Alkény - trieda Organické zlúčeniny s dvojitou väzbou medzi atómami uhlíka, štruktúrny vzorec je CnH2n. Dvojitá väzba v molekulách olefínov je jedna σ- a jedna π-väzba. Ak si teda predstavíme dva atómy uhlíka a umiestnime ich do roviny, väzba σ bude umiestnená v rovine a väzba π bude umiestnená nad a pod rovinou (ak netušíte, o čom hovoríme, pozrite si do časti o chemických väzbách).

Hybridizácia

V alkénoch prebieha hybridizácia sp 2, pre ktorú uhol H-C-H je 120 stupňov a dĺžka väzby C=C je 0,134 nm.

Štruktúra

Z prítomnosti π-väzby vyplýva a je experimentálne potvrdené, že:

• Dvojitá väzba v molekulách alkénov je svojou štruktúrou citlivejšia na vonkajšie vplyvy ako bežná σ-väzba
• Dvojitá väzba znemožňuje rotáciu okolo σ-väzby, čo znamená prítomnosť izomérov, tieto izoméry sa nazývajú cis- a trans-
• π väzba je menej silná ako σ väzba, pretože elektróny sú ďalej od stredov atómov

Fyzikálne vlastnosti

Fyzikálne vlastnosti alkénov sú podobné vlastnostiam alkánov. Alkény, ktoré majú až päť atómov uhlíka, sú za normálnych podmienok v plynnom stave. Molekuly s obsahom 6 až 16 atómov uhlíka sú v kvapalnom stave a od 17 atómov uhlíka - alkény sú v pevné skupenstvo za normálnych podmienok.

Teplota varu alkénov sa zvyšuje v priemere o 30 stupňov pre každú skupinu CH 2 , pretože v alkánoch vetvy znižujú teplotu varu látky.

Prítomnosť π-väzby spôsobuje, že olefíny sú mierne rozpustné vo vode, čo spôsobuje ich nízku polaritu. Alkény sú nepolárne látky a rozpúšťajú sa v nepolárnych rozpúšťadlách a slabo polárnych rozpúšťadlách.

Hustota alkénov je vyššia ako hustota alkánov, ale nižšia ako hustota vody.

izoméria

• Izoméria uhlíkového skeletu: 1-butén a 2-metylpropén
• Izoméria polohy dvojitej väzby: 1-butén a 2-butén
• Medzitriedna izoméria: 1-butén a cyklobután

Reakcie

Charakteristické reakcie alkénov sú adičné reakcie, π-väzba sa preruší a výsledné elektróny ľahko prijímajú nový prvok. Prítomnosť π väzby znamená viac energie, preto sú adičné reakcie spravidla exotermickej povahy, t.j. prúdiť s uvoľňovaním tepla.

Adičné reakcie

Pridanie halogenovodíkov

Halogenidy vodíka sa ľahko pridávajú k dvojitej väzbe alkénov za vzniku halogénalkán. l s. Halogenidy vodíka sa zmiešajú s octová kyselina alebo priamo, v plynnom stave, zmiešané s alkénom. Na zváženie reakčného mechanizmu je potrebné poznať Markovnikovovo pravidlo.

Markovnikovovo pravidlo

Keď etylénové homológy reagujú s kyselinami, vodík sa pridáva k viac hydrogenovanému atómu uhlíka.
Výnimka z pravidla, hydroborácia alkínov, bude diskutovaná v článku o alkínoch.

Reakčný mechanizmus adície halogenovodíkov na alkény je nasledovný: v molekule halogenovodíka dochádza k rozpadu homolytickej väzby, vzniká protón a halogénový anión. Protón sa viaže na alkén za vzniku karbokationu, takáto reakcia je endotermická a má vysoký stupeň aktivačnej energie, takže reakcia je pomalá. Výsledný karbokation je veľmi reaktívny, takže sa ľahko viaže na halogén, aktivačná energia je nízka, takže tento krok nespomalí reakciu.

Pri izbovej teplote alkény reagujú s chlórom a brómom v prítomnosti tetrachlórmetánu. Mechanizmus adičnej reakcie halogénu je nasledovný: elektróny z π-väzby pôsobia na molekulu halogénu X 2 . Keď sa halogén približuje k olefínu, elektróny v molekule halogénu sú posunuté k vzdialenejšiemu atómu, takže molekula halogénu je polarizovaná, najbližší atóm má kladný náboj, vzdialenejší záporný. V molekule halogénu dochádza k prerušeniu heterolytické väzby, vzniká katión a anión. Halogénový katión je pripojený k dvom atómom uhlíka prostredníctvom elektrónového páru väzby π a voľného elektrónového páru katiónu. Zostávajúci halogénový anión pôsobí na jeden z atómov uhlíka v molekule halogénalkénu a láme sa cyklus C-C-X a tvorí dihalogénalkén.

Alkénové adičné reakcie majú dve hlavné aplikácie, prvou je kvantitatívna analýza, ktorá určuje počet dvojitých väzieb počtom absorbovaných molekúl X2. Druhý je v priemysle. Výroba plastov je založená na vinylchloride. Trichlóretylén a tetrachlóretylén sú vynikajúce rozpúšťadlá pre acetylénové tuky a kaučuky.

hydrogenácia

pristúpenie plynný vodík na alkén sa vyskytuje s Pt, Pd alebo Ni katalyzátormi. V dôsledku reakcie vznikajú alkány. Hlavnou aplikáciou katalytickej reakcie pridania vodíka je v prvom rade kvantitatívna analýza. Počet dvojitých väzieb v látke možno určiť zo zvyšku molekúl H2. Po druhé, rastlinné tuky a rybie tuky sú nenasýtené uhlíky a takáto hydrogenácia vedie k ich zvýšeniu bod topenia premenou na tuhé tuky. Na tomto procese je založená výroba margarínu.

Hydratácia

Keď sa alkény zmiešajú s kyselinou sírovou, vytvoria sa alkylhydrogensulfáty. Pri riedení alkylhydrogensíranov vodou a súčasnom zahrievaní vzniká alkohol. Príkladom reakcie je zmiešanie eténu (etylénu) s kyselinou sírovou, následné zmiešanie s vodou a zahrievanie, výsledkom je etanol.

Oxidácia

Alkény sa ľahko oxidujú rôzne látky ako je napríklad KMn04, O3, Os04 atď. Existujú dva typy oxidácie alkénov: štiepenie π-väzby bez štiepenia σ-väzby a štiepenie σ- a π-väzby. Oxidácia bez porušenia sigma väzby sa nazýva mierna oxidácia, s porušením sigma väzby - tvrdá oxidácia.

Oxidáciou eténu bez porušenia σ-väzby vznikajú epoxidy (epoxidy sú cyklické C-C-O zlúčeniny) alebo dvojsýtne alkoholy. Oxidáciou s pretrhnutím σ-väzby vznikajú acetóny, aldehydy a karboxylové kyseliny.

Oxidácia manganistanom draselným

Reakcie oxidácie alkénov pod vplyvom manganistanu draselného sa nazývajú objavil Yegor Wagner a nesie jeho meno. Pri Wagnerovej reakcii prebieha oxidácia v organickom rozpúšťadle (acetón alebo etanol) pri teplote 0-10°C, v slabom roztoku manganistanu draselného. V dôsledku reakcie sa tvoria dvojsýtne alkoholy a manganistan draselný sa stáva bezfarebným.

Polymerizácia

Väčšina jednoduchých alkénov môže podstúpiť samoadičné reakcie, čím sa zo štruktúrnych jednotiek vytvoria veľké molekuly. Takéto veľké molekuly sa nazývajú polyméry, reakcia, pri ktorej vzniká polymér, sa nazýva polymerizácia. Jednoduché štruktúrne jednotky, ktoré tvoria polyméry, sa nazývajú monoméry. Polymér je označený záverom opakujúcej sa skupiny v zátvorkách s označením indexu "n", čo znamená veľký počet opakovaní, napríklad: "-(CH2-CH2)n-" - polyetylén. Polymerizačné procesy sú základom výroby plastov a vlákien.

Radikálová polymerizácia

Radikálová polymerizácia je iniciovaná katalyzátorom - kyslíkom alebo peroxidom. Reakcia pozostáva z tri etapy:

Zasvätenie
ROOR → 2RO .
CH 2 = CH-C6H5 -> RO - CH2C. H-C6H5

reťazový rast
RO - CH2C. H-C6H5 + CH2 \u003d CH-C6H5 -> RO-CH2-CH (C6H5) -CH2-C. -C5H6

Ukončenie reťazca rekombináciou
CH2-C. H-C6H5 + CH2-C. H-C6H5 → CH2-CH-C6H5-CH2-CH-C6H5
Otvorený obvod disproporciou
CH2-C. H-C6H5 + CH2-C. H-C6H5 → CH \u003d CH-C6H5 + CH2-CH2-C6H5

Iónová polymerizácia

Ďalším spôsobom polymerizácie alkénov je iónová polymerizácia. Reakcia prebieha tvorbou medziproduktov - karbokatiónov a karbaniónov. Tvorba prvého karbokationu sa spravidla uskutočňuje pomocou Lewisovej kyseliny, tvorba karbaniónu sa uskutočňuje reakciou s Lewisovou zásadou.

A + CH2 \u003d CH-X → A-CH2-C + H-X → ... → A-CH2-CHX-CH2-CHX-CH2C + HX ...

B + CH2 \u003d CH-X → B-CH2-C - H-X → ... → B-CH2-CHX-CH2-CHX-CH2C - HX ...

Bežné polyméry

Najbežnejšie polyméry sú:

Nomenklatúra

Názov alkénov, podobne ako alkánov, pozostáva z prvej časti - predpony označujúcej počet atómov uhlíka v hlavnom reťazci a prípony -én. Alkén je zlúčenina s dvojitou väzbou, takže molekuly alkénu začínajú dvoma atómami uhlíka. Prvý na zozname je etén, et- dva atómy uhlíka, -én - prítomnosť dvojitej väzby.

Ak sú v molekule viac ako tri atómy uhlíka, potom je potrebné uviesť polohu dvojitej väzby, napríklad butén môže byť dvoch typov:

CH2 \u003d CH-CH2-CH3
CH3-CH \u003d CH -CH 3

Na označenie polohy dvojitej väzby je potrebné pridať číslo, pre príklad vyššie by to bol 1-butén a 2-butén (používajú sa aj názvy 1-butén a 2-butén, ale nie sú systematické ).

Prítomnosť dvojitej väzby znamená izomériu, keď sa molekuly môžu nachádzať na opačných stranách dvojitej väzby, napríklad:

Táto izoméria sa nazýva cis- (Z-zusammen, spolu z nemčiny) a trans- (E-entgegen, opak nemčiny), v prvom prípade cis-1,2-dichlóretén (alebo (Z)-1,2- dichlóretén), v druhom prípade trans-1,2-dichlóretén (alebo (E)-1,2-dichlóretén).

Alkénové uhľovodíky (olefíny) sú jednou z tried organickej hmoty, ktoré majú svoje . Typy izomérie alkénov v predstaviteľoch tejto triedy sa neopakujú s izomériou iných organických látok.

V kontakte s

Charakteristické črty triedy

Etylénové olefíny sú tzv jedna z tried nenasýtených uhľovodíkov obsahujúcich jednu dvojitú väzbu.

Autor: fyzikálne vlastnosti Zástupcovia tejto kategórie nenasýtených zlúčenín sú:

• plyny,
• tekutiny,
• tuhé zlúčeniny.

V zložení molekúl nie je len väzba "sigma", ale aj väzba "pí". Dôvodom je prítomnosť hybridizácie v štruktúrnom vzorci " sp2“, ktorý sa vyznačuje usporiadaním atómov zlúčeniny v rovnakej rovine.

Súčasne je medzi nimi vytvorený uhol najmenej stodvadsať stupňov. nehybridizované orbitály" R» je charakteristické pre umiestnenie nad molekulárnou rovinou aj pod ňou.

Táto vlastnosť štruktúry vedie k vytvoreniu ďalších väzieb - "pi" alebo " π ».

Popísané spojenie je menej pevné v porovnaní s väzbami "sigma", pretože bočné prekrytie má slabú priľnavosť. Celková distribúcia elektrónových hustôt vytvorených väzieb je charakterizovaná nehomogenitou. Pri rotácii v blízkosti väzby uhlík-uhlík dochádza k porušeniu prekrytia „p“ orbitálov. Pre každý alkén (olefín) je takýto vzor charakteristickou črtou.

Takmer všetky zlúčeniny etylénu majú vysoké teploty varu a topenia, ktoré nie sú charakteristické pre všetky organické látky. Zástupcovia tejto triedy nenasýtených sacharidov sa rýchlo rozpúšťajú v iných organických rozpúšťadlách.

Pozor! Acyklické nenasýtené zlúčeniny etylénové uhľovodíky majú všeobecný vzorec - C n H 2n.

Homológia

Na základe skutočnosti, že všeobecný vzorec alkénov je C n H 2n, majú určitú homológiu. Homologická séria alkénov začína prvým zástupcom etylénu alebo eténu. Táto látka je za normálnych podmienok plyn a obsahuje dva atómy uhlíka a štyri atómy vodíka -C2H4. Za eténom pokračuje homologická séria alkénov s propénom a buténom. Ich vzorce sú nasledovné: "C3H6" a "C4H8". Za normálnych podmienok sú to aj plyny, ktoré sú ťažšie, čo znamená, že ich treba zbierať skúmavkou otočenou hore dnom.

Všeobecný vzorec alkénov vám umožňuje vypočítať ďalšieho zástupcu tejto triedy, ktorý má v štruktúrnom reťazci najmenej päť atómov uhlíka. Ide o pentén so vzorcom "C 5 H 10".

Autor: fyzicka charakteristikašpecifikovaná látka patrí medzi kvapaliny, ako aj dvanásť nasledujúcich zlúčenín homologickej línie.

Medzi alkény s týmito charakteristikami sú tiež pevné látky, ktoré začínajú vzorcom C18H36. Kvapalné a pevné etylénové uhľovodíky nemajú tendenciu sa rozpúšťať vo vode, ale keď sa dostanú do organických rozpúšťadiel, reagujú s nimi.

Opísaný všeobecný vzorec pre alkény zahŕňa nahradenie predtým platnej prípony „an“ za „en“. Toto je zakotvené v pravidlách IUPAC. Bez ohľadu na to, ktorý zástupca tejto kategórie zlúčenín vezmeme, všetky majú opísanú príponu.

V názve etylénových zlúčenín je vždy určité číslo, ktoré označuje umiestnenie dvojitej väzby vo vzorci. Príklady sú: "butén-1" alebo "pentén-2". Atómové číslovanie začína od okraja najbližšie k dvojitej konfigurácii. Toto pravidlo je vo všetkých prípadoch „železné“.

izoméria

V závislosti od existujúceho typu hybridizácie alkénov majú určité typy izomérie, z ktorých každá má svoje vlastné charakteristiky a štruktúru. Zvážte hlavné typy izomérie alkénov.

konštrukčný typ

Štrukturálna izoméria sa ďalej delí na izoméry podľa:

• uhlíková kostra;
• umiestnenie dvojitej väzby.

Štrukturálne izoméry uhlíkového skeletu vznikajú v prípade výskytu radikálov (vetvy z hlavného reťazca).

Izoméry alkénov uvedenej izomérie budú:

CH 2 \u003d CH — CH 2 — CH 3.

2-metylpropén-1:

CH2=C — CH 3

│

Predložené zlúčeniny Celkom atómy uhlíka a vodíka (C 4 H 8), ale štruktúra uhľovodíkového skeletu je odlišná. Ide o štruktúrne izoméry, aj keď ich vlastnosti nie sú rovnaké. Butén-1 (butylén) má charakteristický zápach a narkotické vlastnosti, ktoré dráždia Dýchacie cesty. Tieto vlastnosti nemajú 2-metylpropén-1.

AT tento prípad etylén nemá žiadne izoméry (C2H4), pretože pozostáva iba z dvoch atómov uhlíka, kde radikály nemôžu byť substituované.

Poradte! Radikál môže byť umiestnený na strednom a predposlednom uhlíkovom atóme, ale nie je povolené umiestniť ich blízko krajných substituentov. Toto pravidlo platí pre všetky nenasýtené uhľovodíky.

Pokiaľ ide o umiestnenie dvojitej väzby, izoméry sa rozlišujú:

CH 2 \u003d CH — CH 2 — CH2-CH3.

CH3-CH = CH — CH2-CH3.

Všeobecný vzorec pre alkény v uvedených príkladoch je:C5H10,, ale umiestnenie jednej dvojitej väzby je iné. Vlastnosti týchto zlúčenín sa budú líšiť. Toto je štrukturálna izoméria.

izoméria

Priestorový typ

Priestorová izoméria alkénov je spojená s povahou usporiadania uhľovodíkových substituentov.

Na základe toho sa rozlišujú izoméry:

• "cis";
• "Trance".

Všeobecný vzorec alkénov umožňuje tvorbu "trans-izomérov" a "cis-izomérov" tej istej zlúčeniny. Vezmite si napríklad butylén (butén). Pre ňu je možné vytvoriť izoméry priestorovej štruktúry usporiadaním substituentov rôznym spôsobom vzhľadom na dvojitú väzbu. S príkladmi by izoméria alkénov vyzerala takto:

"cis-izomér" "trans-izomér"

Butén-2 Butén-2

Z tohto príkladu je možné vidieť, že "cis-izoméry" majú dva rovnaké radikály na jednej strane roviny dvojitej väzby. Pre "trans-izoméry" toto pravidlo nefunguje, pretože majú dva odlišné substituenty v porovnaní s uhlíkovým reťazcom "C \u003d C". Vzhľadom na túto pravidelnosť je možné vytvoriť "cis" a "trans" izoméry pre rôzne acyklické etylénové uhľovodíky.

Prezentovaný "cis-izomér" a "trans-izomér" pre butén-2 sa nedajú navzájom premeniť, pretože to vyžaduje rotáciu okolo existujúceho uhlíkového dvojitého reťazca (C=C). Na uskutočnenie tejto rotácie je potrebné určité množstvo energie na prerušenie existujúcej „p-väzby“.

Na základe vyššie uvedeného možno konštatovať, že "trans" a "cis" izoméry tohto druhu sú jednotlivé zlúčeniny s určitým súborom chemických a fyzikálnych vlastností.

Ktorý alkén nemá žiadne izoméry. Etylén nemá žiadne priestorové izoméry v dôsledku rovnakého usporiadania vodíkových substituentov vzhľadom na dvojitý reťazec.

Medzitrieda

Medzitriedna izoméria v alkénových uhľovodíkoch je rozšírená. Dôvodom je podobnosť všeobecného vzorca zástupcov tejto triedy so vzorcom cykloparafínov (cykloalkánov). Tieto kategórie látok majú rovnaký počet atómov uhlíka a vodíka, násobok zloženia (C n H 2n).

Medzitriedne izoméry by vyzerali takto:

CH 2 \u003d CH — CH 3.

cyklopropán:

Ukazuje sa, že vzorecC3H6sú zodpovedné dve zlúčeniny: propén-1 a cyklopropán. Zo štruktúrnej štruktúry je vidieť rozdielne vzájomné usporiadanie uhlíka. Vlastnosti týchto zlúčenín sú tiež odlišné. Propén-1 (propylén) je plynná zlúčenina s nízkou teplotou varu. Cyklopropán sa vyznačuje plynným skupenstvom so štipľavým zápachom a štipľavou chuťou. Chemické vlastnosti Tieto látky sa tiež líšia, ale ich zloženie je identické. Na organické tento druh izoméry sa nazývajú medzitriedy.

Alkény. Izoméria alkénov. POUŽÍVAŤ. Organická chémia.

Alkény: Štruktúra, nomenklatúra, izoméria

Záver

Ich dôležitou charakteristikou je alkénová izoméria, vďaka ktorej sa v prírode objavujú nové zlúčeniny s inými vlastnosťami, ktoré sa využívajú v priemysle a každodennom živote.

Alkény - nenasýtené uhľovodíky obsahujúci jednu dvojitú väzbu. Príklady alkénov:

Spôsoby získavania alkénov.

1. Krakovanie alkánov pri 400-700°C. Reakcia prebieha podľa mechanizmu voľných radikálov:

2. Dehydrogenácia alkánov:

3. Eliminačná reakcia (štiepenie): od susedných atómov uhlíka sa odštiepia 2 atómy alebo 2 skupiny atómov a vznikne dvojitá väzba. Tieto reakcie zahŕňajú:

A) Dehydratácia alkoholov (zahriatie nad 150 °C, za účasti kyseliny sírovej ako činidla odstraňujúceho vodu):

B) Štiepenie halogénvodíkov pri vystavení pôsobeniu alkoholového roztoku zásady:

Atóm vodíka sa oddeľuje hlavne od atómu uhlíka, ktorý je spojený s menším počtom atómov vodíka (najmenej hydrogenovaný atóm) - Zaitsevovo pravidlo.

B) Dehalogenácia:

Chemické vlastnosti alkénov.

Vlastnosti alkénov sú určené prítomnosťou násobnej väzby, preto alkény vstupujú do elektrofilných adičných reakcií, ktoré prebiehajú v niekoľkých stupňoch (H-X - činidlo):

1. etapa:

2. etapa:

.

Vodíkový ión pri tomto type reakcie patrí k atómu uhlíka, ktorý má zápornejší náboj. Rozdelenie hustoty je:

Ak je ako substituent prítomný donor, ktorý sa prejavuje ako +I- efekt, potom sa hustota elektrónov posunie smerom k najviac hydrogenovanému atómu uhlíka, čím sa na ňom vytvorí čiastočne negatívny náboj. Reakcie idú Markovnikovovo pravidlo: pri pripojení polárne molekuly typu HX (HCl, HCN, HOH atď.) pre nesymetrické alkény sa vodík pridáva prednostne k viac hydrogenovanému atómu uhlíka na dvojitej väzbe.

A) Adičné reakcie:
1) Hydrohalogenácia:

Reakcia prebieha podľa Markovnikovovho pravidla. Ak je však v reakcii prítomný peroxid, pravidlo sa neberie do úvahy:

2) Hydratácia. Reakcia prebieha podľa Markovnikovovho pravidla v prítomnosti kyseliny fosforečnej alebo sírovej:

3) Halogenácia. Výsledkom je odfarbenie. brómová voda je kvalitatívna reakcia na násobnú väzbu:

4) Hydrogenácia. Reakcia prebieha v prítomnosti katalyzátorov.

Alkény sú chemicky aktívne. Ich chemické vlastnosti sú do značnej miery určené prítomnosťou dvojitej väzby. Pre alkény sú najcharakteristickejšie elektrofilné adičné reakcie a radikálové adičné reakcie. Nukleofilné adičné reakcie zvyčajne vyžadujú silný nukleofil a nie sú typické pre alkény. Alkény ľahko vstupujú do reakcií oxidácie, adície a sú tiež schopné substitúcie alylových radikálov.

Adičné reakcie

Hydrogenácia Pridávanie vodíka (hydrogenačná reakcia) k alkénom sa uskutočňuje v prítomnosti katalyzátorov. Najčastejšie sa používajú drvené kovy - platina, nikel, paládium atď. V dôsledku toho vznikajú zodpovedajúce alkány (nasýtené uhľovodíky).

$CH_2=CH_2 + H2 → CH_3–CH_3$

pridanie halogénov. Alkény ľahko reagujú za normálnych podmienok s chlórom a brómom za vzniku zodpovedajúcich dihalogénalkánov, v ktorých sú atómy halogénu umiestnené na susedných atómoch uhlíka.

Poznámka 1

Keď alkény interagujú s brómom, žltohnedá farba brómu sa odfarbí. Toto je jedna z najstarších a najjednoduchších kvalitatívnych reakcií pre nenasýtené uhľovodíky, keďže podobne reagujú aj alkíny a alkadiény.

$CH_2=CH_2 + Br_2 → CH_2Br–CH_2Br$

pridanie halogenovodíkov. Pri reakcii etylénových uhľovodíkov s halogenvodíkmi ($HCl$, $HBr$) vznikajú halogénalkány, smer reakcie závisí od štruktúry alkénov.

V prípade etylénu alebo symetrických alkénov adičná reakcia prebieha jednoznačne a vedie k vytvoreniu iba jedného produktu:

$CH_2=CH_2 + HBr → CH_3–CH_2Br$

V prípade nesymetrických alkénov je možná tvorba dvoch rôznych adičných reakčných produktov:

Poznámka 2

V skutočnosti vzniká v podstate len jeden reakčný produkt. Pravidelnosť smeru prechodu takýchto reakcií stanovil ruský chemik V.V. Markovnikov v roku 1869 Hovorí sa tomu Markovnikovovo pravidlo. Pri interakcii halogenovodíkov s nesymetrickými alkénmi sa atóm vodíka spája v mieste, kde je prerušená dvojitá väzba v najviac hydrogenovanom atóme uhlíka, teda skôr, než sa spojí s veľkým počtom atómov vodíka.

Markovnikov sformuloval toto pravidlo na základe experimentálnych údajov a dostal ho až oveľa neskôr teoretické pozadie. Zvážte reakciu propylénu s chlorovodíkom.

Jednou z vlastností dlhopisu $p$ je jeho schopnosť ľahko sa polarizovať. Vplyvom metylovej skupiny (pozitívny indukčný efekt + $I$) v molekule propénu sa elektrónová hustota väzby $p$ posunie na jeden z atómov uhlíka (= $CH_2$). V dôsledku toho sa na ňom objaví čiastočný záporný náboj ($\delta -$). Na druhom atóme uhlíka dvojitej väzby vzniká čiastočný kladný náboj ($\delta +$).

Toto rozdelenie hustoty elektrónov v molekule propylénu určuje miesto budúceho útoku protónu. Toto je atóm uhlíka metylénovej skupiny (= $CH_2$), ktorý nesie čiastočný záporný náboj $\delta-$. A chlór podľa toho útočí na atóm uhlíka s čiastočným kladným nábojom $\delta+$.

V dôsledku toho je hlavným reakčným produktom propylénu s chlorovodíkom 2-chlórpropán.

Hydratácia

Hydratácia alkénov nastáva v prítomnosti minerálnych kyselín a riadi sa Markovnikovovým pravidlom. Reakčnými produktmi sú alkoholy

$CH_2=CH_2 + H_2O → CH_3–CH_2–OH$

Alkylácia

Pridanie alkánov k alkénom v prítomnosti kyslého katalyzátora ($HF$ alebo $H_2SO_4$) pri nízkych teplotách vedie k tvorbe uhľovodíkov s vyššou molekulovej hmotnosti a často sa používa v priemysle na výrobu motorových palív

$R–CH_2=CH_2 + R’–H → R–CH_2–CH_2–R’$

Oxidačné reakcie

Oxidácia alkénov môže nastať v závislosti od podmienok a typov oxidačných činidiel, a to tak pri porušení dvojitej väzby, ako aj pri zachovaní uhlíkového skeletu:

polymerizačné reakcie

Molekuly alkénov sú schopné sa za určitých podmienok navzájom adície s otvorením $\pi$-väzieb a tvorbou dimérov, trimérov alebo vysokomolekulárnych zlúčenín - polymérov. Polymerizácia alkénov môže prebiehať voľnými radikálmi aj katiónovo-aniónovými mechanizmami. Ako iniciátory polymerizácie sa používajú kyseliny, peroxidy, kovy atď.. Polymerizačná reakcia prebieha aj pod vplyvom teploty, ožiarenia a tlaku. Typickým príkladom je polymerizácia etylénu za vzniku polyetylénu

$nCH_2=CH_2 → (–CH_2–CH_(2^–))_n$

Substitučné reakcie

Substitučné reakcie alkénov nie sú typické. Pri vysokých teplotách (nad 400 °C) sú však radikálové adičné reakcie, ktoré sú reverzibilné, potlačené. V tomto prípade je možné uskutočniť substitúciu atómu vodíka v alylovej polohe pri zachovaní dvojitej väzby

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

Pokračovanie. Na začiatok viď № 15, 16, 17, 18, 19/2004

Lekcia 9
Chemické vlastnosti alkénov

Chemické vlastnosti alkénov (etylénu a jeho homológov) sú do značnej miery určené prítomnosťou d ... väzieb v ich molekulách. Alkény vstupujú do reakcií všetkých troch typov a najcharakteristickejšie z nich sú reakcie p .... Zvážte ich pomocou propylénu C3H6 ako príkladu.
Všetky adičné reakcie prebiehajú cez dvojitú väzbu a spočívajú v rozštiepení α-väzby alkénu a vytvorení dvoch nových α-väzieb v mieste prerušenia.

Prídavok halogénov:

Pridanie vodíka(hydrogenačná reakcia):

Prípojka vody(hydratačná reakcia):

Pridanie halogenovodíkov (HHal) a vody na nesymetrické alkény podľa pravidla V.V. Markovnikova (1869). Kyselina vodíka Hhal sa viaže na najviac hydrogenovaný atóm uhlíka na dvojitej väzbe. V súlade s tým sa zvyšok Hal viaže na atóm C, ktorý má menší počet atómov vodíka.

Spaľovanie alkénov vo vzduchu.
Po zapálení alkény horia na vzduchu:

2CH2 \u003d CHCH3 + 9026C02 + 6H20.

Plynné alkény tvoria výbušné zmesi so vzdušným kyslíkom.
Alkény sa oxidujú manganistanom draselným vo vodnom prostredí, čo je sprevádzané odfarbením roztoku KMnO 4 a tvorbou glykolov (zlúčeniny s dvoma hydroxylovými skupinami na susedných atómoch uhlíka). Tento proces - hydroxylácia alkénov:

Alkény sa oxidujú vzdušným kyslíkom na epoxidy. pri zahrievaní v prítomnosti strieborných katalyzátorov:

Polymerizácia alkénov- väzba mnohých molekúl alkénu na seba. Reakčné podmienky: zahrievanie, prítomnosť katalyzátorov. K spojeniu molekúl dochádza štiepením vnútromolekulových väzieb a tvorbou nových medzimolekulových väzieb:

V tejto reakcii je rozsah hodnôt n = 10 3 –10 4 .

Cvičenia.

1. Napíšte reakčné rovnice pre butén-1 s: a) Br2; b) HBr; v) H20; G) H2. Pomenujte produkty reakcie.

2. Sú známe podmienky, za ktorých adícia vody a halogenovodíkov na dvojitú väzbu alkénov postupuje proti Markovnikovovmu pravidlu. Napíšte reakčné rovnice
3-brómpropylén podľa anti-Markovnikova s: a) vodou; b) bromovodík.

3. Napíšte rovnice pre polymerizačné reakcie: a) butén-1; b) vinylchlorid CH2=CHCI;
c) 1,2-difluóretylén.

4. Zostavte rovnice pre reakcie etylénu s kyslíkom pre nasledujúce procesy: a) spaľovanie na vzduchu; b) hydroxylácia vodou KMn04; c) epoxidácia (250 °C, Ag ).

5. Napíšte štruktúrny vzorec alkénu s vedomím, že 0,21 g tejto zlúčeniny môže pridať 0,8 g brómu.

6. Pri spaľovaní 1 litra plynného uhľovodíka, ktorý odfarbuje malinový roztok manganistanu draselného, ​​sa spotrebuje 4,5 litra kyslíka a získajú sa 3 litre. CO2. Napíšte štruktúrny vzorec tohto uhľovodíka.

Lekcia 10
Získavanie a používanie alkénov

Reakcie na získanie alkénov spočívajú v obrátení reakcií reprezentujúcich chemické vlastnosti alkénov (ich tok sprava doľava, pozri lekciu 9). Len si treba nájsť vhodné podmienky.
Eliminácia dvoch halogénových atómov z dihalogénalkánov obsahujúce halogény na susedných atómoch C. Reakcia prebieha pôsobením kovov (Zn a pod.):

Krakovanie nasýtených uhľovodíkov. Takže pri krakovaní (pozri lekciu 7) etánu sa vytvorí zmes etylénu a vodíka:

Dehydratácia alkoholov. Keď sú alkoholy ošetrené prostriedkami odstraňujúcimi vodu (koncentrovaná kyselina sírová) alebo keď sa zahrievajú na 350 ° C v prítomnosti katalyzátorov, voda sa odštiepi a tvoria sa alkény:

Týmto spôsobom sa v laboratóriu získava etylén.
Priemyselná metóda výroby propylénu spolu s krakovaním je dehydratácia propanolu nad oxidom hlinitým:

Dehydrochlorácia chlóralkánov sa uskutočňuje pôsobením alkalického roztoku v alkohole, pretože Vo vode nie sú reakčnými produktmi alkény, ale alkoholy.

Použitie etylénu a jeho homológov na základe ich chemických vlastností, t.j. schopnosti premeniť sa na rôzne užitočné látky.

Motorové palivá s vysokým oktánovým číslom sa získavajú hydrogenáciou rozvetvených alkénov:

Odfarbenie žltého roztoku brómu v inertnom rozpúšťadle (CCl 4) nastane, keď sa pridá kvapka alkénu alebo sa cez roztok nechá prejsť plynný alkén. Interakcia s brómom - charakteristická kvalitatívna reakcia na dvojitú väzbu:

Produkt hydrochlorácie etylénu, chlóretán, sa používa v chemická syntéza na zavedenie skupiny C2H5 do molekuly:

Chlóretán má aj lokálny anestetický (bolesť tlmiaci) účinok, ktorý sa využíva pri chirurgických operáciách.

Alkoholy sa získavajú hydratáciou alkénov, napr. etanol:

Alkohol C 2 H 5 OH sa používa ako rozpúšťadlo, na dezinfekciu, pri syntéze nových látok.

Hydratácia etylénu v prítomnosti oxidačného činidla [O] vedie k etylénglykolu - nemrznúca zmes a medziprodukt chemickej syntézy:

Etylén sa oxiduje za vzniku etylénoxidu a acetaldehydu. suroviny v chemickom priemysle:

Polyméry a plasty- produkty polymerizácie alkénov, napríklad polytetrafluóretylén (teflón):

Cvičenia.

1. Doplňte rovnice pre eliminačné reakcie (štiepenie), pomenovať výsledné alkény:

2. Zostavte rovnice pre hydrogenačné reakcie: a) 3,3-dimetylbutén-1;
b) 2,3,3-trimetylbutén-1. Tieto reakcie produkujú alkány používané ako motorové palivá, pomenujte ich.

3. 100 g etylalkoholu sa nechalo prejsť trubicou naplnenou zahriatym oxidom hlinitým. C2H5OH. Výsledkom bolo 33,6 litra uhľovodíkov (n.o.s.). Koľko alkoholu (v %) reagovalo?

4. Koľko gramov brómu bude reagovať s 2,8 litrami etylénu?

5. Napíšte rovnicu pre polymerizáciu trifluórchlóretylénu. (Výsledný plast je odolný voči horúcej kyseline sírovej, kovovému sodíku atď.)

Odpovede na cvičenia k téme 1

Lekcia 9

5. Reakcia alkénu C n H2 n s obsahom brómu všeobecný pohľad:

Molárna hmota alkén M(OD n H2 n) = 0,21 160/0,8 = 42 g/mol.
Toto je propylén.
Odpoveď. Alkénový vzorec je CH2 \u003d CHCH3 (propylén).

6. Pretože všetky látky zapojené do reakcie sú plyny, stechiometrické koeficienty v reakčnej rovnici sú úmerné ich objemovým pomerom. Napíšeme reakčnú rovnicu:

OD a H v+ 4,5023C02 + 3H20.

Počet molekúl vody určuje reakčná rovnica: zreagovalo 4,5 2 = 9 atómov O, 6 atómov O je viazaných v CO 2, zvyšné 3 atómy O sú súčasťou troch molekúl H 2 O. Indexy sú teda rovnaké: a = 3, v\u003d 6. Požadovaný uhľovodík je propylén C3H6.
Odpoveď. Štruktúrny vzorec propylénu je CH2 = CHCH3.

Lekcia 10

1. Eliminačné (štiepiace) reakčné rovnice - syntéza alkénov:

2. Hydrogenačné reakcie alkénov pri zahrievaní pod tlakom v prítomnosti katalyzátora:

3. Reakcia dehydratácie etylalkoholu má formu:

Tu cez X uvádza sa hmotnosť alkoholu premeneného na etylén.
Poďme nájsť hodnotu X: X\u003d 46 33,6 / 22,4 \u003d 69 g.
Podiel zreagovaného alkoholu bol: 69/100 = 0,69 alebo 69 %.
Odpoveď. Zreagovalo 69% alkoholu.

4.

Keďže stechiometrické koeficienty pred vzorcami reaktantov (C 2 H 4 a Br 2) sú rovné jednej, platí vzťah:
2,8/22,4 = X/160. Odtiaľ X= 20 g Br2.
Odpoveď. 20 g Br2.