Relative Stabilitäten von Alkenen

Die Energie, die freigesetzt wird, wenn ein Alken mit Wasserstoff reagiert, wird als Hydrierungswärme bezeichnet.

Die relative Stabilität von Alkenen wird durch den Vergleich ihrer Hydrierungswärme bestimmt. Je geringer die Hitze der Hydrierung, desto höher ist die Stabilität des Alkens.

Es wurde festgestellt, dass eine Erhöhung der Substitution über die Doppelbindung die Hydrierungswärme verringert, was zeigt, dass das tetrasubstituierte Alken stabiler ist als die tri-, di- und monosubstituierten Alkene.

Der Grund dafür ist, dass die stärker substituierten Alkene ein höheres Verhältnis von sp^{2-sp 3-Bindungen} aufweisen als sp ^{3-sp 3-Bindungen}. Die sp²–sp 3-Bindung ist energieärmer und stärker als die sp³–sp 3-Bindung, da sie einen höheren Beitrag an s-Elektronen hat, die energieärmer sind.

Ein weiterer Faktor, der für die Stabilität substituierter Alkene verantwortlich ist, ist die stabilisierende Wechselwirkung, die als Hyperkonjugation bezeichnet wird, zwischen der delokalisierten Elektronendichte der Pi-Bindung und den Kohlenstoff-Wasserstoff-Sigma-Bindungen an den Substituenten.

Alkylsubstituenten sorgen für eine zusätzliche Hyperkonjugation und führen zu mehr Stabilität. Daher ist 2,3-Dimethyl-2-buten mit vier Substituenten über die Doppelbindung stabiler als Propen, das nur einen Substituenten hat.

Darüber hinaus trägt auch die Stereochemie der Substituenten um die Doppelbindungen zur Stabilität der Alkene bei. trans-Alkene haben typischerweise eine geringere Hydrierungswärme und sind stabiler als die cis-Isomere.

Der Grund liegt in der sterischen Dehnung, die durch die Wechselwirkung zwischen den Substituenten erzeugt wird, die auf der gleichen Seite der Doppelbindung im cis-Isomer vorhanden sind.