- pedportal.net

Непредельные углеводороды . Алкены.
Общая формула
CnH2n
Алкены, или олефины (от лат. olefiant - масло — старое название, но широко
используемое в химической литературе. Поводом к такому названию послужил
хлористый этилен, полученный в XVIII столетии, — жидкое маслянист вещество.) —
алифатические непредельные углеводороды, в молекулах которых между углеродными
атомами имеется одна двойная связь.
Алкены содержат в своей молекуле меньшее число водородных атомов, чем
соответствующие им алканы (с тем же числом углеродных атомов), поэтому такие
углеводороды называют непредельными или ненасыщенными.
Этилен.Этен.
Н2С=СН2
молекула плоская , валентный угол 1200
II валентное состояние
1.SP2- гибридизация
2. π , ϭ –связь 3.валентный угол=1200
4.Есвязи (С=С)=620 кДж
Есвязи (С-С)=620-350=270 кДж
5.межъядерное расстояние 1,34 А0( или нм)
Гомологический ряд этилена
С2Н4
СН2=СН2
С3Н6
СН2=СН-СН3
С4Н8
этилен
этен
пропилен
пропен
СН2=СН-СН2-СН3 бутилен
С5Н10 СН2=СН-СН2-СН2-СН 3 амилен
(-СН2=СН2 винил)
бутен
пентен
Возможные изомеры пентена (10)?
Номенклатура алкенов.
1.Главное в названии –двойная связь. Нумерация ат.С в цепи идет с того
конца , ближе к которому она находится
2.Двойная связь обозначается в конце названия арабской цифрой ат.С, с
которого она начинается и ставится через «-«.
Изомерия алкенов.
I-структурная изомерия
1.изомерия углеродного скелета
2.изомерия положения двойной связи
3.межклассовая изомерия с алканами
II Пространственная изомерия алкенов
цис-транс-изомерия
Причина-неподвижность ат.С при двойной связи
ВНИМАНИЕ! цис-транс- Изомерия не проявляется, если хотя бы один из
атомов С при двойной связи имеет 2 одинаковых заместителя.Например,
бутен-1 СН2=СН–СН2–СН3 не имеет цис- и транс-изомеров, т.к. 1-й атом
С связан с двумя одинаковыми атомами Н.
Изомеры цис- и транс- отличаются не только физическими, но и
химическими свойствами, т.к. сближение или удаление частей молекулы
друг от друга в пространстве способствует или препятствует
химическому взаимодействию.Иногда цис-транс-изомерию не совсем точно
называют геометрической изомерией. Неточность состоит в том, что все
пространственные изомеры различаются своей геометрией, а не только
цис- и транс-.
Физические свойства алкенов
Первые три представителя гомологического ряда алкенов (этилен, пропилен
и бутилен) — газы, начиная с C5H10 (амилен, или пентен-1) — жидкости, а
с С18Н36 — твердые вещества. С увеличением молекулярной массы
повышаются температуры плавления и кипения. Алкены нормального
строения кипят при более высокой температуре, чем их изомеры, имеющие
изостроение. Температуры кипения цис-изомеров выше, чем трансизомеров, а температуры плавления — наоборот.
Алкены плохо растворимы в воде (однако лучше, чем соответствующие
алканы), но хорошо — в органических растворителях. Этилен и пропилен
горят коптящим пламенем.
Получение алкенов
1. Крекинг алканов: Основным промышленным источником получения первых
четырех членов ряда алкенов (этилена, пропилена, бутиленов и пентиленов)
являются газы крекинга и пиролиза нефтепродуктов, а также газы
коксования угля (этилен, пропилен). Газы крекинга и пиролиза
нефтепродуктов содержат от 15 до 30% олефинов. Так, крекинг бутана
при 600°С приводит к смеси водорода, метана, этана и олефинов – этилена,
пропилена, псевдобутилена (бутена-2) с соотношением олефинов ≈ 3,5 : 5 :
1,5 соответственно.
CnH2n+2 t, (400-700) → CnH2n+2 + CnH2n
алкан
алкен
2. Дегидрирование алканов:
CnH2n+2 → t, kat-Ni или (Cr2O3)→ CnH2n +H2
3. Гидрирование алкинов:
CnH2n-2 + H2 → t, kat-(Pt или Pd, Ni) → CnH2n
Получение в лаборатории
1. Дегидратация* спиртов:
R-CH2-CH2-OH t>140°C, H2SO4(конц.)→ R-CH=CH2 + H2O
*Правило А. М. Зайцева:
Отрыв атома водорода происходит от наименее гидрогенизированного
атома углерода.
2. Дегидрогенирование* моногалогеналканов (по правилу Зайцева)
R-CH2-CH2-Г +NaOH спиртовой раствор, t→R-CH=CH2+NaГ+H2O
3. Дегалогенирование дигалогеналканов:
R-CH(Г)-CH2(Г) + Zn → t, спирт. раствор → R-CH=CH2 + ZnГ2
Химические свойства алкенов
Для алкенов наиболее типичными являются реакции присоединения. В
реакциях присоединения двойная связь выступает как донор электронов,
поэтому для алкенов характерны реакции электрофильного присоединения.
Реакции присоединения
1. Гидрирование (гидрогенизация – взаимодействие с водородом):
CnH2n + H2 →t, Ni → CnH2n+2
2. Галогенирование (взаимодействие с галогенами):
CnH2n + Г2 → СnH2nГ2
CH2=CH2 + Br2 → CH2Br-CH2Br (1,2-дибромэтан)
Это качественная реакция алкенов – бромная вода Br2 (бурая жидкость)
обесцвечивается.
3. Гидрогалогенирование* (взаимодействие с галогенводородами):
R-CH=CH2 + HГ → R-CHГ-CH3
4. Гидратация* (присоединение молекул воды):
R-CH=CH2 + H-OH → t,H3PO4→ R- CH(ОН)-CH3
CH2=CH2 + H2O→ t,H3PO4→ CH3-CH2-OH
(этанол – этиловый спирт)
* Присоединение галогенводородов и воды к несимметричным алкенам
происходит по правилу Марковникова В.В.
Присоединение водорода происходит к наиболее гидрированному атому
углерода при двойной углерод-углеродной связи.
Исключения!!!
1) Если в алкене присутствует электроноакцепторный заместитель, т.е.
группа, способная оттягивать на себя электронную плотность:
F3C ← CH=CH2 + H-Br → F3C - CH2 - CH2(Br) 1,1,1- трифтор-3бромпропан
2) Присоединение в присутствии Н2О2 (эффект Хараша) или органической
перекиси (R-O-O-R ):
СH3-CH=CH2 + H-Br → Н2О2 → H3C - CH2 - CH2(Br)
5. Реакции полимеризации:
nCH2=CH2 → t, p, kat-TiCl4, Al(C2H5)3 →
мономер - этилен
(-CH2-CH2-)n
полимер – полиэтилен
Реакции окисления
1. Горение:
2. CnH2n + 3n/2O2 t, p, kat → nCO2 + nH2O + Q (пламя ярко светящее)
2. Окисление перманганатом калия (р. Вагнера) в нейтральной среде– это
качественная реакция алкенов, розовый раствор марганцовки
обесцвечивается.
R-CH=CH2 + KMnO4 + H2O → R-CH(ОН)-CH2(ОН) + MnO2↓ + KOH
3CH2=CH2 + 2KMnO4 + 4H2O → 3CH2(ОН)-CH2(ОН) + 2MnO2↓ + 2KOH
(этиленгликоль)
Влияние среды на характер продуктов реакций окисления
1) Окисление в кислой среде при нагревании идёт до а) карбоновых кислот;
б) кетонов (если атом углерода при двойной связи содержит два
заместителя); в) углекислого газа (если двойная связь на конце молекулы, то
образуется муравьиная кислота, которая легко окисляется до CO2):
а) 5CH3-CH=CH-CH3 + 8KMnO4 + 12H2SO4 → 10CH3COOH + 8MnSO4
+4K2SO4 + 12H2O
б) 5CH3 – C(СН3) = CH – CH3+6KMnO4+9H2SO4 → 5CH3 – C(О) – CH3
+5CH3COOH+6MnSO4+3K2SO4+9H2O
в) CH3 – CH2 – CH = CH2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 → CH3CH2COOH + CO2 +
2MnSO4 + K2SO4 + 4H2O
2) Окисление в нейтральной или слабощелочной среде на холоде (см. выше)
Применение алкенов
Алкены широко используются в промышленности в качестве исходных
веществ для получения растворителей (спирты, дихлорэтан, эфиры
гликолей и пр.), полимеров (полиэтилен, поливинилхлорид, полиизобутилен и
др.), а также многих других важнейших продуктов.