Kemijska svojstva alkena. Alkeni I. Kemijska svojstva alkena (4.3b). Primjena u medicini

Alkeni – klasa organski spojevi, koji ima dvostruku vezu između atoma ugljika, strukturna formula je C n H 2n. Dvostruka veza u molekulama olefina je jedna σ- i jedna π-veza. Dakle, ako zamislimo dva atoma ugljika i postavimo ih na ravninu, σ-veza će se nalaziti na ravnini, a π-veza iznad i ispod ravnine (ako nemate pojma o čemu govorimo , pogledajte odjeljak o kemijskim vezama ).

Hibridizacija

U alkenima se odvija sp 2 hibridizacija za koju kut H-C-H je 120 stupnjeva, a duljina C=C veze je 0,134 nm.

Struktura

Iz prisutnosti π-veze slijedi, a eksperimentalno je potvrđeno, da:

  • Po svojoj je strukturi dvostruka veza u molekulama alkena podložnija vanjskim utjecajima nego uobičajena σ-veza
  • Dvostruka veza onemogućuje rotaciju oko σ-veze, što podrazumijeva prisutnost izomera, ti se izomeri nazivaju cis- i trans-
  • π veza je manje jaka od σ veze jer su elektroni udaljeniji od središta atoma

Fizička svojstva

Fizička svojstva alkena slična su onima alkana. Alkeni, koji imaju do pet ugljikovih atoma, u normalnim su uvjetima u plinovitom stanju. Molekule sa sadržajem od šest do 16 atoma ugljika su u tekućem stanju, a od 17 atoma ugljika - alkeni su u kruto stanje u normalnim uvjetima.

Vrelište alkena povećava se u prosjeku za 30 stupnjeva za svaku CH 2 skupinu, jer u alkanima grane snižavaju vrelište tvari.

Prisutnost π-veze čini olefine malo topljivima u vodi, što uzrokuje njihovu nisku polarnost. Alkeni su nepolarne tvari i otapaju se u nepolarnim otapalima i slabo polarnim otapalima.

Gustoća alkena veća je od gustoće alkana, ali manja od gustoće vode.

izomerija

  • Izomerija ugljikovog skeleta: 1-buten i 2-metilpropen
  • Izomerija položaja dvostruke veze: 1-buten i 2-buten
  • Međuklasna izomerija: 1-buten i ciklobutan

Reakcije

Karakteristične reakcije alkena su adicijske reakcije, π-veza se kida i nastali elektroni lako prihvaćaju novi element. Prisutnost π veze znači više energije, stoga su u pravilu adicijske reakcije egzotermne prirode, tj. protok uz oslobađanje topline.

Reakcije adicije

Adicija halogenovodika

Vodikovi halogenidi lako se dodaju dvostrukoj vezi alkena i tvore haloalke. l s. Halogenovodikovi se miješaju sa octena kiselina, ili izravno, u plinovitom stanju, pomiješan s alkenom. Za razmatranje mehanizma reakcije potrebno je poznavati Markovnikovljevo pravilo.

Markovnikovljevo pravilo

Kada homolozi etilena reagiraju s kiselinama, vodik se dodaje jače hidrogeniranom ugljikovom atomu.
O iznimci od pravila, hidroboraciji alkina, bit će riječi u članku o alkinima.

Mehanizam reakcije adicije halogenovodika na alkene je sljedeći: dolazi do kidanja homolitičke veze u molekuli halogenovodika, nastaju proton i halogeni anion. Proton se veže za alken i formira karbokation, takva reakcija je endotermna i ima visoka razina aktivacijsku energiju, pa je reakcija spora. Nastali karbokation je vrlo reaktivan, pa se lako veže na halogen, energija aktivacije je niska, tako da ovaj korak ne usporava reakciju.

Na sobnoj temperaturi alkeni reagiraju s klorom i bromom u prisutnosti ugljikovog tetraklorida. Mehanizam reakcije adicije halogena je sljedeći: elektroni iz π-veze djeluju na molekulu halogena X 2 . Kako se halogen približava olefinu, elektroni u molekuli halogena se pomiču prema udaljenijem atomu, pa je molekula halogena polarizirana, najbliži atom ima pozitivan naboj, a udaljeniji negativan. Dolazi do heterolitičkog prekida veze u molekuli halogena, nastaju kation i anion. Halogeni kation je vezan na dva atoma ugljika preko elektronskog para π veze i slobodnog elektronskog para kationa. Preostali halogeni anion djeluje na jedan od ugljikovih atoma u molekuli haloalkena, razbijajući ciklus C-C-X i tvore dihaloalken.

Reakcije adicije alkena imaju dvije glavne primjene, prva je kvantitativna analiza, određivanje broja dvostrukih veza prema broju apsorbiranih X 2 molekula. Drugi je u industriji. Proizvodnja plastike temelji se na vinil kloridu. Trikloretilen i tetrakloretilen su izvrsna otapala za acetilenske masti i gume.

hidrogeniranje

Pristupanje vodikov plin na alken javlja se s Pt, Pd ili Ni katalizatorima. Kao rezultat reakcije nastaju alkani. Glavna primjena reakcije katalitičke adicije vodika je, prvo, kvantitativna analiza. Broj dvostrukih veza u tvari može se odrediti prema ostatku molekula H 2 . Drugo, biljne masti i riblje masti su nezasićeni ugljici i takva hidrogenacija dovodi do povećanja talište pretvarajući se u čvrste masti. Na tom se procesu temelji proizvodnja margarina.

Hidratacija

Kada se alkeni pomiješaju sa sumpornom kiselinom, nastaju alkil hidrogensulfati. Razrjeđivanjem alkil hidrogensulfata s vodom i popratnim zagrijavanjem nastaje alkohol. Primjer reakcije je miješanje etena (etilena) sa sumpornom kiselinom, nakon čega slijedi miješanje s vodom i zagrijavanje, rezultat je etanol.

Oksidacija

Alkeni se lako oksidiraju razne tvari, kao što su, na primjer, KMnO 4 , O 3 , OsO 4 itd. Postoje dvije vrste oksidacije alkena: cijepanje π-veze bez cijepanja σ-veze i cijepanje σ- i π-veze. Oksidacija bez kidanja sigma veze naziva se blaga oksidacija, s kidanjem sigma veze - tvrda oksidacija.

Oksidacijom etena bez kidanja σ-veze nastaju epoksidi (epoksidi su ciklički C-C-O spojevi) ili dihidrični alkoholi. Oksidacijom s kidanjem σ-veze nastaju acetoni, aldehidi i karboksilne kiseline.

Oksidacija s kalijevim permanganatom

Reakcije oksidacije alkena pod utjecajem kalijevog permanganata nazivaju se otkrio Jegor Wagner i nosi njegovo ime. U Wagnerovoj reakciji oksidacija se odvija u organskom otapalu (aceton ili etanol) na temperaturi od 0-10°C, u slaboj otopini kalijevog permanganata. Kao rezultat reakcije nastaju dihidrični alkoholi i kalijev permanganat postaje bezbojan.

Polimerizacija

Većina jednostavnih alkena može proći kroz reakcije samoadicije, stvarajući tako velike molekule iz strukturnih jedinica. Takve velike molekule nazivaju se polimeri, reakcija koja proizvodi polimer naziva se polimerizacija. Jednostavne strukturne jedinice koje tvore polimere nazivaju se monomeri. Polimer je označen zaključkom grupe koja se ponavlja u zagradama, označavajući indeks "n", što znači veliki broj ponavljanja, na primjer: "-(CH 2 -CH 2) n -" - polietilen. Procesi polimerizacije osnova su za proizvodnju plastike i vlakana.

Radikalna polimerizacija

Radikalnu polimerizaciju pokreće katalizator - kisik ili peroksid. Reakcija se sastoji od tri etape:

Inicijacija
KROV → 2RO .
CH 2 = CH-C 6 H 5 → RO - CH2C. H-C 6 H 5
rast lanca
RO - CH2C. H-C 6 H 5 + CH 2 \u003d CH-C 6 H 5 → RO-CH 2 -CH (C 6 H 5) -CH 2 -C. -C5H6
Prekid lanca rekombinacijom
CH2-C. H-C6H5 + CH2-C. H-C 6 H 5 → CH 2 -CH-C 6 H 5 -CH 2 -CH-C 6 H 5
Otvoreni krug disproporcionalnošću
CH2-C. H-C6H5 + CH2-C. H-C 6 H 5 → CH \u003d CH-C 6 H 5 + CH 2 -CH 2 -C 6 H 5

Ionska polimerizacija

Drugi način polimerizacije alkena je ionska polimerizacija. Reakcija se nastavlja stvaranjem međuproizvoda - karbokacija i karbaniona. Formiranje prvog karbokationa, u pravilu, provodi se uz pomoć Lewisove kiseline, stvaranje karbaniona događa se, odnosno, reakcijom s Lewisovom bazom.

A + CH 2 \u003d CH-X → A-CH 2 -C + H-X → ... → A-CH 2 -CHX-CH 2 -CHX-CH 2 C + HX ...
B + CH 2 \u003d CH-X → B-CH 2 -C - H-X → ... → B-CH 2 -CHX-CH 2 -CHX-CH 2 C - HX ...

Uobičajeni polimeri

Najčešći polimeri su:

Nomenklatura

Ime alkena, slično alkanima, sastoji se od prvog dijela - prefiksa koji označava broj ugljikovih atoma u glavnom lancu i sufiksa -en. Alken je spoj s dvostrukom vezom, tako da molekule alkena počinju s dva atoma ugljika. Prvi na popisu je eten, eth- dva atoma ugljika, -en - prisutnost dvostruke veze.

Ako u molekuli ima više od tri atoma ugljika, tada je potrebno navesti položaj dvostruke veze, na primjer, buten može biti dvije vrste:

CH 2 \u003d CH-CH 2 -CH 3
CH 3 -CH \u003d CH - CH 3

Da bi se označio položaj dvostruke veze, mora se dodati broj, za gornji primjer to bi bili 1-buten i 2-buten, tim redom (također se koriste nazivi 1-buten i 2-buten, ali nisu sustavni ).

Prisutnost dvostruke veze podrazumijeva izomerizam, kada se molekule mogu nalaziti na suprotnim stranama dvostruke veze, na primjer:

Ova se izomerija naziva cis- (Z-zusammen, od njemačkog zajedno) i trans- (E-entgegen, suprotno od njemačkog), u prvom slučaju, cis-1,2-dikloroeten (ili (Z)-1,2- dikloroeten), u drugom trans-1,2-dikloroeten (ili (E)-1,2-dikloroeten).

Jedna od klasa su alkenski ugljikovodici (olefini). organska tvar, koji imaju svoje . Vrste izomerije alkena u predstavnicima ove klase ne ponavljaju se s izomerijom drugih organskih tvari.

U kontaktu s

Karakteristične značajke klase

Etilen olefini se nazivaju jedna od klasa nezasićenih ugljikovodika koji sadrže jednu dvostruku vezu.

Po fizička svojstva predstavnici ove kategorije nezasićenih spojeva su:

  • plinovi,
  • tekućine,
  • čvrsti spojevi.

U sastavu molekula ne postoji samo "sigma" veza, već i "pi" veza. Razlog za to je prisutnost u strukturnoj formuli hibridizacije " sp2”, koju karakterizira raspored atoma spoja u istoj ravnini.

Istodobno se između njih formira kut od najmanje sto dvadeset stupnjeva. nehibridizirane orbitale" R» karakterističan je za položaj i iznad i ispod molekularne ravnine.

Ova značajka strukture dovodi do stvaranja dodatnih veza - "pi" ili " π ».

Opisana veza je manje jaka u usporedbi sa "sigma"-vezama, jer bočno preklapanje ima slabu adheziju. Ukupnu raspodjelu gustoće elektrona formiranih veza karakterizira nehomogenost. Kod rotacije u blizini veze ugljik-ugljik dolazi do kršenja preklapanja "p" orbitala. Za svaki alken (olefin), takav uzorak je razlikovna značajka.

Gotovo svi spojevi etilena imaju visoka vrelišta i tališta, što nije svojstveno svim organskim tvarima. Predstavnici ove klase nezasićenih ugljikohidrata brzo se otapaju u drugim organskim otapalima.

Pažnja! Aciklički nezasićeni spojevi etilenski ugljikovodici imaju opću formulu - C n H 2n.

Homologija

Na temelju činjenice da je opća formula alkena C n H 2n, oni imaju određenu homologiju. Homologni niz alkena počinje s prvim predstavnikom etilena ili etena. Ova tvar pod normalnim uvjetima je plin i sadrži dva atoma ugljika i četiri atoma vodika -C2H4. Iza etena, homologni niz alkena nastavlja se propenom i butenom. Njihove formule su sljedeće: "C 3 H 6" i "C 4 H 8". U normalnim uvjetima to su i plinovi koji su teži, što znači da se moraju skupljati epruvetom okrenutom naopako.

Opća formula alkena omogućuje vam izračunavanje sljedećeg predstavnika ove klase, koji ima najmanje pet ugljikovih atoma u strukturnom lancu. Ovo je penten s formulom "C 5 H 10".

Po fizičke karakteristike navedena tvar pripada tekućinama, kao i sljedećih dvanaest spojeva homologne linije.

Među alkenima s ovim karakteristikama postoje i krutine koje počinju formulom C 18 H 36 . Tekući i čvrsti etilenski ugljikovodici nemaju tendenciju otapanja u vodi, ali kada uđu u organska otapala, reagiraju s njima.

Opisana opća formula za alkene podrazumijeva zamjenu dotadašnjeg sufiksa "an" s "en". To je sadržano u pravilima IUPAC-a. Kojeg god predstavnika ove kategorije složenica uzmemo, svi imaju opisani sufiks.

U nazivu spojeva etilena uvijek postoji određeni broj koji označava mjesto dvostruke veze u formuli. Primjeri za to su: "buten-1" ili "penten-2". Atomsko numeriranje počinje od ruba koji je najbliži dvostrukoj konfiguraciji. Ovo pravilo je "željezo" u svim slučajevima.

izomerija

Ovisno o postojećem tipu hibridizacije alkena, oni imaju određene vrste izomerije, od kojih svaka ima svoje karakteristike i strukturu. Razmotrite glavne vrste izomerije alkena.

strukturni tip

Strukturna izomerija se dalje dijeli na izomere prema:

  • karbonski kostur;
  • mjesto dvostruke veze.

Strukturni izomeri ugljikovog skeleta nastaju u slučaju pojave radikala (ogranci iz glavnog lanca).

Izomeri alkena navedene izomerije bit će:

CH 2 \u003d CH — CH 2 — CH 3.

2-metilpropen-1:

CH2=C — CH 3

│

Prikazani spojevi ukupno atoma ugljika i vodika (C 4 H 8), ali je struktura ugljikovodičnog skeleta drugačija. To su strukturni izomeri, iako im svojstva nisu ista. Buten-1 (butilen) ima karakterističan miris i narkotična svojstva koja iritiraju Zračni putovi. Ove značajke nema 2-metilpropen-1.

NA ovaj slučaj etilen nema izomera (C 2 H 4), budući da se sastoji od samo dva atoma ugljika, gdje se radikali ne mogu supstituirati.

Savjet! Radikal se smije smjestiti na srednje i pretposljednje atome ugljika, ali ih nije dopušteno smjestiti blizu krajnjih supstituenata. Ovo pravilo vrijedi za sve nezasićene ugljikovodike.

S obzirom na mjesto dvostruke veze razlikuju se izomeri:

CH 2 \u003d CH — CH 2 — CH2-CH3.

CH3-CH = CH — CH2-CH3.

Opća formula za alkene u prikazanim primjerima je:C 5 H 10,, ali mjesto jedne dvostruke veze je drugačije. Svojstva ovih spojeva će varirati. Ovo je strukturna izomerija.

izomerija

Prostorni tip

Prostorna izomerija alkena povezana je s prirodom rasporeda ugljikovodičnih supstituenata.

Na temelju toga razlikuju se izomeri:

  • "cis";
  • "Trans".

Opća formula alkena omogućuje stvaranje "trans-izomera" i "cis-izomera" istog spoja. Uzmimo, na primjer, butilen (buten). Za njega je moguće stvoriti izomere prostorne strukture raspoređivanjem supstituenata na različite načine u odnosu na dvostruku vezu. Uz primjere, izomerija alkena bi izgledala ovako:

"cis-izomer" "trans-izomer"

Buten-2 Buten-2

Iz ovog primjera može se vidjeti da "cis-izomeri" imaju dva identična radikala na jednoj strani ravnine dvostruke veze. Za "trans-izomere" ovo pravilo ne funkcionira, budući da imaju dva različita supstituenta u odnosu na "C \u003d C" ugljikov lanac. S obzirom na ovu pravilnost, moguće je izgraditi "cis" i "trans" izomere za različite acikličke etilenske ugljikovodike.

Predstavljeni "cis-izomer" i "trans-izomer" za buten-2 ​​ne mogu se pretvoriti jedan u drugi, jer to zahtijeva rotaciju oko postojećeg dvostrukog lanca ugljika (C=C). Za izvođenje ove rotacije potrebna je određena količina energije da se prekine postojeća "p-veza".

Na temelju prethodno navedenog može se zaključiti da su "trans" i "cis" izomeri vrste pojedinačni spojevi s određenim skupom kemijskih i fizikalnih svojstava.

Koji alken nema izomere. Etilen nema prostorne izomere zbog istog rasporeda supstituenata vodika u odnosu na dvostruki lanac.

Interclass

Međuklasna izomerija u alkenskim ugljikovodicima je široko rasprostranjena. Razlog tome je sličnost opće formule predstavnika ove klase s formulom cikloparafina (cikloalkana). Ove kategorije tvari imaju isti broj ugljikovih i vodikovih atoma, višestruki sastav (C n H 2n).

Međurazredni izomeri bi izgledali ovako:

CH 2 \u003d CH — CH 3.

ciklopropan:

Ispostavilo se da formulaC 3 H 6odgovorna su dva spoja: propen-1 i ciklopropan. Iz strukturne strukture može se vidjeti različit raspored ugljika jedan u odnosu na drugi. Svojstva ovih spojeva također su različita. Propen-1 (propilen) je plinoviti spoj s niskim vrelištem. Ciklopropan karakterizira plinovito stanje s oštrim mirisom i ljutim okusom. Kemijska svojstva Ove tvari se također razlikuju, ali njihov sastav je identičan. Do organskog ove vrste izomeri se nazivaju interklase.

Alkeni. Izomerija alkena. KORISTITI. Organska kemija.

Alkeni: Struktura, nomenklatura, izomerija

Zaključak

Izomerija alkena njihova je važna karakteristika, zbog koje se u prirodi pojavljuju novi spojevi s drugim svojstvima koji se koriste u industriji i svakodnevnom životu.

Alkeni - nezasićeni ugljikovodici koji sadrži jednu dvostruku vezu. Primjeri alkena:

Metode dobivanja alkena.

1. Krekiranje alkana na 400-700°C. Reakcija se odvija prema mehanizmu slobodnih radikala:

2. Dehidrogenacija alkana:

3. Reakcija eliminacije (cijepanje): 2 atoma ili 2 skupine atoma se odcjepljuju od susjednih atoma ugljika i nastaje dvostruka veza. Te reakcije uključuju:

A) Dehidracija alkohola (zagrijavanje iznad 150 ° C, uz sudjelovanje sumporne kiseline kao reagensa za uklanjanje vode):

B) Cijepanje halogenovodika kada su izloženi alkoholnoj otopini lužine:

Atom vodika se uglavnom odvaja od atoma ugljika koji je povezan s manjim brojem atoma vodika (najmanje hidrogenirani atom) - Zajcevljevo pravilo.

B) Dehalogeniranje:

Kemijska svojstva alkena.

Svojstva alkena određena su prisutnošću višestruke veze, stoga alkeni ulaze u reakcije elektrofilne adicije, koja se odvija u nekoliko faza (H-X - reagens):

1. faza:

2. faza:

.

Vodikov ion u ovoj vrsti reakcije pripada ugljikovom atomu koji ima negativniji naboj. Distribucija gustoće je:

Ako kao supstituent postoji donor, što se očituje kao +I- efekt, tada se gustoća elektrona pomiče prema najhidrogeniranijem ugljikovom atomu, stvarajući na njemu djelomično negativan naboj. Reakcije idu Markovnikovljevo pravilo: kada je spojen polarne molekule tip HX (HCl, HCN, HOH itd.) za nesimetrične alkene, vodik se preferirano dodaje više hidrogeniranom ugljikovom atomu na dvostrukoj vezi.

A) Reakcije adicije:
1) Hidrohalogeniranje:

Reakcija se odvija prema Markovnikovljevom pravilu. Ali ako je u reakciji prisutan peroksid, pravilo se ne uzima u obzir:

2) Hidratacija. Reakcija se odvija prema Markovnikovljevom pravilu u prisutnosti fosforne ili sumporne kiseline:

3) Halogeniranje. Rezultat je promjena boje. bromna voda je kvalitativna reakcija na višestruku vezu:

4) Hidrogenizacija. Reakcija se odvija u prisutnosti katalizatora.

Alkeni su kemijski aktivni. Njihova kemijska svojstva uvelike su određena prisutnošću dvostruke veze. Za alkene su najkarakterističnije reakcije elektrofilne adicije i reakcije radikalske adicije. Reakcije nukleofilne adicije obično zahtijevaju jak nukleofil i nisu tipične za alkene. Alkeni lako ulaze u reakcije oksidacije, adicije, a također su sposobni za supstituciju alilnih radikala.

Reakcije adicije

    Hidrogenacija Adicija vodika (reakcija hidrogenacije) na alkene provodi se u prisutnosti katalizatora. Najčešće se koriste drobljeni metali - platina, nikal, paladij itd. Kao rezultat toga nastaju odgovarajući alkani (zasićeni ugljikovodici).

    $CH_2=CH_2 + H2 → CH_3–CH_3$

    dodavanje halogena. Alkeni lako reagiraju pod normalnim uvjetima s klorom i bromom i tvore odgovarajuće dihaloalkane, u kojima su atomi halogena smješteni na susjednim atomima ugljika.

    Napomena 1

    Kada alkeni stupaju u interakciju s bromom, žuto-smeđa boja broma gubi boju. Ovo je jedna od najstarijih i najjednostavnijih kvalitativnih reakcija za nezasićene ugljikovodike, budući da alkini i alkadieni također reagiraju slično.

    $CH_2=CH_2 + Br_2 → CH_2Br–CH_2Br$

    dodavanje halogenovodika. Kada etilenski ugljikovodici reagiraju s halogenovodicima ($HCl$, $HBr$), nastaju haloalkani, smjer reakcije ovisi o strukturi alkena.

    U slučaju etilena ili simetričnih alkena, reakcija adicije odvija se nedvosmisleno i dovodi do stvaranja samo jednog produkta:

    $CH_2=CH_2 + HBr → CH_3–CH_2Br$

    U slučaju nesimetričnih alkena moguća je tvorba dva različita produkta reakcije adicije:

    Napomena 2

    Zapravo, u osnovi nastaje samo jedan proizvod reakcije. Pravilnost smjera prolaska takvih reakcija utvrdio je ruski kemičar V.V. Markovnikov 1869. Zove se Markovnikovljevo pravilo. U međudjelovanju halogenovodika s nesimetričnim alkenima dolazi do spajanja atoma vodika na mjestu gdje je prekinuta dvostruka veza u najhidrogeniranijem atomu ugljika, odnosno prije nego što se poveže s većim brojem atoma vodika.

    Markovnikov je to pravilo formulirao na temelju eksperimentalnih podataka, a primio ga je tek mnogo kasnije teorijska pozadina. Razmotrimo reakciju propilena s klorovodikom.

    Jedna od značajki $p$ veze je njena sposobnost da se lako polarizira. Pod utjecajem metilne skupine (pozitivni induktivni učinak + $I$) u molekuli propena dolazi do pomicanja elektronske gustoće $p$ veze na jedan od ugljikovih atoma (= $CH_2$). Kao rezultat, na njemu se pojavljuje djelomični negativni naboj ($\delta -$). Na drugom ugljikovom atomu dvostruke veze javlja se djelomični pozitivni naboj ($\delta +$).

    Ova raspodjela gustoće elektrona u molekuli propilena određuje mjesto budućeg napada protona. Ovo je ugljikov atom metilenske skupine (= $CH_2$), koji nosi djelomični negativni naboj $\delta-$. A klor, prema tome, napada ugljikov atom djelomičnim pozitivnim nabojem $\delta+$.

    Kao posljedica toga, glavni produkt reakcije propilena s klorovodikom je 2-kloropropan.

    Hidratacija

    Hidratacija alkena događa se u prisutnosti mineralnih kiselina i pokorava se Markovnikovljevom pravilu. Produkti reakcije su alkoholi

    $CH_2=CH_2 + H_2O → CH_3–CH_2–OH$

    Alkiliranje

    Dodavanje alkana alkenima u prisutnosti kiselinskog katalizatora ($HF$ ili $H_2SO_4$) na niskim temperaturama dovodi do stvaranja ugljikovodika s višom Molekularna težina a često se koristi u industriji za proizvodnju motornog goriva

    $R–CH_2=CH_2 + R’–H → R–CH_2–CH_2–R’$

Reakcije oksidacije

Oksidacija alkena može se odvijati, ovisno o uvjetima i vrsti oksidirajućih reagensa, kako uz kidanje dvostruke veze, tako i uz očuvanje ugljikovog skeleta:

reakcije polimerizacije

Molekule alkena sposobne su se pod određenim uvjetima međusobno spajati uz otvaranje $\pi$-veza i stvaranje dimera, trimera ili visokomolekularnih spojeva - polimera. Polimerizacija alkena može se odvijati slobodnoradikalskim i kationsko-anionskim mehanizmom. Kao inicijatori polimerizacije koriste se kiseline, peroksidi, metali itd. Reakcija polimerizacije se također odvija pod utjecajem temperature, zračenja i tlaka. Tipičan primjer je polimerizacija etilena u polietilen

$nCH_2=CH_2 → (–CH_2–CH_(2^–))_n$

Supstitucijske reakcije

Reakcije supstitucije za alkene nisu tipične. Međutim, pri visokim temperaturama (iznad 400 °C), reakcije adicije radikala, koje su reverzibilne, su potisnute. U ovom slučaju postaje moguće izvršiti supstituciju atoma vodika u alilnom položaju uz zadržavanje dvostruke veze

$CH_2=CH–CH_3 + Cl_2 – CH_2=CH–CH_2Cl + HCl$

Nastavak. Za početak, vidi № 15, 16, 17, 18, 19/2004

Lekcija 9
Kemijska svojstva alkena

Kemijska svojstva alkena (etilena i njegovih homologa) uvelike su određena prisutnošću d ... veza u njihovim molekulama. Alkeni stupaju u reakcije sva tri tipa, a najkarakterističnije od njih su reakcije p .... Razmotrite ih na primjeru propilena C3H6.
Sve adicijske reakcije odvijaju se kroz dvostruku vezu i sastoje se u cijepanju α-veze alkena i stvaranju dvije nove α-veze na mjestu prekida.

Adicija halogena:

Adicija vodika(reakcija hidrogenacije):

Priključak vode(reakcija hidratacije):

Adicija halogenovodika (HHal) i vode na nesimetrične alkene prema pravilu V.V.Markovnikova (1869). Vodikova kiselina Hhal veže se za najhidrogeniraniji atom ugljika dvostrukom vezom. Prema tome, Hal ostatak se veže na C atom, koji ima manji broj vodikovih atoma.

Izgaranje alkena na zraku.
Kad se zapale, alkeni izgaraju na zraku:

2CH 2 \u003d CHCH 3 + 9O 2 6CO 2 + 6H 2 O.

Plinoviti alkeni tvore eksplozivne smjese s atmosferskim kisikom.
Alkeni se oksidiraju kalijevim permanganatom u vodenom mediju, što je popraćeno diskoloracijom otopine KMnO 4 i stvaranjem glikola (spojeva s dvije hidroksilne skupine na susjednim C atomima). Ovaj proces - hidroksilacija alkena:

Alkeni se oksidiraju atmosferskim kisikom u epokside. kada se zagrijava u prisutnosti srebrnih katalizatora:

Polimerizacija alkena- međusobno vezanje mnogih molekula alkena. Uvjeti reakcije: zagrijavanje, prisutnost katalizatora. Povezivanje molekula nastaje cijepanjem unutarmolekulskih veza i stvaranjem novih međumolekulskih veza:

U ovoj reakciji raspon vrijednosti n = 10 3 –10 4 .

Vježbe.

1. Napišite jednadžbe reakcije za buten-1 s: a) Br2; b) HBr; u) H2O; G) H2. Imenuj produkte reakcije.

2. Poznati su uvjeti pod kojima se adicija vode i halogenovodika na dvostruku vezu alkena odvija suprotno Markovnikovljevom pravilu. Napiši jednadžbe reakcije
3-brompropilen prema anti-Markovnikovu s: a) vodom; b) bromovodik.

3. Napišite jednadžbe reakcija polimerizacije: a) butena-1; b) vinil klorid CH2=CHCl;
c) 1,2-difluoretilen.

4. Napravite jednadžbe reakcija etilena s kisikom za sljedeće procese: a) izgaranje na zraku; b) hidroksilacija vodom KMnO4; c) epoksidacija (250 °C, Ag ).

5. Napiši strukturnu formulu alkena, znajući da 0,21 g tog spoja može dodati 0,8 g broma.

6. Pri spaljivanju 1 litre plinovitog ugljikovodika, koji obezbojava otopinu kalijevog permanganata maline, potroši se 4,5 litara kisika, a dobiju se 3 litre. CO2. Napiši strukturnu formulu ovog ugljikovodika.

Lekcija 10
Dobivanje i uporaba alkena

Reakcije za dobivanje alkena svode se na preokretanje reakcija koje predstavljaju kemijska svojstva alkena (njihov tok s desna na lijevo, vidi lekciju 9). Samo trebate pronaći prave uvjete.
Eliminacija dva atoma halogena iz dihaloalkana koji sadrži halogene na susjednim atomima C. Reakcija se odvija pod djelovanjem metala (Zn i dr.):

Krekiranje zasićenih ugljikovodika. Dakle, tijekom krekiranja (vidi lekciju 7) etana nastaje smjesa etilena i vodika:

Dehidracija alkohola. Kada se alkoholi tretiraju sredstvima za uklanjanje vode (koncentrirana sumporna kiselina) ili kada se zagriju na 350 °C u prisutnosti katalizatora, voda se odvaja i nastaju alkeni:

Na taj način se u laboratoriju dobiva etilen.
Industrijska metoda za proizvodnju propilena, uz krekiranje, je dehidracija propanola preko glinice:

Dehidrokloriranje kloroalkana provodi se pod djelovanjem otopine lužine u alkoholu, jer U vodi, produkti reakcije nisu alkeni, već alkoholi.

Primjena etilena i njegovih homologa na temelju njihovih kemijskih svojstava, tj. sposobnosti pretvaranja u razne korisne tvari.

Motorna goriva, s visokim oktanskim brojevima, dobivaju se hidrogenacijom razgranatih alkena:

Obezbojenje žute otopine broma u inertnom otapalu (CCl 4) nastaje kada se doda kap alkena ili se kroz otopinu propusti plinoviti alken. Interakcija s bromom – karakteristika kvalitativna reakcija na dvostruku vezu:

Produkt hidrokloriranja etilena, kloroetan, koristi se u kemijska sinteza za uvođenje skupine C 2 H 5 u molekulu:

Kloroetan također ima lokalni anestetički (ublažavajući bol) učinak, koji se koristi u kirurškim operacijama.

Alkoholi se dobivaju hidratacijom alkena, npr. etanol:

Alkohol C 2 H 5 OH koristi se kao otapalo, za dezinfekciju, u sintezi novih tvari.

Hidratacija etilena u prisutnosti oksidirajućeg sredstva [O] dovodi do etilen glikola - antifriz i međuprodukt kemijske sinteze:

Etilen se oksidira i proizvodi etilen oksid i acetaldehid. sirovine u kemijskoj industriji:

Polimeri i plastika- proizvodi polimerizacije alkena, na primjer, politetrafluoroetilen (teflon):

Vježbe.

1. Dovršite jednadžbe za reakcije eliminacije (cijepanja), imenovati nastale alkene:

2. Napravite jednadžbe reakcija hidrogenacije: a) 3,3-dimetilbuten-1;
b) 2,3,3-trimetilbuten-1. Ove reakcije proizvode alkane koji se koriste kao motorna goriva, dajte im imena.

3. Kroz cijev napunjenu zagrijanom glinicom propušteno je 100 g etilnog alkohola. C2H5OH. To je rezultiralo s 33,6 litara ugljikovodika (n.o.s.). Koliko je alkohola (u%) reagiralo?

4. Koliko će grama broma reagirati s 2,8 litara (n.o.s.) etilena?

5. Napišite jednadžbu polimerizacije trifluorkloretilena. (Rezultirajuća plastika je otporna na vruću sumpornu kiselinu, metalni natrij, itd.)

Odgovori na vježbe za temu 1

Lekcija 9

5. Reakcija alkena C n H2 n s bromom u opći pogled:

Molekulska masa alkena M(IZ n H2 n) = 0,21 160/0,8 = 42 g/mol.
Ovo je propilen.
Odgovor. Formula alkena je CH 2 \u003d CHCH 3 (propilen).

6. Budući da su sve tvari uključene u reakciju plinovi, stehiometrijski koeficijenti u reakcijskoj jednadžbi proporcionalni su njihovim volumnim omjerima. Napišimo jednadžbu reakcije:

IZ a H u+ 4,5 O 2 3 CO 2 + 3 H 2 O.

Broj molekula vode određen je jednadžbom reakcije: 4,5 2 = izreagiralo je 9 atoma O, 6 atoma O vezano je u CO 2, preostala 3 atoma O dio su tri molekule H 2 O. Dakle, indeksi su jednaki: a = 3, u\u003d 6. Željeni ugljikovodik je propilen C3H6.
Odgovor. Strukturna formula propilena je CH 2 = CHCH 3.

Lekcija 10

1. Jednadžbe reakcije eliminacije (cijepanja) - sinteza alkena:

2. Reakcije hidrogeniranja alkena kada se zagrijavaju pod tlakom u prisutnosti katalizatora:

3. Reakcija dehidracije etilnog alkohola ima oblik:

Ovdje kroz x naznačena je masa alkohola pretvorenog u etilen.
Pronađimo vrijednost x: x\u003d 46 33,6 / 22,4 \u003d 69 g.
Udio izreagiranog alkohola bio je: 69/100 = 0,69, odnosno 69%.
Odgovor. 69% alkohola je reagirao.

4.

Kako su stehiometrijski koeficijenti ispred formula reaktanata (C 2 H 4 i Br 2) jednaki jedinici, vrijedi relacija:
2,8/22,4 = x/160. Odavde x= 20 g Br 2 .
Odgovor. 20 g Br 2 .

Pročitajte također