Тема на урока:Алкени. Получаване, химични свойства и приложения на алкени.

Цели и задачи на урока:

• преглед на специфичните химични свойства на етилена и общите свойства на алкените;
• задълбочават и конкретизират понятията за ?-връзки и механизмите на химичните реакции;
• дават начални представи за реакциите на полимеризация и структурата на полимерите;
• анализират лабораторни и общи индустриални методи за получаване на алкени;
• продължават да развиват умението за работа с учебника.

Оборудване:устройство за производство на газове, разтвор на KMnO 4, етилов алкохол, концентрирана сярна киселина, кибрит, алкохолна лампа, пясък, таблици „Структура на молекулата на етилена“, „Основни химични свойства на алкените“, демонстрационни образци „Полимери“.

ПО ВРЕМЕ НА ЗАНЯТИЯТА

I. Организационен момент

Продължаваме да изучаваме хомоложната серия от алкени. Днес трябва да разгледаме методите за получаване, химичните свойства и приложенията на алкените. Трябва да характеризираме химичните свойства, причинени от двойната връзка, да придобием първоначално разбиране за реакциите на полимеризация и да разгледаме лабораторни и индустриални методи за производство на алкени.

II. Активизиране на знанията на учениците

1. Какви въглеводороди се наричат ​​алкени?

1. Какви са характеристиките на тяхната структура?

1. В какво хибридно състояние са въглеродните атоми, които образуват двойна връзка в молекулата на алкена?

В крайна сметка: алкените се различават от алканите по наличието на една двойна връзка в техните молекули, което определя особеностите на химичните свойства на алкените, методите за тяхното получаване и използване.

III. Учене на нов материал

1. Методи за получаване на алкени

Съставете реакционни уравнения, потвърждаващи методите за получаване на алкени

– крекинг на алкани C 8 H 18 ––> ° С 4 з 8 + C4H10; (термичен крекинг при 400-700 o C)
октан бутен бутан
– дехидрогениране на алкани C 4 H 10 ––> C 4 H 8 + H 2; (t, Ni)
бутан бутен водород
– дехидрохалогениране на халоалкани C 4 H 9 Cl + KOH ––> C 4 H 8 + KCl + H 2 O;
хлоробутан хидроксид бутен хлорид вода
калий калий
– дехидрохалогениране на дихалоалкани
– дехидратация на алкохоли C 2 H 5 OH ––> C 2 H 4 + H 2 O (при нагряване в присъствието на концентрирана сярна киселина)
Помня! При реакциите на дехидрогениране, дехидратация, дехидрохалогениране и дехалогениране трябва да се помни, че водородът се извлича за предпочитане от по-малко хидрогенирани въглеродни атоми (правилото на Зайцев, 1875 г.)

2. Химични свойства на алкените

Естеството на въглерод-въглеродната връзка определя вида на химичните реакции, в които влизат органичните вещества. Наличието на двойна въглерод-въглеродна връзка в молекулите на етиленови въглеводороди определя следните характеристики на тези съединения:
– наличието на двойна връзка позволява алкените да бъдат класифицирани като ненаситени съединения. Превръщането им в наситени е възможно само в резултат на реакции на присъединяване, което е основната характеристика на химичното поведение на олефините;
– двойната връзка представлява значителна концентрация на електронна плътност, така че реакциите на присъединяване са електрофилни по природа;
– двойната връзка се състои от една - и една - връзка, която е доста лесно поляризирана.

Реакционни уравнения, характеризиращи химичните свойства на алкените

а) Реакции на присъединяване

Помня! Реакциите на заместване са характерни за алкани и висши циклоалкани, които имат само единични връзки; реакциите на присъединяване са характерни за алкени, диени и алкини, които имат двойни и тройни връзки.

Помня! Възможни са следните механизми за прекъсване на -връзката:

а) ако алкените и реагентът са неполярни съединения, тогава -връзката се разкъсва, за да се образува свободен радикал:

H 2 C = CH 2 + H: H ––> + +

б) ако алкенът и реагентът са полярни съединения, тогава разцепването на -връзката води до образуването на йони:

в) когато реагентите, съдържащи водородни атоми в молекулата, се присъединят към мястото на скъсана връзка, водородът винаги се свързва с по-хидрогениран въглероден атом (правилото на Морковников, 1869).

– реакция на полимеризация nCH 2 = CH 2 ––> n – CH 2 – CH 2 –– > (– CH 2 – CH 2 –)n
етилен полиетилен

б) реакция на окисление

Лабораторен опит.Получаване на етилен и изучаване на неговите свойства (инструкции на ученически бюра)

Инструкции за получаване на етилен и експерименти с него

1. Поставете 2 ml концентрирана сярна киселина, 1 ml алкохол и малко количество пясък в епруветка.
2. Затворете епруветката със запушалка с газоотвеждаща тръба и я нагрейте на пламъка на спиртна лампа.
3. Прекарайте отделения газ през разтвор с калиев перманганат. Обърнете внимание на промяната в цвета на разтвора.
4. Запалете газта в края на изходната тръба за газ. Обърнете внимание на цвета на пламъка.

– алкените горят със светещ пламък. (Защо?)

C 2 H 4 + 3O 2 ––> 2CO 2 + 2H 2 O (при пълно окисление реакционните продукти са въглероден диоксид и вода)

Качествена реакция: „леко окисление (във воден разтвор)“

– алкените обезцветяват разтвор на калиев перманганат (реакция на Вагнер)

При по-тежки условия в кисела среда реакционните продукти могат да бъдат например карбоксилни киселини (в присъствието на киселини):

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

– каталитично окисление

Запомнете основното!

1. Ненаситените въглеводороди активно участват в реакции на присъединяване.
2. Реактивността на алкените се дължи на факта, че връзката лесно се разкъсва под въздействието на реагенти.
3. В резултат на добавянето преходът на въглеродните атоми от sp 2 към sp 3 - възниква хибридно състояние. Реакционният продукт има лимитиращ характер.
4. При нагряване на етилен, пропилен и други алкени под налягане или в присъствието на катализатор отделните им молекули се обединяват в дълги вериги - полимери. Полимерите (полиетилен, полипропилен) имат голямо практическо значение.

3. Приложение на алкени(съобщение на ученика по следния план).

1 – производство на гориво с високо октаново число;
2 – пластмаси;
3 – експлозиви;
4 – антифриз;
5 – разтворители;
6 – за ускоряване на узряването на плодовете;
7 – производство на ацеталдехид;
8 – синтетичен каучук.

III. Затвърдяване на научения материал

Домашна работа:§§ 15, 16, пр. 1, 2, 3 стр. 90, пр. 4, 5 стр. 95.

Най-простият алкен е етен C 2 H 4. Според номенклатурата на IUPAC имената на алкените се образуват от имената на съответните алкани чрез замяна на наставката "-ane" с "-ene"; Позицията на двойната връзка се обозначава с арабска цифра.

Пространствена структура на етилена

По името на първия представител на тази серия - етилен - такива въглеводороди се наричат ​​етилен.

Номенклатура и изомерия

Номенклатура

Алкените с проста структура често се наименуват чрез замяна на наставката -ан в алкани с -илен: етан - етилен, пропан - пропилен и др.

Според систематичната номенклатура наименованията на етиленовите въглеводороди се получават чрез замяна на наставката -ан в съответните алкани с наставката -ен (алкан - алкен, етан - етен, пропан - пропен и др.). Изборът на главната верига и редът на именуване са същите като при алканите. Веригата обаче задължително трябва да включва двойна връзка. Номерирането на веригата започва от края, до който тази връзка е най-близо. Например:

Понякога се използват и рационални имена. В този случай всички алкенови въглеводороди се считат за заместен етилен:

Ненаситените (алкенови) радикали се наричат ​​с тривиални имена или чрез систематична номенклатура:

H 2 C = CH - - винил (етенил)

H 2 C = CH - CH 2 - -алил (пропенил-2)

Изомерия

Алкените се характеризират с два вида структурна изомерия. В допълнение към изомерията, свързана със структурата на въглеродния скелет (както в алканите), изомерията се появява в зависимост от позицията на двойната връзка във веригата. Това води до увеличаване на броя на изомерите в серията от алкени.

Първите два члена на хомоложната серия от алкени - (етилен и пропилей) - нямат изомери и тяхната структура може да бъде изразена, както следва:

H 2 C = CH 2 етилен (етен)

H 2 C = CH - CH 3 пропилен (пропен)

Изомерия на множество позиции на връзката

H2C = CH - CH2 - CH3 бутен-1

H 3 C - CH = CH - CH 3 бутен-2

Геометрична изомерия - цис-, транс-изомерия.

Тази изомерия е типична за съединения с двойна връзка.

Ако простата σ връзка позволява свободно въртене на отделни връзки на въглеродната верига около оста си, тогава такова въртене не се случва около двойна връзка. Това е причината за появата на геометричните ( цис-, транс-) изомери.

Геометричната изомерия е един от видовете пространствена изомерия.

Изомерите, в които едни и същи заместители (при различни въглеродни атоми) са разположени от едната страна на двойната връзка, се наричат ​​цис-изомери, а от другата страна - транс-изомери:

цис-И транс-изомерите се различават не само по своята пространствена структура, но и по много физични и химични свойства. транс-изомерите са по-стабилни от цис-изомери.

Получаване на алкени

Алкените са рядкост в природата. Обикновено газообразните алкени (етилен, пропилен, бутилени) се изолират от газове от рафиниране на нефт (по време на крекинг) или свързани газове, както и от газове от коксуване на въглища.

В промишлеността алкените се получават чрез дехидрогениране на алкани в присъствието на катализатор (Cr 2 O 3).

Дехидрогениране на алкани

H 3 C - CH 2 - CH 2 - CH 3 → H 2 C = CH - CH 2 - CH 3 + H 2 (бутен-1)

H 3 C - CH 2 - CH 2 - CH 3 → H 3 C - CH = CH - CH 3 + H 2 (бутен-2)

Сред лабораторните методи за производство може да се отбележи следното:

1. Елиминиране на халогеноводород от алкилхалогениди под действието на алкохолен алкален разтвор върху тях:

2. Хидрогениране на ацетилен в присъствието на катализатор (Pd):

H-C ≡ C-H + H 2 → H 2 C = CH 2

3. Дехидратация на алкохоли (елиминиране на водата).
Като катализатор се използват киселини (сярна или фосфорна) или Al 2 O 3:

При такива реакции водородът се отделя от най-малко хидрогенирания (с най-малък брой водородни атоми) въглероден атом (правилото на А. М. Зайцев):

Физични свойства

Физичните свойства на някои алкени са показани в таблицата по-долу. Първите три представителя на хомоложната серия алкени (етилен, пропилей и бутилен) са газове, започвайки с C 5 H 10 (амилен или пентен-1) са течности, а с C 18 H 36 са твърди вещества. С увеличаването на молекулното тегло точките на топене и кипене се увеличават. Алкените с нормална структура кипят при по-висока температура от техните изомери, които имат изо структура. Точки на кипене цис-изомери по-високи от транс-изомери, а точките на топене са обратни.

Алкените са слабо разтворими във вода (но по-добре от съответните алкани), но добре разтворими в органични разтворители. Етиленът и пропиленът горят с димящ пламък.

Физични свойства на някои алкени

Име		T pl,°С	T kip, °C
Етилен (етен)
Пропилен (пропен)
Бутилен (бутен-1)
Цис-бутен-2
Транс-бутен-2
Изобутилен (2-метилпропен)
Амилен (пентен-1)
Хексен (хексен-1)
Хептилен (хептен-1)
Октилен (октен-1)
Нонилен (нонен-1)
Децилен (децен-1)

Алкените са леко полярни, но лесно се поляризират.

Химични свойства

Алкените са силно реактивни. Техните химични свойства се определят главно от двойната връзка въглерод-въглерод.

π-връзката, която е най-малко силна и по-достъпна, се разкъсва от действието на реагента и освободените валенции на въглеродните атоми се изразходват за свързване на атомите, които изграждат молекулата на реагента. Това може да бъде представено като диаграма:

По този начин, по време на реакции на присъединяване, двойната връзка се разкъсва сякаш наполовина (като остава σ връзката).

В допълнение към добавянето, алкените също претърпяват реакции на окисление и полимеризация.

Реакции на присъединяване

По-често реакциите на присъединяване протичат според хетеролитичния тип, като реакции на електрофилно присъединяване.

1. Хидрогениране (добавяне на водород). Алкените, добавяйки водород в присъствието на катализатори (Pt, Pd, Ni), се превръщат в наситени въглеводороди - алкани:

H 2 C = CH 2 + H 2 → H 3 C - CH 3 (етан)

2. Халогениране (добавяне на халогени). Халогените лесно се добавят на мястото на разцепване на двойната връзка, за да образуват дихалогенни производни:

H 2 C = CH 2 + Cl 2 → ClH 2 C - CH 2 Cl (1,2-дихлороетан)

Добавянето на хлор и бром е по-лесно, а на йод по-трудно. Флуорът реагира експлозивно с алкени, както и с алкани.

Сравнете: в алкените реакцията на халогениране е процес на добавяне, а не на заместване (както в алканите).

Реакцията на халогениране обикновено се провежда в разтворител при нормална температура.

Добавянето на бром и хлор към алкените става по йонен, а не по радикален механизъм. Това заключение следва от факта, че скоростта на добавяне на халоген не зависи от облъчването, наличието на кислород и други реагенти, които инициират или инхибират радикални процеси. Въз основа на голям брой експериментални данни е предложен механизъм за тази реакция, включващ няколко последователни етапа. На първия етап поляризацията на халогенната молекула възниква под действието на електрони на π-връзка. Халогенният атом, който придобива определен частичен положителен заряд, образува нестабилен междинен продукт с електроните на π връзката, наречен π комплекс или комплекс за пренос на заряд. Трябва да се отбележи, че в π-комплекса халогенът не образува насочена връзка с някакъв специфичен въглероден атом; в този комплекс просто се осъществява донорно-акцепторното взаимодействие на електронната двойка на π връзката като донор и халогена като акцептор.

След това π-комплексът се трансформира в цикличен бромониев йон. По време на образуването на този цикличен катион настъпва хетеролитично разцепване на Br-Br връзката и празен Р-орбиталата sp 2 на хибридизирания въглероден атом се припокрива с Р-орбитала на “несподелената двойка” електрони на халогенния атом, образувайки цикличен бромониев йон.

В последния, трети етап, бромният анион, като нуклеофилен агент, атакува един от въглеродните атоми на бромониевия йон. Нуклеофилната атака от бромидния йон води до отваряне на тричленния пръстен и образуването на вицинален дибромид ( жертва-близо до). Този етап може формално да се разглежда като нуклеофилно заместване на SN 2 при въглеродния атом, където напускащата група е Br +.

Резултатът от тази реакция не е трудно да се предвиди: бромният анион атакува карбокатиона, за да образува дибромоетан.

Бързото обезцветяване на разтвор на бром в CCl4 служи като един от най-простите тестове за ненаситеност, тъй като алкените, алкините и диените реагират бързо с брома.

Добавянето на бром към алкени (реакция на бромиране) е качествена реакция към наситени въглеводороди. Когато ненаситените въглеводороди преминават през бромна вода (разтвор на бром във вода), жълтият цвят изчезва (при наситените въглеводороди той остава).

3. Хидрохалогениране (присъединяване на халогеноводороди). Алкените лесно добавят водородни халиди:

H 2 C = CH 2 + HBr → H 3 C - CH 2 Br

Добавянето на халогеноводороди към етиленовите хомолози следва правилото на В. В. Марковников (1837 - 1904): при нормални условия водородът на халогеноводорода се добавя на мястото на двойната връзка към най-хидрогенирания въглероден атом, а халогенът към по-малко хидрогенираният:

Правилото на Марковников може да се обясни с факта, че в несиметричните алкени (например в пропилена) електронната плътност е неравномерно разпределена. Под влияние на метиловата група, свързана директно с двойната връзка, електронната плътност се измества към тази връзка (към най-външния въглероден атом).

В резултат на това изместване p-връзката се поляризира и върху въглеродните атоми възникват частични заряди. Лесно е да си представим, че положително зареден водороден йон (протон) ще се прикрепи към въглероден атом (електрофилно добавяне), който има частичен отрицателен заряд, а бромен анион ще се прикрепи към въглерод, който има частичен положителен заряд.

Това добавяне е следствие от взаимното влияние на атомите в една органична молекула. Както знаете, електроотрицателността на въглеродния атом е малко по-висока от тази на водорода.

Следователно в метиловата група има известна поляризация на C-H σ връзките, свързани с изместване на електронната плътност от водородни атоми към въглерод. На свой ред това води до увеличаване на електронната плътност в областта на двойната връзка и особено на нейния най-външен атом. По този начин метиловата група, подобно на други алкилови групи, действа като донор на електрони. Въпреки това, в присъствието на пероксидни съединения или O 2 (когато реакцията е радикална), тази реакция също може да противоречи на правилото на Марковников.

По същите причини правилото на Марковников се спазва при добавяне не само на халогеноводороди, но и на други електрофилни реагенти (H 2 O, H 2 SO 4, HOCl, ICl и др.) Към несиметрични алкени.

4. Хидратация (добавяне на вода). В присъствието на катализатори водата се добавя към алкените, за да образуват алкохоли. Например:

H 3 C - CH = CH 2 + H - OH → H 3 C - CHOH - CH 3 (изопропилов алкохол)

Окислителни реакции

Алкените се окисляват по-лесно от алканите. Продуктите, образувани по време на окислението на алкените, и тяхната структура зависят от структурата на алкените и от условията на тази реакция.

1. Изгаряне

H 2 C = CH 2 + 3O 2 → 2СO 2 + 2H 2 O

2. Непълно каталитично окисление

3. Окисляване при нормална температура. Когато етиленът се изложи на воден разтвор на KMnO4 (при нормални условия, в неутрална или алкална среда - реакцията на Вагнер), се образува двувалентен алкохол - етиленгликол:

3H 2 C = CH 2 + 2KMnO 4 + 4H 2 O → 3HOCH 2 - CH 2 OH (етилен гликол) + 2MnO 2 + KOH

Тази реакция е качествена: лилавият цвят на разтвора на калиев перманганат се променя, когато към него се добави ненаситено съединение.

При по-тежки условия (окисление на KMnO4 в присъствието на сярна киселина или смес от хром), двойната връзка в алкена се разпада, за да се образуват кислородсъдържащи продукти:

H 3 C - CH = CH - CH 3 + 2O 2 → 2H 3 C - COOH (оцетна киселина)

Реакция на изомеризация

При нагряване или в присъствието на катализатори алкените са способни на изомеризация - възниква движение на двойната връзка или установяване на изоструктура.

Реакции на полимеризация

Чрез разкъсване на π връзки, алкеновите молекули могат да се свързват една с друга, образувайки молекули с дълга верига.

Срещане в природата и физиологична роля на алкените

Ацикличните алкени практически никога не се срещат в природата. Най-простият представител на този клас органични съединения - етилен C 2 H 4 - е хормон за растенията и се синтезира в тях в малки количества.

Един от малкото естествени алкени е мускалур ( цис- tricosen-9) е сексуално средство за привличане на женската домашна муха (Musca domestica).

Нисшите алкени във високи концентрации имат наркотичен ефект. По-високите членове на серията също причиняват конвулсии и дразнене на лигавиците на дихателните пътища

Индивидуални представители

Етиленът (етен) е органично химично съединение, описано с формулата C 2 H 4. Това е най-простият алкен. Съдържа двойна връзка и следователно принадлежи към ненаситени или ненаситени въглеводороди. Играе изключително важна роля в индустрията, а също така е фитохормон (органични вещества с ниско молекулно тегло, произведени от растенията и имащи регулаторни функции).

Етилен - предизвиква анестезия, има дразнещо и мутагенно действие.

Етиленът е най-произвежданото органично съединение в света; Общото световно производство на етилен през 2008 г. беше 113 милиона тона и продължава да расте с 2-3% годишно.

Етиленът е водещият продукт на основния органичен синтез и се използва за производство на полиетилен (1-во място, до 60% от общия обем).

Полиетиленът е термопластичен полимер на етилена. Най-разпространената пластмаса в света.

Това е восъчна маса с бял цвят (тънките листове са прозрачни и безцветни). Химически и мразоустойчив, изолатор, нечувствителен към удар (амортисьор), омекотява при нагряване (80-120°C), втвърдява се при охлаждане, адхезията (адхезията на повърхности на разнородни твърди и/или течни тела) е изключително ниска. Понякога в масовото съзнание се идентифицира с целофан - подобен материал от растителен произход.

Пропилен - предизвиква анестезия (по-мощен от етилена), има общотоксичен и мутагенен ефект.

Устойчив на вода, не реагира с алкали с каквато и да е концентрация, с разтвори на неутрални, киселинни и основни соли, органични и неорганични киселини, дори концентрирана сярна киселина, но се разлага под действието на 50% азотна киселина при стайна температура и под въздействието на на течен и газообразен хлор и флуор. С течение на времето настъпва термично стареене.

Пластмасово фолио (особено опаковъчно фолио, като мехурче или тиксо).

Контейнери (бутилки, буркани, кутии, кутии, градински лейки, саксии за разсад.

Полимерни тръби за канализация, водоснабдяване и газоснабдяване.

Електроизолационен материал.

Полиетиленовият прах се използва като топящо се лепило.

Бутен-2 ​​- причинява анестезия и има дразнещ ефект.

Физичните свойства на алкените са подобни на тези на алканите, въпреки че всички те имат малко по-ниски точки на топене и кипене от съответните алкани. Например пентанът има точка на кипене 36 °C, а пентен-1 - 30 °C. При нормални условия алкените C 2 - C 4 са газове. C 5 – C 15 са течности, започвайки от C 16 са твърди вещества. Алкените са неразтворими във вода, но силно разтворими в органични разтворители.

Алкените са рядкост в природата. Тъй като алкените са ценни суровини за промишлен органичен синтез, са разработени много методи за тяхното получаване.

1. Основният промишлен източник на алкени е крекингът на алкани, които са част от петрола:

3. В лабораторни условия алкените се получават чрез реакции на елиминиране, при които два атома или две групи атоми се елиминират от съседни въглеродни атоми и се образува допълнителна p-връзка. Такива реакции включват следното.

1) Дехидратацията на алкохолите възниква, когато се нагряват с агенти за отстраняване на водата, например със сярна киселина при температури над 150 ° C:

Когато H 2 O се елиминира от алкохоли, HBr и HCl от алкилхалогениди, водородният атом се елиминира за предпочитане от този на съседните въглеродни атоми, който е свързан с най-малкия брой водородни атоми (от най-малко хидрогенирания въглероден атом). Този модел се нарича правило на Зайцев.

3) Дехалогениране възниква, когато дихалогенидите, които имат халогенни атоми при съседни въглеродни атоми, се нагряват с активни метали:

CH 2 Br -CHBr -CH 3 + Mg → CH 2 =CH-CH 3 + Mg Br 2.

Химичните свойства на алкените се определят от наличието на двойна връзка в техните молекули. Електронната плътност на p-връзката е доста подвижна и лесно реагира с електрофилни частици. Следователно много реакции на алкени протичат според механизма електрофилно добавяне, обозначен със символа A E (от английски, допълнение електрофилно). Реакциите на електрофилно присъединяване са йонни процеси, протичащи на няколко етапа.

В първия етап електрофилна частица (най-често това е Н + протон) взаимодейства с р-електроните на двойната връзка и образува р-комплекс, който след това се превръща в карбокатион чрез образуване на ковалентна s-връзка между електрофилната частица и един от въглеродните атоми:

алкен р-комплекс карбокатион

Във втория етап карбокатионът реагира с X - аниона, образувайки втора s-връзка, дължаща се на електронната двойка на аниона:

При реакции на електрофилно присъединяване, водороден йон се свързва с въглеродния атом при двойната връзка, която има по-голям отрицателен заряд. Разпределението на заряда се определя от изместването на р-електронната плътност под влияние на заместителите: .

Електронодаряващи заместители, проявяващи ефекта +I, изместват р-електронната плътност към по-хидрогениран въглероден атом и създават частичен отрицателен заряд върху него. Това обяснява Правилото на Марковников: при добавяне на полярни молекули като HX (X = Hal, OH, CN и т.н.) към несиметрични алкени, водородът се свързва за предпочитане към по-хидрогенирания въглероден атом при двойната връзка.

Нека разгледаме конкретни примери за реакции на присъединяване.

1) Хидрохалогениране. Когато алкените взаимодействат с водородни халогениди (HCl, HBr), се образуват алкил халогениди:

CH3-CH = CH2 + HBr® CH3-CHBr-CH3.

Продуктите на реакцията се определят по правилото на Марковников.

Трябва обаче да се подчертае, че в присъствието на всеки органичен пероксид, полярните HX молекули не реагират с алкени според правилото на Марковников:

	Р-О-О-Р
CH3-CH = CH2 + HBr		CH3-CH2-CH2Br

Това се дължи на факта, че наличието на пероксид определя радикалния, а не йонния механизъм на реакцията.

2) Хидратация. Когато алкените реагират с вода в присъствието на минерални киселини (сярна, фосфорна), се образуват алкохоли. Минералните киселини действат като катализатори и са източници на протони. Добавянето на вода също следва правилото на Марковников:

CH3-CH = CH2 + HON® CH3-CH(OH)-CH3.

3) Халогениране. Алкените обезцветяват бромната вода:

CH 2 = CH 2 + Br 2 ® B-CH 2 -CH 2 Br.

Тази реакция е качествена за двойна връзка.

4) Хидрогениране. Добавянето на водород става под действието на метални катализатори:

където R = H, CH 3, Cl, C 6 H 5 и т.н. Молекулата CH 2 =CHR се нарича мономер, полученото съединение се нарича полимер, числото n е степента на полимеризация.

При полимеризацията на различни алкенови производни се получават ценни промишлени продукти: полиетилен, полипропилен, поливинилхлорид и др.

В допълнение към добавянето, алкените също претърпяват реакции на окисление. По време на леко окисляване на алкени с воден разтвор на калиев перманганат (реакция на Вагнер) се образуват двувалентни алкохоли:

ZSN 2 =CH 2 + 2KMn O 4 + 4H 2 O® ZNOSN 2 -CH 2 OH + 2MnO 2 ↓ + 2KOH.

В резултат на тази реакция лилавият разтвор на калиев перманганат бързо се обезцветява и се утаява кафява утайка от манганов (IV) оксид. Тази реакция, подобно на реакцията на обезцветяване на бромна вода, е качествена за двойна връзка. По време на тежкото окисляване на алкени с кипящ разтвор на калиев перманганат в кисела среда двойната връзка се разрушава напълно с образуването на кетони, карбоксилни киселини или CO 2, например:

	[ОТНОСНО]
СН3-СН=СН-СН3		2СН3-СООН

Въз основа на продуктите на окисление може да се определи позицията на двойната връзка в първоначалния алкен.

Както всички други въглеводороди, алкените горят и с много въздух образуват въглероден диоксид и вода:

C n H 2 n + Zn /2O 2 ® n CO 2 + n H 2 O.

Когато въздухът е ограничен, изгарянето на алкени може да доведе до образуването на въглероден окис и вода:

C n H 2n + nO 2 ® nCO + nH 2 O.

Ако смесите алкен с кислород и прекарате тази смес върху сребърен катализатор, загрят до 200°C, се образува алкенов оксид (епоксиалкан), например:

При всяка температура алкените се окисляват от озон (озонът е по-силен окислител от кислорода). Ако газът озон премине през разтвор на алкен в метан тетрахлорид при температури под стайната температура, възниква реакция на присъединяване и се образуват съответните озониди (циклични пероксиди). Озонидите са много нестабилни и могат лесно да експлодират. Поради това те обикновено не се изолират, а веднага след производството се разлагат с вода - при това се получават карбонилни съединения (алдехиди или кетони), чиято структура показва структурата на алкена, който е бил подложен на озониране.

Нисшите алкени са важни изходни материали за промишления органичен синтез. От етилен се произвеждат етилов алкохол, полиетилен и полистирол. Пропенът се използва за синтеза на полипропилен, фенол, ацетон и глицерин.

Алкени (олефини, етиленови въглеводороди ° С н з 2n

Хомоложни серии.

етен (етилен)

Най-простият алкен е етилен (C 2 H 4). Според номенклатурата на IUPAC имената на алкените се образуват от имената на съответните алкани чрез замяна на наставката “-ane” с “-ene”; Позицията на двойната връзка се обозначава с арабска цифра.

Въглеводородните радикали, образувани от алкени, имат наставката "-енил". Тривиални имена: CH 2 =CH- "винил", CH 2 =СН-СН 2 - "алил".

Въглеродните атоми при двойната връзка са в състояние на sp² хибридизация и имат ъгъл на свързване от 120°.

Алкените се характеризират с изомерия на въглеродния скелет, позиции на двойни връзки, междукласови и пространствени.

Физични свойства

Точките на топене и кипене на алкените (опростени) нарастват с молекулното тегло и дължината на въглеродния скелет.

При нормални условия алкените от C 2 H 4 до C 4 H 8 са газове; от пентен C 5 H 10 до хексадецен C 17 H 34 включително - течности и като се започне от октадецен C 18 H 36 - твърди вещества. Алкените са неразтворими във вода, но са силно разтворими в органични разтворители.

Дехидрогениране на алкани

Това е един от индустриалните методи за производство на алкени

Хидрогениране на алкини

Частичното хидрогениране на алкините изисква специални условия и наличието на катализатор

Двойната връзка е комбинация от сигма и пи връзки. Сигма връзка възниква, когато sp2 орбиталите се припокриват аксиално, а пи връзка възниква, когато има странично припокриване.

Правилото на Зайцев:

Отвличането на водороден атом в реакциите на елиминиране се извършва предимно от най-малко хидрогенирания въглероден атом.

13. Алкени. Структура. sp 2 хибридизация, множество параметри на свързване. Реакции на електрофилно присъединяване на халогени, халогеноводороди, хипохлорна киселина. Хидратация на алкени. Правилото на Морковников. Механизми на реакциите.

Алкени (олефини, етиленови въглеводороди) - ациклични ненаситени въглеводороди, съдържащи една двойна връзка между въглеродни атоми, образуващи хомоложна серия с обща формула ° С н з 2n

Една s- и 2 p-орбитали се смесват и образуват 2 еквивалентни sp2-хибридни орбитали, разположени в една и съща равнина под ъгъл 120.

Ако връзката се образува от повече от една двойка електрони, тогава тя се нарича многократни.

Множествена връзка се образува, когато има твърде малко електрони и свързващи атоми за всяка валентна орбитала на централния атом, образуваща връзка, за да се припокрие с която и да е орбитала на околния атом.

Електрофилни присъединителни реакции

При тези реакции атакуващата частица е електрофил.

Халогениране:

Хидрохалогениране

Електрофилното присъединяване на халогеноводороди към алкените се извършва съгласно правилото на Марковников

Правилото на Марковников

Добавяне на хипохлорна киселина за образуване на хлорохидрини:

Хидратация

Добавянето на вода към алкените става в присъствието на сярна киселина:

Карбокатион- частица, в която положителният заряд е концентриран върху въглеродния атом; въглеродният атом има свободна р-орбитала.

14. Етиленови въглеводороди. Химични свойства: реакции с окислители. Каталитично окисление, реакция с перкиселини, реакция на окисление до гликоли, с разкъсване на връзката въглерод-въглерод, озониране. Wacker процес. Реакции на заместване.

Алкени (олефини, етиленови въглеводороди) - ациклични ненаситени въглеводороди, съдържащи една двойна връзка между въглеродни атоми, образуващи хомоложна серия с обща формула ° С н з 2n

Окисляване

Окисляването на алкени може да се случи в зависимост от условията и видовете окислителни реагенти, както с разцепването на двойната връзка, така и със запазването на въглеродния скелет.

При изгаряне във въздуха олефините произвеждат въглероден диоксид и вода.

H 2 C=CH 2 + 3O 2 => 2CO 2 + 2H 2 O

° С н з 2n+ 3n/O 2 => nCO 2 + nH 2 O – обща формула

Каталитично окисление

В присъствието на паладиеви соли етиленът се окислява до ацеталдехид. Ацетонът се образува от пропен по същия начин.

Когато алкените са изложени на силни окислители (KMnO 4 или K 2 Cr 2 O 7 в H 2 SO 4), двойната връзка се разрушава при нагряване:

Когато алкените се окисляват с разреден разтвор на калиев перманганат, се образуват двуатомни алкохоли - гликоли (реакция на Е. Е. Вагнер). Реакцията протича на студено.

Ацикличните и цикличните алкени, когато реагират с перкиселини RCOOOH в неполярна среда, образуват епоксиди (оксирани), поради което самата реакция се нарича реакция на епоксидиране.

Озониране на алкени.

Когато алкените взаимодействат с озона, се образуват пероксидни съединения, които се наричат ​​озониди. Реакцията на алкени с озон е най-важният метод за окислително разцепване на алкени при двойната връзка

Алкените не претърпяват реакции на заместване.

Wacker процес-процесът на получаване на ацеталдехид чрез директно окисление на етилен.

Процесът Wacker се основава на окисляването на етилен с паладиев дихлорид:

CH 2 = CH 2 + PdCl 2 + H 2 O = CH 3 CHO + Pd + 2HCl

15. Алкени: химични свойства. Хидрогениране. Правилото на Лебедев. Изомеризация и олигомеризация на алкени. Радикална и йонна полимеризация. Понятие за полимер, олигомер, мономер, елементарно звено, степен на полимеризация. Теломеризация и съполимеризация.

Хидрогениране

Хидрогенирането на алкени директно с водород става само в присъствието на катализатор. Катализаторите за хидрогениране включват платина, паладий и никел.

Хидрогенирането може да се извърши и в течна фаза с хомогенни катализатори

Реакции на изомеризация

При нагряване е възможна изомеризация на алкеновите молекули, което

може да доведе както до движение на двойна връзка, така и до промени в скелета

въглеводород.

CH2=CH-CH2-CH3 CH3-CH=CH-CH3

Реакции на полимеризация

Това е вид реакция на добавяне. Полимеризацията е реакция на последователно комбиниране на идентични молекули в по-големи молекули, без да се изолира продукт с ниско молекулно тегло. По време на полимеризацията към най-хидрогенирания въглероден атом, разположен при двойната връзка, се добавя водороден атом, а останалата част от молекулата се добавя към другия въглероден атом.

CH2=CH2 + CH2=CH2 + ... -CH2-CH2-CH2-CH2- ...

или n CH2=CH2 (-CH2-CH2-)n (полиетилен)

Нарича се вещество, чиито молекули претърпяват реакция на полимеризация мономер. Една мономерна молекула трябва да има поне една двойна връзка. Получените полимери се състоят от голям брой повтарящи се вериги с еднаква структура ( елементарни единици).Нарича се числото, показващо колко пъти една структурна (елементарна) единица се повтаря в полимера степен на полимеризация(н).

В зависимост от вида на междинните частици, образувани при полимеризацията, има 3 полимеризационни механизма: а) радикален; б) катионни; в) анионен.

Първият метод произвежда полиетилен с висока плътност:

Катализаторът на реакцията е пероксид.

Вторият и третият метод включват използването на киселини (катионна полимеризация) и органометални съединения като катализатори.

По химия олигомер) - молекула под формата на верига от малъкброй идентични съставни връзки.

Теломеризация

Теломеризацията е олигомеризация на алкени в присъствието на агенти за прехвърляне на верига (телогени). В резултат на реакцията се образува смес от олигомери (теломери), чиито крайни групи са части от телоген. Например, при реакцията на CCl4 с етилен, телогенът е CCl4.

CCl 4 + nCH 2 =CH 2 => Cl(CH 2 CH 2) n CCl 3

Инициирането на тези реакции може да се извърши от радикални инициатори или g-лъчение.

16. Алкени. Реакции на радикално присъединяване на халогени и халогеноводороди (механизъм). Добавяне на карбени към олефини. Етилен, пропилей, бутилени. Промишлени източници и основни приложения.

Алкените лесно добавят халогени, особено хлор и бром (халогениране).

Типична реакция от този тип е обезцветяването на бромната вода

CH2=CH2 + Br2 → CH2Br-CH2Br (1,2-дибромоетан)

Електрофилното присъединяване на халогеноводороди към алкените се извършва съгласно правилото на Марковников:

Правилото на Марковников: При добавяне на протонни киселини или вода към несиметрични алкени или алкини, водородът се добавя към най-хидрогенирания въглероден атом

Хидрогениран въглероден атом е този, към който има свързан водород. Най-хидрогениран - където има най-много Н

Реакции на присъединяване на карбен

CR 2 карбени: - силно реактивни краткотрайни видове, които лесно могат да се добавят към двойната връзка на алкените. В резултат на реакцията на присъединяване на карбен се образуват производни на циклопропан

Етиленът е органичен химикал, описан с формулата C 2 H 4. е най-простият алкен ( олефин) съединение. При нормални условия той е безцветен запалим газ със слаба миризма. Частично разтворим във вода. Съдържа двойна връзка и следователно принадлежи към ненаситени или ненаситени въглеводороди. Играе изключително важна роля в индустрията. Етиленът е най-произвежданото органично съединение в света: Етиленов оксид; полиетилен, оцетна киселина, етилов алкохол.

Основни химични свойства(не ме учете, просто ги оставете да са там за всеки случай, в случай че могат да го отпишат)

Етиленът е химически активно вещество. Тъй като между въглеродните атоми в молекулата има двойна връзка, един от тях, който е по-малко силен, лесно се разрушава и на мястото на прекъсване на връзката възниква прикрепването, окисляването и полимеризацията на молекулите.

Халогениране:

CH 2 =CH 2 + Br 2 → CH 2 Br-CH 2 Br

Бромната вода се обезцветява. Това е качествена реакция към ненаситени съединения.

Хидрогениране:

CH 2 =CH 2 + H - H → CH 3 - CH 3 (под влияние на Ni)

Хидрохалогениране:

CH 2 =CH 2 + HBr → CH 3 - CH 2 Br

Хидратация:

CH 2 =CH 2 + HOH → CH 3 CH 2 OH (под въздействието на катализатор)

Тази реакция е открита от A.M. Бутлеров и се използва за промишлено производство на етилов алкохол.

Окисляване:

Етиленът лесно се окислява. Ако етиленът премине през разтвор на калиев перманганат, той ще се обезцвети. Тази реакция се използва за разграничаване между наситени и ненаситени съединения. Етиленовият оксид е крехко вещество; кислородният мост се разрушава и водата се свързва, което води до образуването на етиленгликол. Уравнение на реакцията:

3CH 2 =CH 2 + 2KMnO 4 + 4H 2 O → 3HOH 2 C - CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH

C 2 H 4 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O

Полимеризация (производство на полиетилен):

nCH2 =CH2 → (-CH2-CH2-) n

Пропилен(пропен) CH 2 = CH-CH 3 - ненаситен (ненаситен) въглеводород от етиленовата серия, запалим газ. Пропиленът е газообразно вещество с ниска точка на кипене t boil = −47,6 °C

Обикновено пропиленът се изолира от газове от рафиниране на нефт (по време на крекинг на суров нефт, пиролиза на бензинови фракции) или свързани газове, както и от газове от коксуване на въглища.