アルケンは有機化学における炭化水素の基本グループであり、少なくとも 1 つの炭素-炭素二重結合 ( \(C=C\) ) が存在することが特徴です。この二重結合は、アルケンの化学反応性と物理的特性の多くを定義します。アルケンは不飽和化合物であり、飽和炭化水素であるアルカンと比較して水素原子の数が少なくなっています。
アルケンでは、 \(C=C\)二重結合は 1 つのシグマ ( \(\sigma\) ) 結合と 1 つのパイ ( \(\pi\) ) 結合で構成されます。 \(\sigma\)結合は軌道の正面からの重なりによって形成され、 \(\pi\)結合は\(p\)軌道の横並びの重なりによって形成されます。この二重結合は回転を制限するため、一部のアルケンでは異性体 (シス-トランス異性) が発生する可能性があります。
アルケンの一般式は\(C_nH_{2n}\)であり、アルカン ( \(C_nH_{2n+2}\) ) よりも水素原子が 2 個少ないことを示しています。
アルケンはアルカンと同じ基本名で命名されますが、二重結合が存在することを示すために「-ene」接尾辞が付きます。二重結合の位置は、名前の前に付けられた数字で指定されます。たとえば、プロペン ( \(C_3H_6\) ) は、最初の炭素原子と 2 番目の炭素原子の間に二重結合があります。
アルケンは一般に非極性分子であり、アルカンと同様の物理的特性を持っています。アルケンは水には溶けませんが、有機溶媒には溶けます。アルケンの沸点と融点は分子量とともに増加しますが、ファンデルワールス力が小さいため、対応するアルカンよりも低くなります。
アルケンの二重結合は、アルケンの最も重要な反応が起こる場所です。二重結合は電子が豊富な領域であるため、求電子剤による攻撃を受けやすく、また電子の供給源であるため、求核剤との反応に参加できます。アルケンの主な反応には次のものがあります。
二重結合の周りの回転が制限されているため、アルケンはシス-トランス異性（または幾何異性）を示すことがあります。このタイプの異性は、二重結合の両方の炭素に 2 つの異なる基が結合している場合に発生します。シス異性体は置換基が二重結合の同じ側にあり、トランス異性体は置換基が反対側にあります。この異性は、化合物の物理的および化学的特性に大きく影響します。
アルケンはさまざまな分野で重要な役割を果たします。
一般的なアルケンには以下のものがあります。
アルケンの反応性を示す一般的な実験の 1 つに、アルケンに臭素水を加えるというものがあります。この実験では、臭素水 (茶色) がアルケンと反応すると色が消え、アルケンが二重結合に付加されて無色のジハロアルカン化合物が形成されたことがわかります。これは、有機化合物の不飽和度の定性テストです。
アルケンは、少なくとも 1 つの炭素-炭素二重結合が存在することを特徴とする有機化合物の基本クラスです。この二重結合は、アルケンのユニークな化学反応性と物理的特性の原因です。付加反応により、さまざまな生成物を形成できるため、アルケンは工業化学プロセス、農業、医薬品で重要な役割を果たします。臭素水テストなどの実験技術により、アルケンは特徴的な反応性によりすぐに特定できます。アルケンとその反応を理解することは有機化学の基礎となり、材料科学から生化学までさまざまな分野の進歩に不可欠な洞察を提供します。
