![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Номенклатура
Простейшим представителем углеводородов ряда этилена является сам этилен, или этен: С2Н4, Н2С=СН2. Названия алкенов по заместительной номенклатуре И ЮПАК образуются путем замещения суффикса -ан в названии предельного углеводорода на -ен, положение двойной связи указывается цифрой, при этом нумерация начинается с того конца цепи, к которому ближе расположена двойная связь: Для низших членов гомологического ряда алкенов более употребимы тривиальные названия – этилен, пропилен, для остальных членов гомологического ряда применяют заместительную номенклатуру. Иногда используют рациональную номенклатуру. По этой номенклатуре углеводород рассматривают как производное этилена, в котором атомы водорода замещены на радикалы. Например: Если в молекуле этилена два атома водорода замещены на радикалы, то алкены рассматривают как симметричные или несимметричные. Название одновалентных радикалов этого ряда углеводородов получают добавлением к названию алкена суффикса -ил, атом углерода со свободной валентностью должен иметь наименьший номер, например: Для некоторых радикалов используются тривиальные названия: Изомерия Для алкенов характерна изомерия углеродного скелета, изомерия положения двойной связи и геометрическая (цис-, транс-) изомерия; Бутен-2 существует в виде двух пространственных изомеров: Если у атомов углерода, связанных двойной связью, имеется три или четыре разных заместителя, используют Е, Z-систему обозначении конфигурации геометрических изомеров. Способы получения 1. Природные источники (нефть, природный газ). 2. Крекинг высших алканов, то есть термическое разложение предельных углеводородов с образованием низкомолекулярных предельных и непредельных соединений. 3. Дегидратация предельных одноатомных спиртое. Алкены легко могут быть получены дегидратацией спиртов. В лабораторных условиях в качестве водоотнимающего средства обычно используют серную или фосфорную кислоту. В промышленности применяют оксид алюминия. Пары пропилового спирта пропускают над катализатором при температуре 300–400 *С Реакция протекает на границе раздела между твердой фазой и газообразной (гетерогенный катализ). Отщетение воды от спирта с разветвленной структурой подчиняется правилу А. Зайцева (1875 г.): приобразовании молекулы воды водород отщепляется от наименее гидрогенизированного атома углерода, находящегося в β -положении по отношению кОН-группе. 4. Отщепление галогеноводородов от галогеналканов. При действии спиртового раствора щелочи на моногалогенопроизводные отщепляется галогеноводород и образуются алкены. 5. Дегалогенирование дигалогеналканов. Вицинальные дигалогеналканы (с атомами галогена у соседних атомов углерода) при нагревании c Zn или Mg в водноспиртовом растворе отщепляют два атома галогена, образуя алкены: 6. Дегидрирование алканов. Это промышленный метод получения алкенов. Реакцию проводят при температуре не выше 600 °С во избежание разрыва С-С связей (крекинг). В качестве катализатора используют мелкораздробленный никель, оксид хрома (III) Сr2O3 и др. Физические свойства Первые представители гомологического ряда алкенов (С2–С4) – это газы, дальше – (C5–С17) жидкости и твердые вешества. С увеличением молекулярной массы увеличивается их температура плавления, температура кипения, удельный вес Алкены с нормальным строением кипят при более высокой температуре, чем их разветвленные изомеры. Температура кипения цис-изомеров выше, чем транс -изомеров, а температура плавления – наоборот. Алкены практически нерастворимы в воде, сами являются хорошими растворителями. Они горят более коптящим пламенем, чем алканы, что объясняется большим процентом содержания углерода. Химические свойства Химические свойства алкенов обусловлены наличием двойной С=С-связи (углерод-углеродной). Двойная связь В свою очередь двойная связь влияет на реакционную способность связей С–Н у соседнего с ней sp3-гибридизированного атома углерода (α -атом) (благодаря σ, π -сопряжению). Атомы водорода приобретают подвижность и способность вступать в реакции замещения (SR). Для алкенов характерны также реакции окисления, восстановления и полимеризации. 1. Гидрогенизация (гидрирование) – присоединение водорода протекает в присутствии катализаторов (тонкоизмельченных Pt, Pd или Ni). 2. Присоединение галогенов (галогенирование). Алкены легко присоединяют хлор и бром, труднее – йод, в результате образуются вицинальные дигалогенопроизводные алканов. Электронодефицитный атом брома забирает пару электронов π -связи на образование σ -связи с атомом углерода, в результате образуется σ -комплекс: σ -Комплекс представляет собой равновесную систему, состоящую из карбкатиона и бромоний-иона. Взаимодействие σ -комплекса с бромид-ионом происходит стерео-селективно, то есть бромид-ион атакует σ -комплекс с противоположной стороны от имеющегося галогена. Такое присоединение называется транс -присоединением. Присоединение происходит по элекгрофильному механизму – АЕ (присоединение электрофильное). Под влиянием π -электронной плотности двойной связи молекула брома поляризуется, при этом образуется π -комплекс: Эта реакция имеет аналитическое значение для качественного и количественного определения соединений, содержащих двойную углерод-углеродную связь. Направление реакции галогенирования может изменяться в зависимости от условий реакции. Так, алкены с галогенирующими реагентами (хлором, N-бромсукцин имидом) в присутствии инициаторов процесса образования свободных радикалов (пероксиды, температура, УФ-свет) вступают в реакцию свободнорадикального замещения. При этом атом водорода у атома углерода в α -положении к двойной связи замещается на галоген. Такое замещение получило название аллильного. Реакция идет через образование аллильных радикалов которые являются более устойчивыми по сравнению с обычными алкильными. 3. Присоединение галогеноводородов (гидрогалогенирование). Алкены вступают в реакцию присоединения со всеми галогеноводородами, В случае этилена или симметричных алкенов образуется один продукт реакции независимо оттого, к какому атому углерода присоединяется водород или галоген: Если галогеноводород присоединяется к несимметричному алкену, то во время реакции могут образоваться два продукта, например: В 1869 г, русский химик В. В. Марковников на основании экспериментальных данных установил закономерность в присоединении галогеноводородов и родственных им соединений к несимметричным алкенам, известную под названием правила Марковникова. Его сущность в следующем: прн взаимодействии галогеноводоров н родственных им соединений с несимметричными алкенами атом водорода присоединяется к более гидрогенизированному атому углерода, т. е. к атому углерода, содержащему большее число атомов водорода. Это эмпирическое правило, а теперь, используя электронные представления, дадим пояснения к нему. Направленность присоединения определяется поляризацией алкена в нереагирующем состоянии. Вследствие + I -эффскта и σ, π -сопряжения со стороны алкильных групп π -электронная плотность двойной связи смещена к более гидрогенизированному атому углерода, что определяет наиболее вероятное место присоединения протона. Кроме того, из двух возможных вариантов присоединения протона преимущественно реализуется тот, при котором в качестве промежуточного продукта присоединения образуется более устойчивый карбкатион: 4. Присоединение воды (гидратация). Гидратация алкенов идет в присутствии минеральных кислот, чаше всего серной, и приводит к образованию спиртов: Механизм реакции следующий: 5. Присоединение гипогалогенных кислот (гипогалогенирование). Гипогалогенные кислоты (HOCl, НОВr, HOI) присоединяются к алкенам по двойной связи с образованием галогенгидринов. Механизм реакции электрофильный: j 6. Озонирование алкенов. При взаимодействии алкенов с озоном образуются перекисные соединения, которые называются озонидами. При обработке цинком в уксусной кислоте они разрушаются с образованием альдегидов или кетонов в зависимости от строения алкена. Сопоставляя продукты окисления, можно судить о наличии и положении двойной связи в этиленовом углеводороде. 7. Окисление раствором калия перманганата (реакция Вагнера, 1888г.) – гидроксилирование. Большое значение имеет реакция окисления алкенов КМnO4, которая известна как реакция Е. Вагнера. При взаимодействии алкенов с разбавленным водным раствором КМnO4 в слабощелочной или нейтральной среде образуются двухатомные спирты (гликоли): Эта реакция является качественной на кратные связи, по обесцвечиванию раствора перманганата калия можно судить о непредельности соединения. 8. Полимеризация алкенов. Полимеризация является важным свойством этиленовых углеводородов. Полимеризация – это образование высокомолекулярных соединений (полимеров) из низкомолекулярных (мономеров) в результате соединения молекул мономера. Группа –(–СН2-СН2–)--это элементарное звено полимера, то есть элементарный состав полимера не отличается от состава мономера. 9. АЛКАДИЕНЫ (ДИЕНОВЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ, ДИОЛЕФИНЫ) Диеновые углеводороды – это углеводороды» содержащие в своей структуре две двойные связи. Общая формула – СnН2n. Простейшим представителем алкадиенов является аллен, или пропадиен Н2С=С=СН2. Названия алкадиенов по заместительной номенклатуре ИЮПАК образуют путем прибавления к корню предельного углеводорода суффикса -диен с указанием положения каждой из двойной связи. Например: Для некоторых алкадиенов сохранились тривиальные названия. В зависимости от взаимного расположения двойных связей алкадиены делятся на три группы. 1. Алкадиены с кумулированными двойными связями – алленовые углеводороды, В алленовых углеводородах двойные связи находятся в положении 1, 2. Представителем является аллен. 2. Алкаднены с изолированными двойными связями. Двойные связи отделены друг от друга двумя и большим числом простых связей.
3. Алкалиены с сопряженными, конъюгяроваиными двойными связями. Двойные связи разделяются одной простой связью. Первым представителем этого ряда является дивинил, или бутадиен-1, 3.
|