, que se distinguen por la posición y conformación del doble enlace.
Los alquenos son compuestos generalmente incoloros no polares, algo similares a los alcanos pero más reactivos. Los primeros miembros de la serie son gases o líquidos a temperatura ambiente. El alqueno más simple, el etileno () (o "eteno" en la nomenclatura IUPAC) es el compuesto orgánico producido a mayor escala industrialmente.
Los compuestos aromáticos suelen dibujarse como alquenos cíclicos, sin embargo, su estructura y propiedades son lo suficientemente distintas como para no clasificarlos como alquenos u olefinas. Los hidrocarburos con dos dobles enlaces superpuestos () se denominan alenos (el compuesto más simple de este tipo se denomina a su vez propadieno) y los que tienen tres o más enlaces superpuestos (, , etc.) se denominan cumulenos. Ya que los alquenos son un sinnúmero de propiedades
Fórmula La fórmula general de un alqueno de cadena abierta con un solo doble enlace es CnH2n. Por cada doble enlace adicional habrá dos átomos de hidrógeno menos de los indicados en esta fórmula.
Nombres tradicionales 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.
Nomenclatura sistemática (IUPAC)
1. Nombrar al hidrocarburo principal: Se ha de encontrar la cadena carbonada más larga que contenga el enlace doble, no necesariamente la de mayor tamaño, colocando los localizadores que tengan el menor número en los enlaces dobles, numerando los átomos de carbono en la cadena comenzando en el extremo más cercano al enlace doble. NOTA: Si al enumerar de izquierda a derecha como de derecha a izquierda, los localizadores de las insaturaciones son iguales, se busca que los dobles enlaces tenga menor posición o localizador más bajo.
2. Si la cadena principal tiene sustituyentes iguales en el mismo átomo de carbono separando por comas los números localizadores que se repiten en el átomo, estos se separan por un guion de los prefijos: di, tri, tetra, etc. Respectivamente al número de veces que se repita el sustituyente.
3. Los sustituyentes se escriben de acuerdo con el orden alfabético con su respectivo localizador químico.
4. Si en la cadena principal existen varios sustituyentes ramificados iguales se coloca el número localizador en la cadena principal separando por un guion, y se escribe el prefijo correspondiente al número de veces que se repita con los prefijos: bis, tris, tetraquis, pentaquis, etc. Seguido de un paréntesis dentro del cual se nombra al sustituyente complejo con la terminación -IL.
5. Realizado todo lo anterior con relación a los sustituyentes, se coloca el número de localizador del doble enlace en la cadena principal separada de un guion, seguido del nombre de acuerdo con el número de átomos de carbono reemplazando la terminación -ano por el sufijo -eno.
6. Si se presentan más de un enlace doble, se nombra indicando la posición de cada uno de los dobles enlaces con su respectivo número localizador, se escribe la raíz del nombre del alqueno del cual proviene, seguido de un prefijo de cantidad: di, tri, tetra, etc. y utilizando el sufijo -eno. Ej:-dieno, -trieno y así sucesivamente.
7. De estar el alqueno fuera de la cadena principal, este se nombra como sustituyente con la terminación “-enilo", contando al carbono unido a la cadena principal como el carbono número 1.
Fórmula Recomendaciones IUPAC-1979 Recomendaciones IUPAC-1993Apuntes de formulación orgánica . Grupo Lentiscal.Introducción a la nomenclatura IUPAC de compuestos orgánicos. Eugenio Alvarado. Universidad de Costa Rica. localizador - prefijo de número átomos C (acabado en -eno) prefijo de número átomos C - localizador -eno CH3-CH2-CH=CH2 1-buteno but-1-eno
<table class="wikitable">
Fórmula Recomendaciones IUPAC-1979 Recomendaciones IUPAC-1993
localizador - prefijo de número átomos C (acabado en -eno) prefijo de número átomos C - localizador -eno
miniaturadeimagen|1-penteno 1-penteno
pent-1-eno
miniaturadeimagen|ciclohex-1-eno numerado 1-ciclohexeno ciclohex-1-eno
miniaturadeimagen|but-2-eno 2-buteno but-2-eno
miniaturadeimagen|hept-3-eno 3-hepteno hept-3-eno
miniaturadeimagen|buta-1,3-dieno 1,3-butadieno buta-1,3-dieno
miniaturadeimagen|octa-1,3,6-trieno 1,3,6-octatrieno octa-1,3,6-trieno
miniaturadeimagen|cicloocta-1,3,5,7-tetraeno 1,3,5,7-ciclooctatetraeno cicloocta-1,3,5,7-tetraeno
<tr> miniaturadeimagen|3-metil -but-1-eno <td>3-<span style="color: rgb(0, 102, 0);">metil</span>-1-buteno</td> <td>3-<span style="color: rgb(0, 102, 0);">metil</span> -but-1-eno</td>
</tr>
</table>
Isomería estructural Los alquenos que tienen cuatro o más átomos de carbono pueden formar diversos isómeros estructurales. La mayoría de los alquenos son también isómeros de cicloalcanos. Los isómeros estructurales de alquenos acíclicos con un solo doble enlace son los siguientes:
: Sólo etileno. : propileno solamente : 3 isómeros: 1-buteno, 2-buteno, e isobutileno. : 5 isómeros: 1-penteno, 2-penteno, 2-metil-1-buteno, 3-metil-1-buteno, 2-metil-2-buteno. : 13 isómeros: 1-hexeno, 2-hexeno, 3-hexeno, 2-metil-1-penteno, 3-metil-1-penteno, 4-metil-1-penteno, 2-metil-2-penteno, 3-metil-2-penteno, 4-metil-2-penteno, 2,3-dimetil-1-buteno, 3,3-dimetil-1-buteno, 2,3-dimetil-2-buteno, 2-etil-1-buteno.
Muchas de estas moléculas presentan cis-trans. También puede haber átomos de carbono chiral, especialmente en las moléculas más grandes (de ). El número de isómeros potenciales aumenta rápidamente con átomos de carbono adicionales.
Estructura electrónica del enlace doble C=C
Utilizaremos el eteno como ejemplo de compuesto con doble enlace C=C. El doble enlace tiene dos componentes: el enlace tipo σ y el enlace tipo 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.
Archivo:orbitales_pi_alquenos_a.png Archivo:orbitales_pi_alquenos_b.png
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. Estructura y enlace Unión 200px|thumb|Etileno (ethene), mostrando el enlace pi en verde Un doble enlace carbono-carbono está formado por un enlace sigma y un enlace pi. Este doble enlace es más fuerte que un enlace covalente sencillo (611 kJ/mol para C=C frente a 347 kJ/mol para C-C), pero no el doble de fuerte. Los dobles enlaces son más cortos que los enlaces simples, con una longitud de enlace media de 1,33 Å (133 pm) frente a 1,53 Å para un enlace simple C-C típico.Smith, Michael B.; March, Jerry (2007), Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure (6th ed.), New York: Wiley-Interscience, p. 23, ISBN 978-0-471-72091-1
Cada átomo de carbono del doble enlace utiliza sus tres sp2 orbitales híbridos para formar enlaces sigma con tres átomos (el otro átomo de carbono y dos átomos de hidrógeno). Los orbitales atómicos 2p no hibridados, que se encuentran perpendiculares al plano creado por los ejes de los tres orbitales híbridos sp², se combinan para formar el enlace pi. Este enlace se encuentra fuera del eje principal C-C, con la mitad del enlace en un lado de la molécula y la otra mitad en el otro. Con una fuerza de 65 kcal/mol, el enlace pi es significativamente más débil que el enlace sigma.
La rotación alrededor del doble enlace carbono-carbono está restringida porque romper la alineación de los orbitales ps de los dos átomos de carbono supone un coste energético. En consecuencia, los isómeros cis o trans se interconvierten tan lentamente que pueden manipularse libremente en condiciones ambientales sin isomerización. Los alquenos más complejos pueden nombrarse con la notación E-Z para moléculas con tres o cuatro sustituyentes (grupos laterales) diferentes. Por ejemplo, de los isómeros del buteno, los dos grupos metilo del (Z)-but-2-eno (también conocido como cis-2-buteno) aparecen en el mismo lado del doble enlace, y en el (E)-but-2-eno (también conocido como trans-2-buteno) los grupos metilo aparecen en lados opuestos. Estos dos isómeros del buteno tienen propiedades distintas. Forma Tal y como predice el modelo VSEPR de repulsión de pares de electrones, la geometría molecular de los alquenos incluye ángulos de enlace alrededor de cada átomo de carbono en un doble enlace de unos 120°. El ángulo puede variar debido a la tensión estérica introducida por interacciones no enlazantes entre grupos funcionaless unidos a los átomos de carbono del doble enlace. Por ejemplo, el ángulo de enlace C-C-C en el propileno es de 123,9°.
Para los alquenos puenteados, la regla de Bredt establece que un doble enlace no puede producirse en la cabeza de puente de un sistema de anillos puenteados a menos que los anillos sean lo suficientemente grandes. Siguiendo a Fawcett y definiendo S como el número total de átomos sin cabeza de puente en los anillos, los sistemas bicíclicos requieren S ≥ 7 para la estabilidad y los sistemas tricíclicos requieren S ≥ 11.
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.
Síntesis