Organinėje chemijoje galite rasti angliavandenilių, kurių grandinėje yra skirtingas anglies kiekis ir C=C ryšys. Jie yra homologai ir vadinami alkenais. Dėl savo struktūros jie yra chemiškai aktyvesni nei alkanai. Tačiau kokios reakcijos jiems būdingos? Panagrinėkime jų paplitimą gamtoje, skirtingus gamybos ir naudojimo būdus.

Kas jie tokie?

Alkenai, kurie dar vadinami olefinais (aliejiniais), savo pavadinimą gavo iš eteno chlorido, pirmojo šios grupės nario darinio. Visi alkenai turi bent vieną C=C dvigubą jungtį. C n H 2n yra visų olefinų formulė, o pavadinimas susidaro iš alkano, kurio molekulėje yra tiek pat anglies atomų, tik priesaga -ane pasikeičia į -ene. Arabiškas skaitmuo pavadinimo gale, atskirtas brūkšneliu, nurodo anglies, nuo kurios prasideda dviguba jungtis, skaičių. Pažvelkime į pagrindinius alkenus, lentelė padės juos prisiminti:

Jei molekulės yra paprastos, nešakotos struktūros, tada pridedama priesaga -ylene, tai atsispindi ir lentelėje.

Kur juos rasti?

Kadangi alkenų reaktyvumas yra labai didelis, jų atstovai gamtoje yra labai reti. Olefino molekulės gyvavimo principas yra „būkime draugais“. Aplink nėra kitų medžiagų – ne bėda, draugausime vieni su kitais, formuosime polimerus.

Tačiau jų yra, o nedidelis skaičius atstovų yra įtrauktas į lydinčias naftos dujas, o didesni - į Kanadoje gaminamą naftą.

Pats pirmasis alkenų atstovas etenas yra hormonas, skatinantis vaisių nokimą, todėl nedideliais kiekiais jį sintetina floros atstovai. Jame yra alkeno cis-9-trikozeno, kuris naminių musių patelėse atlieka seksualinio patrauklumo vaidmenį. Jis taip pat vadinamas muskalu. (Atraktantas – tai natūralios arba sintetinės kilmės medžiaga, sukelianti trauką prie kito organizmo kvapo šaltinio). Cheminiu požiūriu šis alkenas atrodo taip:

Kadangi visi alkenai yra labai vertingos žaliavos, jų dirbtinio gamybos būdai yra labai įvairūs. Pažvelkime į dažniausiai pasitaikančius.

O jei tau reikia daug?

Pramonėje alkenų klasė daugiausia gaunama krekingo būdu, t.y. molekulės skilimas veikiant aukštai temperatūrai, aukštesni alkanai. Reakcijai reikia kaitinti 400–700 °C temperatūroje. Alkanas skyla taip, kaip nori, sudarydamas alkenus, kurių gavimo būdus svarstome, su daugybe molekulinės struktūros variantų:

C7H16 -> CH3-CH=CH2 + C4H10.

Kitas įprastas metodas vadinamas dehidrogenavimu, kai vandenilio molekulė yra atskiriama nuo alkano serijos atstovo, esant katalizatoriui.

Laboratorinėmis sąlygomis alkenai ir paruošimo būdai skiriasi, jie yra pagrįsti pašalinimo reakcijomis (atomų grupės pašalinimu be jų pakeitimo). Dažniausiai iš alkoholių pašalinami vandens atomai yra halogenai, vandenilis arba vandenilio halogenidai. Dažniausiai alkenai gaunami iš alkoholių, kai katalizatoriumi yra rūgštis. Galima naudoti ir kitus katalizatorius

Visoms pašalinimo reakcijoms taikoma Zaicevo taisyklė, kuri teigia:

Vandenilio atomas yra atskirtas nuo anglies, esančios šalia anglies, turinčios -OH grupę, kuri turi mažiau vandenilių.

Pritaikę taisyklę, atsakykite, kuris reakcijos produktas vyraus? Vėliau sužinosite, ar atsakėte teisingai.

Cheminės savybės

Alkenai aktyviai reaguoja su medžiagomis, nutraukdami jų pi ryšį (kitas C=C jungties pavadinimas). Juk jis nėra toks stiprus kaip viengubas ryšys (sigma bond). Angliavandenilis po reakcijos (pridėjimo) iš nesočiojo paverčiamas sočiuoju, nesudarant kitų medžiagų.

• vandenilio pridėjimas (hidrinimas). Norint jį praeiti, būtinas katalizatoriaus buvimas ir šildymas;
• halogeno molekulių pridėjimas (halogeninimas). Tai viena iš kokybinių reakcijų į pi ryšį. Juk alkenams reaguojant su bromo vandeniu jis iš rudos spalvos tampa skaidrus;
• reakcija su vandenilio halogenidais (hidrohalogeninimas);
• vandens papildymas (hidratacija). Sąlygos reakcijai vykti yra kaitinimas ir katalizatoriaus (rūgšties) buvimas;

Nesimetriškų olefinų reakcijos su vandenilio halogenidais ir vandeniu paklūsta Markovnikovo taisyklei. Tai reiškia, kad vandenilis prisijungs prie anglies iš anglies-anglies dvigubos jungties, kuri jau turi daugiau vandenilio atomų.

• degimas;
• nepilnas oksidacijos katalizatorius. Produktas yra cikliniai oksidai;
• Vagnerio reakcija (oksidacija permanganatu neutralioje aplinkoje). Ši alkeno reakcija yra dar viena kokybinė C=C jungtis. Tekant rožinis kalio permanganato tirpalas pasikeičia. Jei ta pati reakcija vykdoma kombinuotoje rūgštinėje aplinkoje, produktai bus skirtingi (karboksirūgštys, ketonai, anglies dioksidas);
• izomerizacija. Būdingi visi tipai: cis- ir trans-, dvigubų jungčių judėjimas, ciklizacija, skeleto izomerizacija;
• Polimerizacija yra pagrindinė olefinų savybė pramonėje.

Taikymas medicinoje

Alkenų reakcijos produktai turi didelę praktinę reikšmę. Daugelis jų yra naudojami medicinoje. Glicerinas gaunamas iš propeno. Šis polihidroksilis yra puikus tirpiklis, o jį naudojant vietoj vandens tirpalai bus labiau koncentruoti. Medicininiais tikslais jame tirpinami alkaloidai, timolis, jodas, bromas ir kt.. Glicerinas taip pat naudojamas tepalams, pastams, kremams ruošti. Tai neleidžia jiems išdžiūti. Pats glicerinas yra antiseptikas.

Reaguojant su vandenilio chloridu gaunami dariniai, kurie naudojami kaip vietinė anestezija tepant ant odos, taip pat trumpalaikei anestezijai nedidelių chirurginių intervencijų metu, naudojant inhaliaciją.

Alkadienai yra alkenai, turintys dvi dvigubas jungtis vienoje molekulėje. Pagrindinis jų panaudojimo būdas – sintetinės gumos gamyba, iš kurios vėliau gaminami įvairūs kaitinimo pagalvėlės ir švirkštai, zondai ir kateteriai, pirštinės, čiulptukai ir daug daugiau, kurie slaugant ligonius yra tiesiog nepakeičiami.

Pramoniniai pritaikymai

Pramonės tipas	Kas naudojamas	Kaip jie gali naudotis
Žemdirbystė	etenas	pagreitina daržovių ir vaisių nokimą, augalų defoliaciją, plėveles šiltnamiams
Lakas ir spalvingas	etenas, butenas, propenas ir kt.	tirpiklių, eterių, tirpiklių gamybai
Mechaninė inžinerija	2-metilpropenas, etenas	sintetinės gumos, tepalų, antifrizo gamyba
Maisto pramone	etenas	teflono, etilo alkoholio, acto rūgšties gamyba
Chemijos pramonė	etenas, polipropilenas	gaunami alkoholiai, polimerai (polivinilchloridas, polietilenas, polivinilacetatas, poliizobtilenas, acetaldehidas).
Kasyba	etenas ir kt.	sprogmenų

Alkenai ir jų dariniai buvo plačiai naudojami pramonėje. (Kur ir kaip naudojami alkenai, lentelė aukščiau).

Tai tik nedidelė alkenų ir jų darinių naudojimo dalis. Kasmet olefinų paklausa tik didėja, vadinasi, didėja ir jų gamybos poreikis.

Pamokos tema: Alkenai. Alkenų paruošimas, cheminės savybės ir panaudojimas.

Pamokos tikslai ir uždaviniai:

• apžvelgti specifines etileno chemines savybes ir bendrąsias alkenų savybes;
• pagilinti ir konkretizuoti?-ryšiu sąvokas ir cheminių reakcijų mechanizmus;
• pateikti pirmines idėjas apie polimerizacijos reakcijas ir polimerų struktūrą;
• analizuoti laboratorinius ir bendruosius pramoninius alkenų gamybos metodus;
• toliau ugdyti gebėjimus dirbti su vadovėliu.

Įranga: prietaisas dujoms gaminti, KMnO 4 tirpalas, etilo alkoholis, koncentruota sieros rūgštis, degtukai, spiritinė lempa, smėlis, lentelės „Etileno molekulės sandara“, „Pagrindinės alkenų cheminės savybės“, demonstraciniai pavyzdžiai „Polimerai“.

UŽSIĖMIMŲ LAIKOTARPIU

I. Organizacinis momentas

Mes ir toliau tiriame homologines alkenų serijas. Šiandien turime pažvelgti į alkenų paruošimo būdus, chemines savybes ir pritaikymą. Turime apibūdinti chemines savybes, kurias sukelia dviguba jungtis, įgyti pradinį supratimą apie polimerizacijos reakcijas ir apsvarstyti laboratorinius ir pramoninius alkenų gamybos metodus.

II. Mokinių žinių aktyvinimas

1. Kokie angliavandeniliai vadinami alkenais?

1. Kokios yra jų struktūros ypatybės?

1. Kokioje hibridinėje būsenoje yra anglies atomai, kurie sudaro dvigubą jungtį alkeno molekulėje?

Esmė: alkenai nuo alkanų skiriasi tuo, kad jų molekulėse yra viena dviguba jungtis, kuri lemia alkenų cheminių savybių ypatumus, jų gavimo ir panaudojimo būdus.

III. Naujos medžiagos mokymasis

1. Alkenų gamybos būdai

Sudarykite reakcijų lygtis, patvirtinančias alkenų gamybos būdus

– alkanų krekingo C 8 H 18 ––> C 4 H 8 + C4H10; (terminis krekingas 400-700 o C temperatūroje)
oktaninis buteno butanas
– alkanų dehidrinimas C 4 H 10 ––> C 4 H 8 + H 2; (t, Ni)
butano buteno vandenilis
– halogenalkanų dehidrohalogeninimas C 4 H 9 Cl + KOH ––> C 4 H 8 + KCl + H 2 O;
chlorobutano hidroksidas buteno chloridas vanduo
kalio kalio
– dihalogeninių alkanų dehidrohalogeninimas
– alkoholių dehidratacija C 2 H 5 OH ––> C 2 H 4 + H 2 O (kaitinant, kai yra koncentruota sieros rūgštis)
Prisiminti! Dehidrinimo, dehidratacijos, dehidrohalogeninimo ir dehalogeninimo reakcijose reikia atsiminti, kad vandenilis pirmiausia yra abstrahuojamas iš mažiau hidrintų anglies atomų (Zaicevo taisyklė, 1875).

2. Alkenų cheminės savybės

Anglies-anglies ryšio pobūdis lemia cheminių reakcijų, į kurias patenka organinės medžiagos, tipą. Dvigubo anglies-anglies ryšio buvimas etileno angliavandenilių molekulėse lemia šias šių junginių savybes:
– dvigubos jungties buvimas leidžia alkenus klasifikuoti kaip nesočiuosius junginius. Jų pavertimas sočiaisiais įmanomas tik dėl prisijungimo reakcijų, o tai yra pagrindinė olefinų cheminės elgsenos ypatybė;
– dviguba jungtis reiškia didelę elektronų tankio koncentraciją, todėl prisijungimo reakcijos yra elektrofilinės;
– dviguba jungtis susideda iš vienos ir vienos jungties, kuri gana lengvai poliarizuojasi.

Alkenų chemines savybes apibūdinančios reakcijų lygtys

a) Sudėjimo reakcijos

Prisiminti! Pakeitimo reakcijos būdingos alkanams ir aukštesniesiems cikloalkanams, turintiems tik pavienius ryšius, adityvinės reakcijos būdingos alkenams, dienams ir alkinams, turintiems dvigubas ir trigubas jungtis.

Prisiminti! Galimi šie ryšio nutraukimo mechanizmai:

a) jei alkenai ir reagentas yra nepoliniai junginiai, tada ryšys nutrūksta ir susidaro laisvasis radikalas:

H 2 C = CH 2 + H: H ––> + +

b) jei alkenas ir reagentas yra poliniai junginiai, tada jungties skilimas sukelia jonų susidarymą:

c) kai reagentai, kurių molekulėje yra vandenilio atomų, prisijungia prie nutrūkusios jungties, vandenilis visada prisijungia prie labiau hidrinto anglies atomo (Morkovnikovo taisyklė, 1869).

– polimerizacijos reakcija nCH 2 = CH 2 ––> n – CH 2 – CH 2 –– > (– CH 2 – CH 2 –)n
eteno polietilenas

b) oksidacijos reakcija

Laboratorinė patirtis. Gaukite etileno ir ištirkite jo savybes (instrukcijos ant studentų stalų)

Etileno gavimo instrukcijos ir eksperimentai su juo

1. Į mėgintuvėlį įpilkite 2 ml koncentruotos sieros rūgšties, 1 ml alkoholio ir nedidelį kiekį smėlio.
2. Mėgintuvėlį uždarykite kamščiu su dujų išleidimo vamzdeliu ir pakaitinkite alkoholio lempos liepsnoje.
3. Išsiskyrusias dujas praleiskite per tirpalą su kalio permanganatu. Atkreipkite dėmesį į tirpalo spalvos pasikeitimą.
4. Uždekite dujas dujų išleidimo vamzdžio gale. Atkreipkite dėmesį į liepsnos spalvą.

– alkenai dega šviečiančia liepsna. (Kodėl?)

C 2 H 4 + 3O 2 ––> 2CO 2 + 2H 2 O (visiškai oksiduojantis reakcijos produktai yra anglies dioksidas ir vanduo)

Kokybinė reakcija: „lengva oksidacija (vandeniniame tirpale)“

– alkenai nuspalvina kalio permanganato tirpalą (Vagnerio reakcija)

Sunkesnėmis sąlygomis rūgščioje aplinkoje reakcijos produktai gali būti karboksirūgštys, pavyzdžiui (esant rūgštims):

CH 3 – CH = CH 2 + 4 [O] ––> CH 3 COOH + HCOOH

– katalizinė oksidacija

Prisiminkite pagrindinį dalyką!

1. Nesotieji angliavandeniliai aktyviai dalyvauja prisijungimo reakcijose.
2. Alkenų reaktyvumą lemia tai, kad veikiant reagentams ryšys lengvai nutrūksta.
3. Dėl sudėjimo anglies atomų perėjimas iš sp 2 į sp 3 - atsiranda hibridinė būsena. Reakcijos produktas turi ribojantį pobūdį.
4. Kaitinant etileną, propileną ir kitus alkenus esant slėgiui arba esant katalizatoriui, atskiros jų molekulės sujungiamos į ilgas grandines – polimerus. Polimerai (polietilenas, polipropilenas) turi didelę praktinę reikšmę.

3. Alkenų taikymas(mokinio žinutė pagal tokį planą).

1 – didelio oktaninio skaičiaus kuro gamyba;
2 – plastikai;
3 – sprogmenys;
4 – antifrizas;
5 – tirpikliai;
6 – paspartinti vaisių nokimą;
7 – acetaldehido gamyba;
8 – sintetinė guma.

III. Sustiprinti išmoktą medžiagą

Namų darbai:§§ 15, 16, ex. 1, 2, 3 90 p., buv. 4, 5 95 psl.

Alkinai, halogenų dariniai, alkoholiai, polimerai ir kt. Pagrindinė nesočiųjų angliavandenilių problema yra beveik visiškas jų nebuvimas gamtoje; dažniausiai šios serijos medžiagos yra išgaunamos laboratorijoje cheminės sintezės būdu. Norint suprasti alkenų gamybos reakcijų ypatybes, reikia suprasti jų struktūrą.

Kas yra alkenai?

Alkenai yra organinės medžiagos, susidedančios iš anglies ir vandenilio atomų. Ypatinga šios serijos savybė yra dvigubi kovalentiniai ryšiai: sigma ir pi. Jie nustato chemines ir fizines medžiagų savybes. Jų lydymosi temperatūra yra žemesnė nei atitinkamų alkanų. Be to, alkenai nuo šios „bazinės“ angliavandenilių serijos skiriasi tuo, kad vyksta adityvinė reakcija, kuri atsiranda nutraukus pi jungtį. Jiems būdingi keturi izomerijos tipai:

• pagal dvigubos jungties padėtį;
• dėl anglies skeleto pokyčių;
• tarpklasis (su cikloalkanais);
• geometriniai (cis- ir trans-).

Kitas šios serijos medžiagų pavadinimas yra olefinai. Taip yra dėl jų panašumo į polihidroksilines karboksirūgštis, kurių sudėtyje yra dviguba jungtis. Alkenų nomenklatūra skiriasi tuo, kad pirmasis atomas anglies grandinėje yra nulemtas daugybinės jungties išsidėstymo, kurios padėtis nurodoma ir medžiagos pavadinime.

Krekingas yra pagrindinis alkenų gamybos būdas

Krekingas yra naftos perdirbimo aukštoje temperatūroje rūšis. Pagrindinis šio proceso tikslas – gauti mažesnės molekulinės masės medžiagas. Krekingas, kad susidarytų alkenai, įvyksta skaidant alkanus, kurie yra naftos produktų dalis. Tai įvyksta esant 400–700 °C temperatūrai. Šios alkenų gamybos reakcijos metu, be medžiagos, kuri buvo jos įgyvendinimo tikslas, susidaro alkanas. Bendras anglies atomų skaičius prieš ir po reakcijos yra vienodas.

Kiti pramoniniai alkenų gamybos būdai

Neįmanoma toliau kalbėti apie alkenus, nepaminėjus dehidrinimo reakcijos. Jai atlikti imamas alkanas, kuriame pašalinus du vandenilio atomus gali susidaryti dviguba jungtis. Tai reiškia, kad metanas nepateks į šią reakciją. Todėl daugelis alkenų prasideda etilenu. Ypatingos reakcijos sąlygos yra aukštesnė temperatūra ir katalizatorius. Pastarasis gali būti nikelis arba chromo (III) oksidas. Reakcijos rezultatas – alkenas su atitinkamu anglies atomų skaičiumi ir bespalvės dujos (vandenilis).

Kitas pramoninis šios serijos medžiagų ekstrahavimo būdas yra alkinų hidrinimas. Ši alkenų gamybos reakcija vyksta aukštesnėje temperatūroje ir dalyvaujant katalizatoriui (nikeliui arba platinai). Hidrinimo mechanizmas pagrįstas vienos iš dviejų pateikto alkino pi jungčių nutraukimu, o po to į sunaikinimo vietas pridedami vandenilio atomai.

Laboratorinis metodas naudojant alkoholį

Vienas iš paprasčiausių ir nebrangiausių būdų yra intramolekulinė dehidratacija, tai yra vandens pašalinimas. Rašant reakcijos lygtį verta prisiminti, kad ji bus vykdoma pagal Zaicevo taisyklę: vandenilis bus atskirtas nuo mažiausiai hidrinto anglies atomo. Temperatūra turi būti aukštesnė nei 150 °C. Kaip katalizatorių reikia naudoti medžiagas, turinčias higroskopinių savybių (galinčių pritraukti drėgmę), pavyzdžiui, sieros rūgštį. Toje vietoje, kur pašalinama hidroksilo grupė ir vandenilis, susidarys dviguba jungtis. Reakcijos rezultatas bus atitinkamas alkenas ir viena vandens molekulė.

Ekstrahavimas laboratorijoje halogeno darinių pagrindu

Yra dar du laboratoriniai metodai. Pirmasis yra šarminio tirpalo veikimas alkano dariniams, kuriuose yra vienas halogeno atomas. Šis metodas vadinamas dehidrohalogenavimu, tai yra vandenilio junginių pašalinimas su septintos grupės nemetaliniais elementais (fluoru, bromu, chloru, jodu). Reakcijos mechanizmo įgyvendinimas, kaip ir ankstesniu atveju, vyksta pagal Zaicevo taisyklę. Katalizuojančios sąlygos yra alkoholio tirpalas ir aukštesnė temperatūra. Po reakcijos susidaro alkenas, šarmo metalo elemento druska ir halogenas bei vanduo.

Antrasis metodas yra labai panašus į ankstesnį. Tai atliekama naudojant alkaną, kuriame yra du halogenai. Tokią medžiagą veikia aktyvus metalas (cinkas arba magnis), esant alkoholio tirpalui ir aukštai temperatūrai. Reakcija įvyks tik tuo atveju, jei dviejuose gretimuose anglies atomuose vandenilis bus pakeistas halogenu; jei sąlyga neįvykdyta, dviguba jungtis nesusidarys.

Kodėl reikia vartoti cinką ir magnį? Reakcijos metu metalas oksiduojasi, kuris gali atiduoti du elektronus, pašalinami du halogenai. Jei vartojate šarminius elementus, jie reaguos su vandeniu, esančiu alkoholio tirpale. Kalbant apie metalus, kurie ateina po magnio ir cinko Beketovo serijoje, jie bus per silpni.

Alkenai- nesotieji angliavandeniliai, kuriuose yra viena dviguba jungtis. Alkenų pavyzdžiai:

Alkenų gavimo būdai.

1. Alkanų krekingas 400-700°C temperatūroje. Reakcija vyksta per laisvųjų radikalų mechanizmą:

2. Alkanų dehidrogenavimas:

3. Eliminacijos reakcija (eliminacija): iš gretimų anglies atomų pašalinami 2 atomai arba 2 atomų grupės, susidaro dviguba jungtis. Tokios reakcijos apima:

A) Alkoholių dehidratacija (kaitinant virš 150 °C, naudojant sieros rūgštį kaip vandenį šalinantį reagentą):

B) Vandenilio halogenidų pašalinimas veikiant alkoholio šarmo tirpalui:

Vandenilio atomas pirmiausia yra atskirtas nuo anglies atomo, kuris yra prijungtas prie mažiau vandenilio atomų (mažiausiai hidrintas atomas) - Zaicevo taisyklė.

B) Dehalogeninimas:

Cheminės alkenų savybės.

Alkenų savybes lemia daugialypės jungties buvimas, todėl alkenai patenka į elektrofilines prisijungimo reakcijas, kurios vyksta keliais etapais (H-X - reagentas):

1 etapas:

2 etapas:

.

Šio tipo reakcijose vandenilio jonas priklauso anglies atomui, kurio krūvis yra neigiamas. Tankio pasiskirstymas yra toks:

Jei pakaitas yra donoras, kuris pasireiškia +I- efektu, tada elektronų tankis pasislenka link labiausiai hidrinto anglies atomo, sukurdamas iš dalies neigiamą jo krūvį. Reakcijos vyksta pagal Markovnikovo valdymas: kai jungiasi polinės molekulės kaip NH (HCl, HCN, HOH ir tt) prie nesimetrinių alkenų, vandenilis pirmiausia prisijungia prie labiau hidrinto anglies atomo prie dvigubos jungties.

A) Papildymo reakcijos:
1) Hidrohalogeninimas:

Reakcija vyksta pagal Markovnikovo taisyklę. Bet jei reakcijoje yra peroksido, neatsižvelgiama į taisyklę:

2) Drėkinimas. Reakcija vyksta pagal Markovnikovo taisyklę, kai yra fosforo arba sieros rūgšties:

3) Halogeninimas. Dėl to bromo vanduo pasikeičia - tai kokybinė reakcija į daugialypį ryšį:

4) Hidrinimas. Reakcija vyksta dalyvaujant katalizatoriams.

APIBRĖŽIMAS

Alkenai vadinami nesotieji angliavandeniliai, kurių molekulėse yra viena dviguba jungtis. Alkeno molekulės struktūra, naudojant etileną kaip pavyzdį, parodyta Fig. 1.

Ryžiai. 1. Etileno molekulės sandara.

Pagal fizines savybes alkenai mažai skiriasi nuo alkanų, kurių molekulėje yra tiek pat anglies atomų. Žemesni homologai C 2 - C 4 normaliomis sąlygomis yra dujos; C 5 - C 17 - skysčiai; aukštesni homologai yra kietosios medžiagos. Alkenai netirpsta vandenyje. Labai gerai tirpsta organiniuose tirpikliuose.

Alkenų paruošimas

Pramonėje alkenai gaunami perdirbant naftą: krekinguojant ir dehidrogenuojant alkanus. Laboratorinius alkenų gavimo metodus suskirstėme į dvi grupes:

• Eliminacijos reakcijos

- alkoholių dehidratacija

CH3-CH2-OH → CH2 =CH2 + H2O (H2SO4 (konc.), t 0 = 170).

— monohalogeninių alkanų dehidrohalogeninimas

CH 3 -CH(Br)-CH 2 -CH 3 + NaOH alkoholis → CH 3 -CH=CH-CH 3 + NaBr + H 2 O (t 0).

— dihalogeninių alkanų dehalogeninimas

CH3-CH(Cl)-CH(Cl)-CH2-CH3 + Zn(Mg) → CH3-CH=CH-CH2-CH3 + ZnCl2 (MgCl2).

• Neužbaigtas alkinų hidrinimas

CH≡CH + H2 →CH2 =CH2 (Pd, t 0).

Cheminės alkenų savybės

Alkenai yra labai reaktyvūs organiniai junginiai. Tai paaiškinama jų struktūra. Alkenų chemija yra dvigubų jungčių chemija. Tipiškos alkenų reakcijos yra elektrofilinės prisijungimo reakcijos.

Cheminės alkenų transformacijos vyksta skaidant:

1) π-C-C jungtys (pridėjimas, polimerizacija ir oksidacija)

- hidrinimas

CH3-CH=CH2 + H2 → CH3-CH2-CH2 (kat = Pt).

- halogeninimas

CH3-CH2-CH=CH2 + Br2 → CH3-CH2-CH(Br)-CH2Br.

- hidrohalogeninimas (vykdoma pagal Markovnikovo taisyklę: vandenilio atomas pirmiausia prisijungia prie labiau hidrinto anglies atomo)

CH3-CH=CH2 + H-Cl → CH3-CH(Cl)-CH3.

- drėkinimas

CH2 =CH2 + H-OH → CH3 -CH2-OH (H+, t 0).

- polimerizacija

nCH2 =CH2 → -[-CH2-CH2-]-n (kat, t 0).

- oksidacija

CH2 =CH2 + 2KMnO4 + 2KOH → HO-CH2-CH2-OH + 2K2MnO4;

2CH2 =CH2 + O2 → 2C2OH4 (epoksidas) (kat = Ag,t 0);

2CH2 =CH2 + O2 → 2CH3-C(O)H (kat = PdCl2, CuCl).

2) σ- ir π-C-C ryšiai

CH3-CH=CH-CH2-CH3 + 4[O] → CH3COOH + CH3CH2COOH (KMnO4, H+, t 0).

3) jungia C sp 3 -H (alilo padėtyje)

CH2 =CH2 + Cl2 → CH2 =CH-Cl + HCl (t 0 = 400).

4) Visų ryšių nutraukimas

C2H4 + 2O2 → 2CO2 + 2H2O;

C n H 2n + 3n/2 O 2 → nCO 2 + nH 2 O.

Alkenų taikymas

Alkenai buvo pritaikyti įvairiuose šalies ekonomikos sektoriuose. Pažvelkime į atskirų atstovų pavyzdį.

Etilenas plačiai naudojamas pramoninėje organinėje sintezėje gaminant įvairius organinius junginius, tokius kaip halogenų dariniai, alkoholiai (etanolis, etilenglikolis), acetaldehidas, acto rūgštis ir kt. Polimerų gamybai etilenas sunaudojamas dideliais kiekiais.

Propilenas naudojamas kaip žaliava gaminant kai kuriuos alkoholius (pavyzdžiui, 2-propanolį, gliceriną), acetoną ir kt. Polipropilenas gaunamas polimerizuojant propileną.

Problemų sprendimo pavyzdžiai

1 PAVYZDYS

Pratimas	Hidrolizuojant vandeniniu natrio hidroksido NaOH dichlorido tirpalu, gautu į etileno angliavandenilį įpylus 6,72 litro chloro, susidarė 22,8 g dvihidrolio alkoholio. Kokia yra alkeno formulė, jei žinoma, kad reakcijos vyksta kiekybine išeiga (be nuostolių)?
Sprendimas	Parašykime alkeno chlorinimo bendrosios formos lygtį, taip pat dvihidroalkoholio susidarymo reakciją: C n H 2 n + Cl 2 = C n H 2 n Cl 2 (1); C n H 2 n Cl 2 + 2NaOH = C n H 2 n (OH) 2 + 2HCl (2). Apskaičiuokime chloro kiekį: n(Cl 2) = V(Cl 2) / V m; n (Cl 2) = 6,72 / 22,4 = 0,3 mol, todėl etileno dichlorido taip pat bus 0,3 molio (1 lygtis), dviračio alkoholio taip pat turėtų būti 0,3 molio, o pagal uždavinio sąlygas tai yra 22,8 g. Tai reiškia, kad jo molinė masė bus lygi: M (C n H 2 n (OH) 2) = m (C n H 2 n (OH) 2) / n (C n H 2 n (OH) 2); M(CnH2n(OH)2) = 22,8 / 0,3 = 76 g/mol. Raskime alkeno molinę masę: M (C n H 2 n) = 76 - (2 × 17) = 42 g/mol, kuri atitinka formulę C 3 H 6 .
Atsakymas	Alkeno formulė C3H6

2 PAVYZDYS

Pratimas	Kiek gramų reikės brominti 16,8 g alkeno, jei žinoma, kad kataliziškai hidrinant tą patį alkeno kiekį buvo pridėta 6,72 litro vandenilio? Kokia yra pirminio angliavandenilio sudėtis ir galima struktūra?
Sprendimas	Bendrai parašykime alkeno brominimo ir hidrinimo lygtis: CnH2n + Br2 = CnH2nBr2 (1); C n H 2 n + H 2 = C n H 2 n +2 (2). Apskaičiuokime vandenilio medžiagos kiekį: n(H2) = V(H2)/Vm; n(H2) = 6,72 / 22,4 = 0,3 mol, todėl alkenas taip pat bus 0,3 mol (2 lygtis), o pagal uždavinio sąlygas yra 16,8 g. Tai reiškia, kad jo molinė masė bus lygi: M(CnH2n) = m(CnH2n)/n(CnH2n); M(CnH2n) = 16,8 / 0,3 = 56 g/mol, kuri atitinka formulę C 4 H 8 . Pagal (1) lygtį n(C n H 2 n) : n(Br 2) = 1:1, t.y. n(Br2) = n(CnH2n) = 0,3 mol. Raskime bromo masę: m(Br2) = n(Br2) × M(Br2); M (Br 2) = 2 × Ar (Br) = 2 × 80 = 160 g/mol; m(MnO 2) = 0,3 × 160 = 48 g. Sukurkime izomerų struktūrines formules: butenas-1 (1), butenas-2 (2), 2-metilpropenas (3), ciklobutanas (4). CH2=CH-CH2-CH3 (1); CH3-CH=CH-CH3 (2); CH2=C(CH3)-CH3(3);
Atsakymas	Bromo masė yra 48 g