Alkenes (olefini, etilenski ugljovodonici C n H 2n
Homologna serija.
|
eten (etilen) | |
Najjednostavniji alken je etilen (C 2 H 4). Prema IUPAC nomenklaturi, nazivi alkena se formiraju od imena odgovarajućih alkana zamjenom sufiksa “-ane” sa “-ene”; Položaj dvostruke veze označen je arapskim brojem.
Ugljikovodični radikali nastali od alkena imaju sufiks "-enil". Trivijalna imena: CH 2 =CH- "vinil", CH 2 =CH-CH 2 - "alil".
Atomi ugljenika na dvostrukoj vezi su u stanju sp² hibridizacije i imaju ugao veze od 120°.
Alkene karakterizira izomerija ugljičnog skeleta, položaj dvostrukih veza, međuklasni i prostorni.
Fizička svojstva
Tačke topljenja i ključanja alkena (pojednostavljeno) povećavaju se s molekulskom težinom i dužinom ugljične kičme.
U normalnim uslovima, alkeni od C 2 H 4 do C 4 H 8 su gasovi; od pentena C 5 H 10 do heksadecena C 17 H 34 uključujući tečnosti, a počev od oktadecena C 18 H 36 - čvrste materije. Alkeni su nerastvorljivi u vodi, ali su visoko rastvorljivi u organskim rastvaračima.
Dehidrogenacija alkana
Ovo je jedna od industrijskih metoda za proizvodnju alkena
Hidrogenacija alkina
Delimična hidrogenacija alkina zahteva posebne uslove i prisustvo katalizatora
Dvostruka veza je kombinacija sigma i pi veza. Sigma veza nastaje kada se sp2 orbitale preklapaju aksijalno, a pi veza nastaje kada postoji bočno preklapanje.
Zajcevovo pravilo:
Apstrakcija atoma vodika u reakcijama eliminacije odvija se pretežno od najmanje hidrogeniranog atoma ugljika.
13. Alkeni. Struktura. sp 2 hibridizacija, više parametara spajanja. Reakcije elektrofilnog dodavanja halogena, vodonik halogenida, hipohlorne kiseline. Hidratacija alkena. Morkovnikovo pravilo. Mehanizmi reakcija.
Alkenes (olefini, etilenski ugljovodonici) - aciklički nezasićeni ugljovodonici koji sadrže jednu dvostruku vezu između atoma ugljika, tvoreći homologni niz s općom formulom C n H 2n
Jedna s- i 2 p-orbitale se miješaju i formiraju 2 ekvivalentne sp2-hibridne orbitale smještene u istoj ravni pod uglom od 120.
Ako vezu formira više od jednog para elektrona, onda se zove višestruko.
Višestruka veza nastaje kada ima premalo elektrona i veznih atoma da bi se svaka valentna orbitala centralnog atoma koja stvara vezu preklapala s bilo kojom orbitalom okolnog atoma.
Elektrofilne reakcije adicije
U ovim reakcijama, čestica koja napada je elektrofil.
halogeniranje:
Hidrohalogenacija
Elektrofilno dodavanje halogenovodonika u alkene odvija se prema Markovnikovom pravilu
pravilo Markovnikova
Dodatak hipohlorne kiseline da nastane hlorohidrin:
Hidratacija
Dodavanje vode alkenima se dešava u prisustvu sumporne kiseline:
Carbocation- čestica u kojoj je pozitivan naboj koncentrisan na atomu ugljika; atom ugljika ima praznu p-orbitalu.
14. Etilen ugljovodonici. Hemijska svojstva: reakcije sa oksidantima. Katalitička oksidacija, reakcija sa perkiselinama, reakcija oksidacije do glikola, sa cijepanjem veze ugljik-ugljik, ozoniranje. Wacker proces. Reakcije supstitucije.
Alkenes (olefini, etilenski ugljovodonici) - aciklički nezasićeni ugljovodonici koji sadrže jednu dvostruku vezu između atoma ugljika, tvoreći homologni niz s općom formulom C n H 2n
Oksidacija
Do oksidacije alkena može doći, u zavisnosti od uslova i vrste oksidacionih reagensa, kako kod cepanja dvostruke veze tako i kod očuvanja ugljeničnog skeleta.
Kada sagorevaju na zraku, olefini proizvode ugljični dioksid i vodu.
H 2 C=CH 2 + 3O 2 => 2CO 2 + 2H 2 O
C n H 2n+ 3n/O 2 => nCO 2 + nH 2 O – opšta formula
Katalitička oksidacija
U prisustvu soli paladija, etilen se oksidira u acetaldehid. Aceton se formira iz propena na isti način.
Kada su alkeni izloženi jakim oksidirajućim agensima (KMnO 4 ili K 2 Cr 2 O 7 u H 2 SO 4), dvostruka veza puca kada se zagrije:
Kada se alkeni oksidiraju razrijeđenim rastvorom kalijum permanganata, nastaju dvohidrični alkoholi - glikoli (E.E. Wagnerova reakcija). Reakcija se odvija na hladnom.
Aciklički i ciklički alkeni, kada reagiraju sa perkiselinama RCOOOH u nepolarnom okruženju, formiraju epokside (oksirane), pa se sama reakcija naziva reakcija epoksidacije.
Ozoniranje alkena.
Kada alkeni stupe u interakciju s ozonom, nastaju jedinjenja peroksida, koja se nazivaju ozonidi. Reakcija alkena sa ozonom je najvažnija metoda za oksidativno cijepanje alkena na dvostrukoj vezi
Alkeni ne prolaze kroz reakcije supstitucije.
Wacker proces-proces proizvodnje acetaldehida direktnom oksidacijom etilena.
Wackerov proces temelji se na oksidaciji etilena paladij dikloridom:
CH 2 = CH 2 + PdCl 2 + H 2 O = CH 3 CHO + Pd + 2HCl
15. Alkeni: hemijska svojstva. Hidrogenacija. Lebedeva vladavina. Izomerizacija i oligomerizacija alkena. Radikalna i jonska polimerizacija. Pojam polimera, oligomera, monomera, elementarne jedinice, stepena polimerizacije. Telomerizacija i kopolimerizacija.
Hidrogenacija
Hidrogenacija alkena direktno sa vodonikom se dešava samo u prisustvu katalizatora. Katalizatori hidrogenacije uključuju platinu, paladijum i nikal.
Hidrogenacija se takođe može izvesti u tečnoj fazi sa homogenim katalizatorima
Reakcije izomerizacije
Pri zagrijavanju je moguća izomerizacija molekula alkena, što
može dovesti do pomicanja dvostrukih veza i promjena skeleta
ugljovodonik.
CH2=CH-CH2-CH3 CH3-CH=CH-CH3
Reakcije polimerizacije
Ovo je vrsta reakcije adicije. Polimerizacija je reakcija sekvencijalne kombinacije identičnih molekula u veće molekule, bez izolacije bilo kakvog proizvoda niske molekularne težine. Tokom polimerizacije, atom vodika se dodaje najhidrogenizovanijem atomu ugljika koji se nalazi na dvostrukoj vezi, a ostatak molekula se dodaje drugom atomu ugljika.
CH2=CH2 + CH2=CH2 + ... -CH2-CH2-CH2-CH2- ...
ili n CH2=CH2 (-CH2-CH2-)n (polietilen)
Tvar čije molekule prolaze kroz reakciju polimerizacije naziva se monomer. Molekul monomera mora imati najmanje jednu dvostruku vezu. Rezultirajući polimeri sastoje se od velikog broja ponavljajućih lanaca koji imaju istu strukturu ( osnovne jedinice). Naziva se broj koji pokazuje koliko puta se strukturna (elementarna) jedinica ponavlja u polimeru stepen polimerizacije(n).
U zavisnosti od vrste intermedijarnih čestica koje nastaju tokom polimerizacije, postoje 3 mehanizma polimerizacije: a) radikalni; b) katjonski; c) anjonski.
Prva metoda proizvodi polietilen visoke gustine:
Katalizator reakcije su peroksidi.
Druga i treća metoda uključuju upotrebu kiselina (kationska polimerizacija) i organometalnih spojeva kao katalizatora.
U hemiji oligomer) - molekul u obliku lanca mala broj identičnih sastavnih veza.
Telomerizacija
Telomerizacija je oligomerizacija alkena u prisustvu agenasa za prijenos lanca (telogena). Kao rezultat reakcije nastaje mješavina oligomera (telomera), čije su krajnje grupe dijelovi telogena. Na primjer, u reakciji CCl 4 sa etilenom, telogen je CCl 4 .
CCl 4 + nCH 2 =CH 2 => Cl(CH 2 CH 2) n CCl 3
Pokretanje ovih reakcija može se izvesti radikalnim inicijatorima ili g-zračenjem.
16. Alkeni. Reakcije radikalnog dodavanja halogenih i vodikovih halogenida (mehanizam). Dodatak karbena olefinima. Etilen, propilen, butileni. Industrijski izvori i glavne upotrebe.
Alkeni lako dodaju halogene, posebno hlor i brom (halogenacija).
Tipična reakcija ovog tipa je promjena boje bromne vode
CH2=CH2 + Br2 → CH2Br-CH2Br (1,2-dibromoetan)
Elektrofilno dodavanje halogenovodonika u alkene odvija se prema Markovnikovovom pravilu:
pravilo Markovnikova: Prilikom dodavanja protinskih kiselina ili vode nesimetričnim alkenima ili alkinima, vodik se dodaje najhidrogeniranijem atomu ugljika
Hidrogenizirani atom ugljika je onaj koji ima vezan vodonik. Najviše hidrogenizovano – tamo gde ima najviše H
Reakcije adicije karbena
CR 2 karbeni: - visoko reaktivne kratkotrajne vrste koje se lako mogu pridružiti dvostrukoj vezi alkena. Kao rezultat reakcije dodavanja karbena, nastaju derivati ciklopropana
Etilen je organska hemikalija opisana formulom C2H4. je najjednostavniji alken ( olefin)spoj. U normalnim uslovima, to je bezbojni zapaljivi gas sa slabim mirisom. Djelomično rastvorljiv u vodi. Sadrži dvostruku vezu i stoga spada u nezasićene ili nezasićene ugljovodonike. Igra izuzetno važnu ulogu u industriji. Etilen je najviše proizvedeno organsko jedinjenje na svetu: etilen oksid; polietilen, sirćetna kiselina, etil alkohol.
Osnovna hemijska svojstva(nemojte me učiti, samo neka budu tu za svaki slučaj, u slučaju da mogu da otpišu)
Etilen je hemijski aktivna supstanca. Budući da postoji dvostruka veza između atoma ugljika u molekuli, jedan od njih, koji je manje jak, lako se raskida, a na mjestu veze dolazi do prekida vezivanja, oksidacije i polimerizacije molekula.
halogeniranje:
CH 2 =CH 2 + Br 2 → CH 2 Br-CH 2 Br
Bromna voda postaje bezbojna. Ovo je kvalitativna reakcija na nezasićena jedinjenja.
hidrogenacija:
CH 2 =CH 2 + H - H → CH 3 - CH 3 (pod uticajem Ni)
Hidrohalogenacija:
CH 2 =CH 2 + HBr → CH 3 - CH 2 Br
hidratacija:
CH 2 =CH 2 + HOH → CH 3 CH 2 OH (pod uticajem katalizatora)
Ovu reakciju je otkrio A.M. Butlerov, a koristi se za industrijsku proizvodnju etilnog alkohola.
oksidacija:
Etilen lako oksidira. Ako se etilen propušta kroz rastvor kalijum permanganata, on će promeniti boju. Ova reakcija se koristi za razlikovanje zasićenih i nezasićenih spojeva. Etilen oksid je krhka tvar; most kisika puca i voda se spaja, što rezultira stvaranjem etilen glikola. Jednačina reakcije:
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
Polimerizacija (proizvodnja polietilena):
nCH 2 =CH 2 → (-CH 2 -CH 2 -) n
propilen(propen) CH 2 = CH-CH 3 - nezasićeni (nezasićeni) ugljovodonik serije etilena, zapaljivi gas. Propilen je gasovita supstanca sa niskom tačkom ključanja t ključanja = -47,6 °C
Tipično, propilen se izoluje iz gasova prerade nafte (tokom krekinga sirove nafte, pirolize benzinskih frakcija) ili pratećih gasova, kao i iz gasova koksovanja uglja.
Hemijska svojstva alkana
Alkani (parafini) su neciklični ugljikovodici u čijim su molekulima svi atomi ugljika povezani samo jednostrukim vezama. Drugim riječima, u molekulima alkana nema višestrukih - dvostrukih ili trostrukih veza. Zapravo, alkani su ugljikovodici koji sadrže najveći mogući broj atoma vodika, pa se stoga nazivaju ograničavajućim (zasićenim).
Zbog zasićenja, alkani ne mogu biti podvrgnuti reakcijama adicije.
Budući da atomi ugljika i vodika imaju prilično blisku elektronegativnost, to dovodi do činjenice da su C-H veze u njihovim molekulima izuzetno niskopolarne. U tom smislu, za alkane su tipičnije reakcije koje se odvijaju kroz mehanizam radikalne supstitucije, označen simbolom S R.
1. Reakcije supstitucije
U reakcijama ovog tipa dolazi do prekida veze ugljik-vodik
RH + XY → RX + HY
Halogenacija
Alkani reagiraju s halogenima (hlorom i bromom) kada su izloženi ultraljubičastom svjetlu ili visokoj toplini. U ovom slučaju nastaje mješavina derivata halogena s različitim stupnjevima supstitucije atoma vodika - mono-, ditri-, itd. halogen-supstituisani alkani.
Koristeći metan kao primjer, to izgleda ovako:
Promjenom omjera halogen/metan u reakcionoj smjesi moguće je osigurati da u sastavu proizvoda prevladava određeni halogen derivat metana.
Mehanizam reakcije
Analizirajmo mehanizam reakcije supstitucije slobodnih radikala na primjeru interakcije metana i hlora. Sastoji se od tri faze:
- inicijacija (ili lančana nukleacija) je proces stvaranja slobodnih radikala pod uticajem vanjske energije – ozračivanjem UV svjetlom ili zagrijavanjem. U ovoj fazi, molekula hlora prolazi kroz homolitičko cepanje Cl-Cl veze sa stvaranjem slobodnih radikala:
Slobodni radikali, kao što se može vidjeti sa gornje slike, su atomi ili grupe atoma sa jednim ili više nesparenih elektrona (Cl, H, CH 3, CH 2, itd.);
2. Razvoj lanca
Ova faza uključuje interakciju aktivnih slobodnih radikala sa neaktivnim molekulima. U tom slučaju nastaju novi radikali. Konkretno, kada radikali hlora djeluju na molekule alkana, nastaju alkil radikal i klorovodik. Zauzvrat, alkil radikal, sudarajući se s molekulama hlora, formira derivat hlora i novi radikal hlora:
3) Prekid (smrt) kola:
Nastaje kao rezultat rekombinacije dva radikala jedan s drugim u neaktivne molekule:
2. Reakcije oksidacije
U normalnim uslovima, alkani su inertni prema jakim oksidantima kao što su koncentrisana sumporna i azotna kiselina, kalijum permanganat i dihromat (KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7).
Sagorevanje u kiseoniku
A) potpuno sagorevanje sa viškom kiseonika. Dovodi do stvaranja ugljičnog dioksida i vode:
CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O
B) nepotpuno sagorevanje zbog nedostatka kiseonika:
2CH 4 + 3O 2 = 2CO + 4H 2 O
CH 4 + O 2 = C + 2H 2 O
Katalitička oksidacija kisikom
Kao rezultat zagrijavanja alkana kisikom (~200 o C) u prisustvu katalizatora, iz njih se može dobiti širok spektar organskih proizvoda: aldehidi, ketoni, alkoholi, karboksilne kiseline.
Na primjer, metan, ovisno o prirodi katalizatora, može se oksidirati u metil alkohol, formaldehid ili mravlju kiselinu:
3. Termičke transformacije alkana
Pucanje
Cracking (od engleskog to crack - trgati) je kemijski proces koji se odvija na visokim temperaturama, uslijed čega se ugljični kostur molekula alkana raspada i formira molekule alkena i alkana niže molekularne težine u odnosu na originalne alkane. Na primjer:
CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3 → CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 + CH 3 -CH=CH 2
Krekiranje može biti termičko ili katalitičko. Za izvođenje katalitičkog krekinga, zahvaljujući upotrebi katalizatora, koriste se znatno niže temperature u odnosu na termički kreking.
Dehidrogenacija
Eliminacija vodonika nastaje kao rezultat cijepanja C-H veza; izvode se u prisustvu katalizatora na povišenim temperaturama. Kada se metan dehidrogenira, nastaje acetilen:
2CH 4 → C 2 H 2 + 3H 2
Zagrijavanje metana na 1200 °C dovodi do njegovog razlaganja na jednostavne tvari:
CH 4 → C + 2H 2
Kada se preostali alkani dehidrogeniraju, nastaju alkeni:
C 2 H 6 → C 2 H 4 + H 2
Prilikom dehidrogeniranja n-nastaju butan, buten-1 i buten-2 (potonji u obliku cis- I trans-izomeri):
Dehidrociklizacija
Izomerizacija
Hemijska svojstva cikloalkana
Hemijska svojstva cikloalkana s više od četiri atoma ugljika u svojim prstenovima su, općenito, gotovo identična svojstvima alkana. Čudno je da ciklopropan i ciklobutan karakteriziraju reakcije adicije. To je zbog visoke napetosti unutar ciklusa, što dovodi do činjenice da ovi ciklusi imaju tendenciju prekida. Tako ciklopropan i ciklobutan lako dodaju brom, vodonik ili klorovodik:
Hemijska svojstva alkena
1. Reakcije sabiranja
Budući da se dvostruka veza u molekulima alkena sastoji od jedne jake sigma i jedne slabe pi veze, oni su prilično aktivni spojevi koji lako prolaze kroz reakcije adicije. Alkeni često prolaze kroz takve reakcije čak i u blagim uslovima - na hladnoći, u vodenim rastvorima i organskim rastvaračima.
Hidrogenacija alkena
Alkeni su sposobni da dodaju vodonik u prisustvu katalizatora (platina, paladijum, nikl):
CH 3 -CH = CH 2 + H 2 → CH 3 -CH 2 -CH 3
Hidrogenacija alkena se odvija lako čak i pri normalnom pritisku i blagom zagrijavanju. Zanimljiva je činjenica da se isti katalizatori mogu koristiti za dehidrogenaciju alkana u alkene, samo što se proces dehidrogenacije odvija na višoj temperaturi i nižem pritisku.
Halogenacija
Alkeni se lako podvrgavaju reakcijama adicije sa bromom kako u vodenom rastvoru tako iu organskim rastvaračima. Kao rezultat interakcije, prvobitno žute otopine broma gube boju, tj. postanu obezbojeni.
CH 2 =CH 2 + Br 2 → CH 2 Br-CH 2 Br
Hidrohalogenacija
Kao što je lako vidjeti, dodavanje halogenovodonika molekuli nesimetričnog alkena bi, teoretski, trebalo dovesti do mješavine dva izomera. Na primjer, kada se bromovodonik doda propenu, trebali bi se dobiti sljedeći proizvodi:
Međutim, u nedostatku specifičnih uslova (na primjer, prisutnost peroksida u reakcijskoj smjesi), dodavanje molekule halogen vodika će se dogoditi striktno selektivno u skladu s Markovnikovovim pravilom:
Dodavanje halogenvodika alkenu se događa na način da se atomu ugljika s većim brojem atoma vodika (više hidrogeniranim) dodaje vodik, a atomu ugljika s manjim brojem vodika dodaje se halogen. atomi (manje hidrogenirani).
Hidratacija
Ova reakcija dovodi do stvaranja alkohola, a također se odvija u skladu s Markovnikovovim pravilom:
Kao što možete lako pretpostaviti, zbog činjenice da se dodavanje vode molekuli alkena odvija prema Markovnikovom pravilu, formiranje primarnog alkohola moguće je samo u slučaju hidratacije etilena:
CH 2 =CH 2 + H 2 O → CH 3 -CH 2 -OH
Upravo kroz ovu reakciju najveći dio etilnog alkohola se provodi u velikoj industriji.
Polimerizacija
Specifičan slučaj reakcije adicije je reakcija polimerizacije, koja se, za razliku od halogenacije, hidrohalogenacije i hidratacije, odvija mehanizmom slobodnih radikala:
Reakcije oksidacije
Kao i svi drugi ugljikovodici, alkeni lako sagorevaju u kisiku i stvaraju ugljični dioksid i vodu. Jednačina za sagorijevanje alkena u višku kisika ima oblik:
C n H 2n + (3/2) nO 2 → nCO 2 + nH 2 O
Za razliku od alkana, alkeni se lako oksidiraju. Kada su alkeni izloženi vodenom rastvoru KMnO 4, dolazi do promene boje, što je kvalitativna reakcija na dvostruke i trostruke CC veze u molekulima organskih supstanci.
Oksidacija alkena kalijevim permanganatom u neutralnoj ili slabo alkalnoj otopini dovodi do stvaranja diola (dihidričnih alkohola):
C 2 H 4 + 2KMnO 4 + 2H 2 O → CH 2 OH–CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH (hlađenje)
U kiseloj sredini, dvostruka veza je potpuno prekinuta i atomi ugljika koji su formirali dvostruku vezu pretvaraju se u karboksilne grupe:
5CH 3 CH=CHCH 2 CH 3 + 8KMnO 4 + 12H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 5C 2 H 5 COOH + 8MnSO 4 + 4K 2 SO 4 + 17H 2 O (zagrijavanje)
Ako se dvostruka C=C veza nalazi na kraju molekule alkena, tada nastaje ugljični dioksid kao produkt oksidacije najudaljenijeg atoma ugljika na dvostrukoj vezi. To je zbog činjenice da se međuprodukt oksidacije, mravlja kiselina, lako oksidira u višku oksidacijskog sredstva:
5CH 3 CH=CH 2 + 10KMnO 4 + 15H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 5CO 2 + 10MnSO 4 + 5K 2 SO 4 + 20H 2 O (grijanje)
Oksidacija alkena u kojoj C atom na dvostrukoj vezi sadrži dva ugljikovodična supstituenta proizvodi keton. Na primjer, oksidacija 2-metilbutena-2 proizvodi aceton i octenu kiselinu.
Oksidacija alkena, u kojoj se ugljični kostur razbije na dvostrukoj vezi, koristi se za određivanje njihove strukture.
Hemijska svojstva alkadiena
Reakcije sabiranja
Na primjer, dodavanje halogena:
Bromna voda postaje bezbojna.
U normalnim uvjetima, dodavanje atoma halogena događa se na krajevima molekule 1,3-butadiena, dok se π-veze prekidaju, atomi broma se dodaju ekstremnim atomima ugljika, a slobodne valencije formiraju novu π-vezu . Tako dolazi do „kretanja“ dvostruke veze. Ako postoji višak broma, može se dodati još jedan molekul na mjesto formirane dvostruke veze.
Reakcije polimerizacije
Hemijska svojstva alkina
Alkini su nezasićeni (nezasićeni) ugljovodonici i stoga su sposobni da prolaze kroz reakcije adicije. Među reakcijama adicije za alkine, elektrofilna adicija je najčešća.
Halogenacija
Budući da se trostruka veza alkinskih molekula sastoji od jedne jače sigma veze i dvije slabije pi veze, one su u stanju da vežu jedan ili dva molekula halogena. Dodavanje dva molekula halogena jednoj molekuli alkina odvija se kroz elektrofilni mehanizam uzastopno u dvije faze:
Hidrohalogenacija
Dodavanje molekula halogenovodonika također se odvija putem elektrofilnog mehanizma i to u dvije faze. U obje etape pristupanje se odvija u skladu s Markovnikovovim pravilom:
Hidratacija
Dodavanje vode alkinima događa se u prisustvu ruti soli u kiseloj sredini i naziva se Kucherovljeva reakcija.
Kao rezultat hidratacije, dodavanje vode acetilenu proizvodi acetaldehid (octeni aldehid):
Za homologe acetilena, dodavanje vode dovodi do stvaranja ketona:
Hidrogenacija alkina
Alkini reaguju sa vodonikom u dva koraka. Metali kao što su platina, paladijum i nikl se koriste kao katalizatori:
Trimerizacija alkina
Kada se acetilen prebacuje preko aktivnog ugljena na visokoj temperaturi, iz njega nastaje mješavina raznih proizvoda, od kojih je glavni benzen, produkt trimerizacije acetilena:
Dimerizacija alkina
Acetilen također prolazi kroz reakciju dimerizacije. Proces se odvija u prisustvu soli bakra kao katalizatora:
Alkinska oksidacija
Alkini sagorevaju u kiseoniku:
C nH 2n-2 + (3n-1)/2 O 2 → nCO 2 + (n-1)H 2 O
Reakcija alkina sa bazama
Alkini sa trostrukim C≡C na kraju molekula, za razliku od drugih alkina, mogu da uđu u reakcije u kojima se atom vodonika na trostrukoj vezi zamenjuje metalom. Na primjer, acetilen reagira s natrijevim amidom u tekućem amonijaku:
HC≡CH + 2NaNH 2 → NaC≡CNa + 2NH 3 ,
a također i s otopinom srebrnog oksida amonijaka, tvoreći nerastvorljive tvari slične solima zvane acetilenidi:
Zahvaljujući ovoj reakciji moguće je prepoznati alkine sa terminalnom trostrukom vezom, kao i izolovati takav alkin iz mješavine s drugim alkinima.
Treba napomenuti da su svi acetilenidi srebra i bakra eksplozivne tvari.
Acetilenidi su sposobni da reaguju sa halogenim derivatima, što se koristi u sintezi složenijih organskih jedinjenja sa trostrukom vezom:
CH 3 -C≡CH + NaNH 2 → CH 3 -C≡CNa + NH 3
CH 3 -C≡CNa + CH 3 Br → CH 3 -C≡C-CH 3 + NaBr
Hemijska svojstva aromatičnih ugljovodonika
Aromatična priroda veze utiče na hemijska svojstva benzena i drugih aromatičnih ugljovodonika.
Jedinstveni 6pi elektronski sistem je mnogo stabilniji od običnih pi veza. Stoga su reakcije supstitucije prije nego reakcije adicije tipičnije za aromatične ugljikovodike. Areni se podvrgavaju reakcijama supstitucije putem elektrofilnog mehanizma.
Reakcije supstitucije
Halogenacija
Nitracija
Reakcija nitriranja najbolje se odvija pod utjecajem ne čiste dušične kiseline, već njene mješavine s koncentriranom sumpornom kiselinom, tzv.
Alkilacija
Reakcija u kojoj je jedan od atoma vodika u aromatičnom prstenu zamijenjen ugljikovodičnim radikalom:
Alkeni se također mogu koristiti umjesto halogeniranih alkana. Kao katalizatori mogu se koristiti aluminijum halogenidi, feri halogenidi ili neorganske kiseline.<
Reakcije sabiranja
Hidrogenacija
Dodatak hlora
Nastavlja se preko radikalnog mehanizma nakon intenzivnog zračenja ultraljubičastom svjetlošću:
Slična reakcija se može dogoditi samo s hlorom.
Reakcije oksidacije
Sagorijevanje
2C 6 H 6 + 15O 2 = 12CO 2 + 6H 2 O + Q
Nepotpuna oksidacija
Benzenski prsten je otporan na oksidirajuća sredstva kao što su KMnO 4 i K 2 Cr 2 O 7 . Nema reakcije.
Supstituenti na benzenskom prstenu podijeljeni su u dvije vrste:
Razmotrimo hemijska svojstva homologa benzena koristeći toluen kao primjer.
Hemijska svojstva toluena
Halogenacija
Može se smatrati da se molekul toluena sastoji od fragmenata molekula benzena i metana. Stoga je logično pretpostaviti da bi hemijska svojstva toluena u određenoj mjeri trebala kombinovati hemijska svojstva ove dvije supstance odvojene. To je često ono što se uočava tokom njegovog halogeniranja. Već znamo da benzen prolazi reakciju supstitucije sa hlorom putem elektrofilnog mehanizma, a za izvođenje te reakcije potrebno je koristiti katalizatore (aluminijum ili feri halogenide). U isto vrijeme, metan također može reagirati sa hlorom, ali putem mehanizma slobodnih radikala, što zahtijeva zračenje početne reakcione smjese UV svjetlom. Toluen, u zavisnosti od uslova pod kojima je podvrgnut hloriranju, može dati ili proizvode supstitucije atoma vodika u benzenskom prstenu - za to morate koristiti iste uslove kao za hloriranje benzena, ili proizvode supstitucije vodika atomi u metil radikalu, ako jeste, kako klor djeluje na metan pod ultraljubičastim zračenjem:
Kao što možete vidjeti, kloriranje toluena u prisustvu aluminij klorida dovelo je do dva različita proizvoda - orto- i para-klorotoluena. To je zbog činjenice da je metilni radikal supstituent prve vrste.
Ako se kloriranje toluena u prisustvu AlCl 3 vrši u višku klora, moguće je stvaranje trikloro supstituiranog toluena:
Slično, kada se toluen klorira na svjetlu pri većem omjeru hlor/toluen, može se dobiti diklorometilbenzen ili triklorometilbenzen:
Nitracija
Zamjena atoma vodika s nitro grupom tokom nitriranja toluena mješavinom koncentriranih dušičnih i sumpornih kiselina dovodi do supstitucijskih proizvoda u aromatičnom prstenu, a ne metil radikalu:
Alkilacija
Kao što je već spomenuto, metilni radikal je orijentaciono sredstvo prve vrste, pa njegova alkilacija prema Friedel-Craftsu dovodi do supstitucijskih proizvoda u orto- i para-položajima:
Reakcije sabiranja
Toluen se može hidrogenirati u metilcikloheksan pomoću metalnih katalizatora (Pt, Pd, Ni):
C 6 H 5 CH 3 + 9O 2 → 7CO 2 + 4H 2 O
Nepotpuna oksidacija
Kada je izložen oksidirajućem agensu kao što je vodeni rastvor kalijum permanganata, bočni lanac prolazi kroz oksidaciju. Aromatično jezgro ne može oksidirati u takvim uvjetima. U tom slučaju, ovisno o pH otopine, formirat će se ili karboksilna kiselina ili njena sol.
Karakteristične hemijske osobine ugljovodonika: alkani, alkeni, dieni, alkini, aromatični ugljovodonici
Alkanes
Alkani su ugljikovodici u čijim su molekulima atomi povezani jednostrukim vezama i koji odgovaraju općoj formuli $C_(n)H_(2n+2)$.
Homologni niz metana
kao što već znate, homolozi- to su supstance koje su slične po strukturi i svojstvima i razlikuju se po jednoj ili više $CH_2$ grupa.
Zasićeni ugljovodonici čine homologni niz metana.
Izomerizam i nomenklatura
Alkane karakteriše takozvani strukturni izomerizam. Strukturni izomeri se međusobno razlikuju po strukturi ugljičnog skeleta. Kao što već znate, najjednostavniji alkan, koji karakteriziraju strukturni izomeri, je butan:
Pogledajmo pobliže osnove IUPAC nomenklature za alkane:
1. Odabir glavnog kola.
Formiranje imena ugljikovodika počinje definicijom glavnog lanca - najdužeg lanca atoma ugljika u molekuli, koji je, takoreći, njegova osnova.
2.
Atomima glavnog lanca dodijeljeni su brojevi. Numeracija atoma glavnog lanca počinje od kraja kojem je supstituent najbliži (strukture A, B). Ako se supstituenti nalaze na jednakoj udaljenosti od kraja lanca, onda numerisanje počinje od kraja na kojem ih ima više (struktura B). Ako se različiti supstituenti nalaze na jednakim udaljenostima od krajeva lanca, tada numeriranje počinje od kraja kojem je stariji najbliži (struktura D). Starost ugljikovodičnih supstituenata određuje se redoslijedom kojim se u abecedi pojavljuje slovo kojim počinje njihovo ime: metil (—$SN_3$), zatim propil ($—SN_2—SN_2—SN_3$), etil ($—SN_2 —SN_3$ ) itd.
Imajte na umu da se naziv supstituenta formira zamjenom sufiksa -an na sufiks -il u ime odgovarajućeg alkana.
3. Formiranje imena.
Na početku naziva su naznačeni brojevi - brojevi atoma ugljika na kojima se nalaze supstituenti. Ako postoji nekoliko supstituenata na datom atomu, tada se odgovarajući broj u nazivu ponavlja dva puta odvojen zarezom ($2,2-$). Nakon broja, broj supstituenata je označen crticom ( di- dva, tri- tri, tetra- četiri, penta- pet) i ime zamjenika ( metil, etil, propil). Zatim, bez razmaka ili crtica, naziv glavnog lanca. Glavni lanac se naziva ugljovodonik - član homolognog niza metana ( metan, etan, propan itd.).
Nazivi supstanci čije su strukturne formule gore navedene su kako slijedi:
— struktura A: $2$ -metilpropan;
— struktura B: 3$ -etilheksan;
— struktura B: $2,2,4$ -trimetilpentan;
— struktura G: $2$ -metil$4$-etilheksan.
Fizička i hemijska svojstva alkana
Fizička svojstva. Prva četiri predstavnika homolognog niza metana su gasovi. Najjednostavniji od njih je metan, plin bez boje, okusa i mirisa (miris plina, nakon što ga osjetite, treba nazvati $104$, određen je mirisom merkaptana - spojeva koji sadrže sumpor posebno dodanih metanu koji se koristi u kućni i industrijski plinski uređaji kako bi ljudi koji se nalaze pored njih mogli na miris otkriti curenje).
Ugljovodonici sastava od $S_5N_(12)$ do $S_(15)N_(32)$ su tečnosti; Teži ugljovodonici su čvrste materije.
Tačke ključanja i topljenja alkana postepeno se povećavaju sa povećanjem dužine ugljičnog lanca. Svi ugljovodonici su slabo rastvorljivi u vodi; tečni ugljovodonici su uobičajeni organski rastvarači.
Hemijska svojstva.
1. Reakcije supstitucije. Najkarakterističnije reakcije za alkane su reakcije supstitucije slobodnih radikala, tokom kojih se atom vodika zamjenjuje atomom halogena ili nekom grupom.
Predstavimo jednadžbe najkarakterističnijih reakcija.
halogeniranje:
$CH_4+Cl_2→CH_3Cl+HCl$.
U slučaju viška halogena, kloriranje može ići dalje, sve do potpune zamjene svih atoma vodika klorom:
$CH_3Cl+Cl_2→HCl+(CH_2Cl_2)↙(\text"dihlorometan (metilen hlorid)")$,
$CH_2Cl_2+Cl_2→HCl+(CHSl_3)↙(\text"triklorometan(hloroform)")$,
$CHCl_3+Cl_2→HCl+(CCl_4)↙(\text"ugljentetrahlorid(ugljentetrahlorid)")$.
Dobivene supstance se široko koriste kao rastvarači i polazni materijali u organskim sintezama.
2. Dehidrogenacija (eliminacija vodonika). Kada se alkani prođu preko katalizatora ($Pt, Ni, Al_2O_3, Cr_2O_3$) na visokim temperaturama ($400-600°C$), eliminiše se molekul vodonika i formira se alken:
$CH_3—CH_3→CH_2=CH_2+H_2$
3. Reakcije praćene destrukcijom ugljičnog lanca. Svi zasićeni ugljovodonici gore sa stvaranjem ugljičnog dioksida i vode. Plinoviti ugljovodonici pomiješani sa zrakom u određenim omjerima mogu eksplodirati. Sagorevanje zasićenih ugljovodonika je egzotermna reakcija slobodnih radikala, što je veoma važno kada se alkani koriste kao gorivo:
$SN_4+2O_2→SO_2+2N_2O+880 kJ.$
Općenito, reakcija sagorijevanja alkana može se zapisati na sljedeći način:
$C_(n)H_(2n+2)+((3n+1)/(2))O_2→nCO_2+(n+1)H_2O$
Termičko cijepanje ugljovodonika:
$C_(n)H_(2n+2)(→)↖(400-500°C)C_(n-k)H_(2(n-k)+2)+C_(k)H_(2k)$
Proces se odvija putem mehanizma slobodnih radikala. Povećanje temperature dovodi do homolitičkog cijepanja veze ugljik-ugljik i stvaranja slobodnih radikala:
$R—CH_2CH_2:CH_2—R→R—CH_2CH_2·+·CH_2—R$.
Ovi radikali međusobno djeluju, razmjenjujući atom vodika, kako bi formirali molekulu alkana i molekulu alkena:
$R—CH_2CH_2·+·CH_2—R→R—CH=CH_2+CH_3—R$.
Reakcije termičke razgradnje su u osnovi industrijskog procesa krekiranja ugljikovodika. Ovaj proces je najvažnija faza prerade nafte.
Kada se metan zagrije na temperaturu od $1000°C$, počinje piroliza metana - razlaganje na jednostavne tvari:
$CH_4(→)↖(1000°C)C+2H_2$
Kada se zagrije na temperaturu od $1500°C$, formiranje acetilena je moguće:
$2CH_4(→)↖(1500°C)CH=CH+3H_2$
4. Izomerizacija. Kada se linearni ugljikovodici zagrijavaju katalizatorom izomerizacije (aluminij klorid), nastaju tvari s razgranatim ugljičnim skeletom:
5. Aromatizacija. Alkani sa šest ili više atoma ugljika u lancu cikliziraju u prisutnosti katalizatora i formiraju benzen i njegove derivate:
Koji je razlog da alkani prolaze kroz reakcije slobodnih radikala? Svi atomi ugljika u molekulima alkana su u stanju $sp^3$ hibridizacije. Molekuli ovih supstanci su izgrađeni pomoću kovalentnih nepolarnih $C-C$ (ugljik-ugljik) veza i slabo polarnih $C-H$ (ugljik-vodonik) veza. Ne sadrže područja sa povećanom ili smanjenom gustinom elektrona, niti lako polarizabilne veze, tj. takve veze, u kojima se elektronska gustina može pomjeriti pod utjecajem vanjskih faktora (elektrostatička polja jona). Shodno tome, alkani neće reagovati sa naelektrisanim česticama, jer veze u molekulima alkana se ne prekidaju heterolitičkim mehanizmom.
Alkenes
Nezasićeni uključuju ugljikovodike koji sadrže višestruke veze između atoma ugljika u svojim molekulima. Neograničeni su alkeni, alkadieni (polieni), alkini. Ciklični ugljovodonici koji sadrže dvostruku vezu u prstenu (cikloalkeni), kao i cikloalkani sa malim brojem ugljikovih atoma u prstenu (tri ili četiri atoma) također imaju nezasićeni karakter. Svojstvo nezasićenosti povezano je sa sposobnošću ovih supstanci da uđu u reakcije adicije, prvenstveno u vodik, sa stvaranjem zasićenih, ili zasićenih, ugljovodonika - alkana.
Alkeni su aciklični ugljovodonici koji u molekulu, pored jednostrukih veza, sadrže i jednu dvostruku vezu između atoma ugljika i odgovaraju općoj formuli $C_(n)H_(2n)$.
Njegovo drugo ime je olefini- alkeni su dobijeni po analogiji sa nezasićenim masnim kiselinama (oleinska, linolna), čiji su ostaci dio tečnih masti - ulja (od lat. oleum- ulje).
Homologni niz etena
Nerazgranati alkeni formiraju homologni niz etena (etilena):
$S_2N_4$ - eten, $S_3N_6$ - propen, $S_4N_8$ - buten, $S_5N_(10)$ - penten, $S_6N_(12)$ - heksen, itd.
Izomerizam i nomenklatura
Alkene, kao i alkane, karakterizira strukturna izomerija. Strukturni izomeri se međusobno razlikuju po strukturi ugljičnog skeleta. Najjednostavniji alken, kojeg karakteriziraju strukturni izomeri, je buten:
Posebna vrsta strukturne izomerije je izomerija položaja dvostruke veze:
$CH_3—(CH_2)↙(buten-1)—CH=CH_2$ $CH_3—(CH=CH)↙(buten-2)—CH_3$
Gotovo slobodna rotacija atoma ugljika moguća je oko jedne veze ugljik-ugljik, tako da molekule alkana mogu poprimiti različite oblike. Rotacija oko dvostruke veze je nemoguća, što dovodi do pojave drugog tipa izomerizma u alkenima - geometrijskog, ili cis-trans izomerizma.
Cis- izomeri se razlikuju od trans- izomera po prostornom rasporedu molekularnih fragmenata (u ovom slučaju, metilnih grupa) u odnosu na ravan $π$ veze, a samim tim i po njihovim svojstvima.
Alkeni su izomerni prema cikloalkanima (međuklasni izomerizam), na primjer:
IUPAC nomenklatura za alkene je slična onoj za alkane.
1. Odabir glavnog kola.
Imenovanje ugljikovodika počinje identificiranjem glavnog lanca - najdužeg lanca atoma ugljika u molekuli. U slučaju alkena, glavni lanac mora sadržavati dvostruku vezu.
2. Numeracija atoma glavnog lanca.
Numerisanje atoma glavnog lanca počinje od kraja kojem je dvostruka veza najbliža. Na primjer, ispravan naziv veze je:
5$-metilheksen-2$, a ne 2$-metilheksen-4$, kako bi se moglo očekivati.
Ako položaj dvostruke veze ne može odrediti početak numeracije atoma u lancu, onda je određen položajem supstituenata, baš kao i za zasićene ugljikovodike.
3. Formiranje imena.
Imena alkena nastaju na isti način kao i imena alkana. Na kraju naziva navedite broj atoma ugljika na kojem počinje dvostruka veza i sufiks koji označava da spoj pripada klasi alkena - -en.
Na primjer:
Fizička i hemijska svojstva alkena
Fizička svojstva. Prva tri predstavnika homolognog niza alkena su gasovi; supstance sastava $S_5N_(10)$ - $S_(16)N_(32)$ - tečnosti; Viši alkeni su čvrste materije.
Tačke ključanja i topljenja se prirodno povećavaju s povećanjem molekularne težine jedinjenja.
Hemijska svojstva.
Reakcije sabiranja. Podsjetimo da je karakteristična karakteristika predstavnika nezasićenih ugljikovodika - alkena sposobnost ulaska u reakcije adicije. Većina ovih reakcija odvija se prema mehanizmu
1. Hidrogenacija alkena. Alkeni su sposobni da dodaju vodonik u prisustvu katalizatora hidrogenacije, metala - platine, paladija, nikla:
$CH_3—CH_2—CH=CH_2+H_2(→)↖(Pt)CH_3—CH_2—CH_2—CH_3$.
Ova reakcija se odvija pri atmosferskom i povišenom pritisku i nije potrebna visoka temperatura, jer je egzotermna. Kada temperatura poraste, isti katalizatori mogu izazvati obrnutu reakciju - dehidrogenaciju.
2. Halogenacija (dodatak halogena). Interakcija alkena s bromnom vodom ili otopinom broma u organskom otapalu ($CCl_4$) dovodi do brze promjene boje ovih otopina kao rezultat dodavanja molekule halogena alkenu i formiranja dihalogenih alkana:
$CH_2=CH_2+Br_2→CH_2Br—CH_2Br$.
3.
$CH_3-(CH)↙(propen)=CH_2+HBr→CH_3-(CHBr)↙(2-bromopropen)-CH_3$
Ova reakcija se povinuje Markovnikovo pravilo:
Kada se alkenu doda halogen vodonik, vodik se dodaje hidrogenizovanijem atomu ugljenika, tj. atom kod kojeg ima više atoma vodika, a halogen na manje hidrogenirani.
Hidratacija alkena dovodi do stvaranja alkohola. Na primjer, dodavanje vode etenu je u osnovi jedne od industrijskih metoda za proizvodnju etil alkohola:
$(CH_2)↙(eten)=CH_2+H_2O(→)↖(t,H_3PO_4)CH_3-(CH_2OH)↙(etanol)$
Imajte na umu da se primarni alkohol (sa hidrokso grupom na primarnom ugljiku) formira samo kada je eten hidratiziran. Kada se propen ili drugi alkeni hidriraju, nastaju sekundarni alkoholi.
Ova reakcija se također odvija u skladu s Markovnikovovim pravilom - vodikov kation se vezuje za hidrogenirani atom ugljika, a hidrokso grupa za manje hidrogenirani.
5. Polimerizacija. Poseban slučaj adicije je reakcija polimerizacije alkena:
$nCH_2(=)↙(eten)CH_2(→)↖(UV svjetlo, R)(...(-CH_2-CH_2-)↙(polietilen)...)_n$
Ova reakcija adicije odvija se putem mehanizma slobodnih radikala.
6. Reakcija oksidacije.
Kao i svaka organska jedinjenja, alkeni sagorevaju u kiseoniku da bi formirali $SO_2$ i $N_2O$:
$SN_2=SN_2+3O_2→2SO_2+2N_2O$.
Uglavnom:
$C_(n)H_(2n)+(3n)/(2)O_2→nCO_2+nH_2O$
Za razliku od alkana, koji su otporni na oksidaciju u rastvorima, alkeni se lako oksidiraju rastvorima kalijum permanganata. U neutralnim ili alkalnim otopinama alkeni se oksidiraju u diole (dihidrične alkohole), a hidroksilne grupe se dodaju onim atomima između kojih je prije oksidacije postojala dvostruka veza:
Alkadieni (dienski ugljovodonici)
Alkadieni su aciklični ugljovodonici koji u molekulu, pored jednostrukih veza, sadrže i dvije dvostruke veze između atoma ugljika i odgovaraju općoj formuli $C_(n)H_(2n-2)$.
Ovisno o relativnom rasporedu dvostrukih veza, razlikuju se tri vrste diena:
- alkadieni sa kumulirano raspored dvostrukih veza:
- alkadieni sa konjugirani dvostruke veze;
$CH_2=CH—CH=CH_2$;
- alkadieni sa izolovan dvostruke veze
$CH_2=CH—CH_2—CH=CH_2$.
Ove tri vrste alkadiena značajno se međusobno razlikuju po strukturi i svojstvima. Centralni atom ugljika (atom koji formira dvije dvostruke veze) u alkadienima sa kumuliranim vezama je u stanju $sp$-hibridizacije. Formira dvije $σ$-veze koje leže na istoj pravoj i usmjerene u suprotnim smjerovima i dvije $π$-veze koje leže u okomitim ravninama. $π$-veze se formiraju zbog nehibridiziranih p-orbitala svakog atoma ugljika. Osobine alkadiena sa izolovanim dvostrukim vezama su vrlo specifične, jer konjugirane $π$-veze značajno utiču jedna na drugu.
p-orbitale koje formiraju konjugovane $π$-veze čine praktično jedan sistem (naziva se $π$-sistem), jer p-orbitale susednih $π$-veza se delimično preklapaju.
Izomerizam i nomenklatura
Alkadiene karakterizira i strukturni izomerizam i cis-, trans-izomerizam.
Strukturni izomerizam.
— izomerija ugljeničnog skeleta:
— izomerizam položaja višestrukih veza:
$(CH_2=CH—CH=CH_2)↙(butadien-1,3)$ $(CH_2=C=CH—CH_3)↙(butadien-1,2)$
cis-, trans- izomerizam (prostorni i geometrijski)
Na primjer:
Alkadieni su izomerna jedinjenja iz klasa alkina i cikloalkena.
Prilikom formiranja imena alkadiena, naznačeni su brojevi dvostrukih veza. Glavni lanac mora nužno sadržavati dvije višestruke veze.
Na primjer:
Fizička i hemijska svojstva alkadiena
Fizička svojstva.
U normalnim uslovima, propandien-1,2, butadien-1,3 su gasovi, 2-metilbutadien-1,3 je isparljiva tečnost. Alkadieni sa izolovanim dvostrukim vezama (najjednostavniji od njih je pentadien-1,4) su tečnosti. Viši dieni su čvrste materije.
Hemijska svojstva.
Hemijska svojstva alkadiena sa izolovanim dvostrukim vezama malo se razlikuju od svojstava alkena. Alkadieni sa konjugovanim vezama imaju neke posebne karakteristike.
1. Reakcije sabiranja. Alkadieni su sposobni da dodaju vodonik, halogene i vodonik halogenide.
Posebnost adicija alkadienima sa konjugovanim vezama je mogućnost dodavanja molekula kako na pozicijama 1 i 2, tako i na pozicijama 1 i 4.
Omjer proizvoda ovisi o uvjetima i načinu izvođenja odgovarajućih reakcija.
2.Reakcija polimerizacije. Najvažnije svojstvo diena je sposobnost polimerizacije pod uticajem katjona ili slobodnih radikala. Polimerizacija ovih jedinjenja je osnova sintetičkih guma:
$nCH_2=(CH—CH=CH_2)↙(butadien-1,3)→((... —CH_2—CH=CH—CH_2— ...)_n)↙(\text"sintetička butadienska guma")$ .
Polimerizacija konjugiranih diena se odvija kao 1,4-adicija.
U ovom slučaju, ispada da je dvostruka veza centralna u jedinici, a elementarna jedinica, zauzvrat, može preuzeti oba cis-, dakle trans- konfiguraciju
Alkine
Alkini su aciklični ugljovodonici koji u molekulu, pored jednostrukih veza, sadrže i jednu trostruku vezu između atoma ugljika i odgovaraju općoj formuli $C_(n)H_(2n-2)$.
Homologni niz etina
Alkini pravog lanca formiraju homologni niz etina (acetilena):
$S_2N_2$ - etin, $S_3N_4$ - propin, $S_4N_6$ - butin, $S_5N_8$ - pentin, $S_6N_(10)$ - heksin, itd.
Izomerizam i nomenklatura
Alkine, kao i alkene, karakterizira strukturna izomerija: izomerija ugljičnog skeleta i izomerija položaja višestruke veze. Najjednostavniji alkin, kojeg karakteriziraju strukturni izomeri višestruke veze u klasi alkina, je butin:
$SN_3—(SN_2)↙(butin-1)—S≡SN$ $SN_3—(S≡S)↙(butin-2)—SN_3$
Moguća je izomerija ugljičnog skeleta u alkinima, počevši od pentina:
Budući da trostruka veza pretpostavlja linearnu strukturu ugljičnog lanca, geometrijski ( cis-, trans-) izomerizam je nemoguć za alkine.
Prisustvo trostruke veze u molekulima ugljikovodika ove klase odražava se sufiksom -in, a njegov položaj u lancu je broj atoma ugljika.
Na primjer:
Jedinjenja nekih drugih klasa su izomerna prema alkinima. Dakle, hemijska formula $C_6H_(10)$ ima heksin (alkin), heksadien (alkadien) i cikloheksen (cikloalken):
Fizička i hemijska svojstva alkina
Fizička svojstva. Tačke ključanja i topljenja alkina, kao i alkena, prirodno se povećavaju s povećanjem molekularne težine jedinjenja.
Alkini imaju specifičan miris. U vodi su rastvorljiviji od alkana i alkena.
Hemijska svojstva.
Reakcije sabiranja. Alkini su nezasićena jedinjenja i prolaze kroz reakcije adicije. Uglavnom reakcije elektrofilni dodatak.
1. Halogenacija (adicija molekula halogena). Alkin je sposoban da veže dva molekula halogena (hlor, brom):
$CH≡CH+Br_2→(CHBr=CHBr)↙(1,2-dibromoetan),$
$CHBr=CHBr+Br_2→(CHBr_2-CHBr_2)↙(1,1,2,2-tetrabromoetan)$
2. Hidrohalogenizacija (dodatak halogenovodonika). Reakcija adicije halogenovodonika, koja se odvija elektrofilnim mehanizmom, također se odvija u dva stupnja, a u oba stupnja je zadovoljeno pravilo Markovnikova:
$CH_3-C≡CH+Br→(CH_3-CBr=CH_2)↙(2-bromopropen),$
$CH_3-CBr=CH_2+HBr→(CH_3-CHBr_2-CH_3)↙(2,2-dibromopropan)$
3. Hidratacija (dodavanje vode). Od velikog značaja za industrijsku sintezu ketona i aldehida je reakcija dodavanja vode (hidratacija), koja se naziva Kučerovljeva reakcija:
4. Hidrogenacija alkina. Alkini dodaju vodonik u prisustvu metalnih katalizatora ($Pt, Pd, Ni$):
$R-C≡C-R+H_2(→)↖(Pt)R-CH=CH-R,$
$R-CH=CH-R+H_2(→)↖(Pt)R-CH_2-CH_2-R$
Budući da trostruka veza sadrži dvije reaktivne $π$ veze, alkani dodaju vodonik postepeno:
1) trimerizacija.
Kada se etin prenese preko aktivnog uglja, formira se mješavina proizvoda, od kojih je jedan benzen:
2) dimerizacija.
Osim trimerizacije acetilena, moguća je i njegova dimerizacija. Pod uticajem monovalentnih soli bakra nastaje vinil acetilen:
$2HC≡CH→(HC≡C-CH=CH_2)↙(\text"buten-1-u-3(vinilacetilen)")$
Ova supstanca se koristi za proizvodnju hloroprena:
$HC≡C-CH=CH_2+HCl(→)↖(CaCl)H_2C=(CCl-CH)↙(hloropren)=CH_2$
polimerizacijom koje se dobija kloroprenska guma:
$nH_2C=CCl-CH=CH_2→(...-H_2C-CCl=CH-CH_2-...)_n$
Oksidacija alkina.
Etin (acetilen) gori u kiseoniku, oslobađajući veoma veliku količinu toplote:
$2C_2H_2+5O_2→4CO_2+2H_2O+2600kJ$ Na ovoj reakciji zasniva se djelovanje kisik-acetilenske baklje, čiji plamen ima vrlo visoku temperaturu (više od $3000°C$), što omogućava da se koristi za rezanje i zavarivanje metala.
U vazduhu acetilen gori dimnim plamenom, jer sadržaj ugljika u njegovoj molekuli je veći nego u molekulima etana i etena.
Alkini, poput alkena, obezbojavaju zakiseljene rastvore kalijum permanganata; U ovom slučaju, višestruka veza je uništena.
Jonski (pravilo V.V. Markovnikova) i radikalni mehanizmi reakcija u organskoj hemiji
Vrste hemijskih reakcija u organskoj hemiji
Reakcije organskih supstanci se formalno mogu podijeliti u četiri glavna tipa: supstitucija, adicija, eliminacija (eliminacija) i preuređivanje (izomerizacija). Očigledno je da se čitav niz reakcija organskih spojeva ne može svesti na predloženu klasifikaciju (na primjer, reakcije sagorijevanja). Međutim, takva klasifikacija će pomoći da se uspostave analogije s reakcijama koje se javljaju između neorganskih supstanci, koje su vam već poznate iz kursa anorganske hemije.
Obično se glavni organski spoj uključen u reakciju naziva supstrat, a druga komponenta reakcije se konvencionalno smatra reaktantom.
Reakcije supstitucije
Reakcije koje rezultiraju zamjenom jednog atoma ili grupe atoma u originalnoj molekuli (supstratu) drugim atomima ili grupama atoma nazivaju se reakcije supstitucije.
Reakcije supstitucije uključuju zasićena i aromatična jedinjenja kao što su alkani, cikloalkani ili areni.
Navedimo primjere takvih reakcija.
Pod utjecajem svjetlosti, atomi vodika u molekuli metana mogu se zamijeniti atomima halogena, na primjer, atomima klora:
$CH_4+Cl_2→CH_3Cl+HCl$
Drugi primjer zamjene vodika halogenom je konverzija benzena u bromobenzen:
Jednačina za ovu reakciju može se napisati drugačije:
U ovom obliku pisanja, reagensi, katalizator i uslovi reakcije su upisani iznad strelice, a neorganski produkti reakcije ispod nje.
Reakcije sabiranja
Reakcije u kojima se dva ili više molekula reagujućih supstanci spajaju u jednu nazivaju se reakcije adicije.
Nezasićena jedinjenja kao što su alkeni ili alkini prolaze kroz reakcije adicije.
Ovisno o tome koja molekula djeluje kao reagens, razlikuju se hidrogenacija (ili redukcija), halogenacija, hidrohalogenacija, hidratacija i druge reakcije adicije. Svaki od njih zahteva određene uslove.
1. Hidrogenacija— reakcija dodavanja molekule vodika preko višestruke veze:
$CH_3(-CH=)↙(\text"propen")CH_2+H_2(→)↖(Pt)CH_3(-CH_2-)↙(\text"propan")-CH_3$
2.Hidrohalogenacija— reakcija dodavanja halogenovodonika (hidrokloracija):
$(CH_2=)↙(\text"eten")CH_2+HCl→CH_3(-CH_2-)↙(\text"hloroetan")-Cl$
3.Halogenacija- reakcija adicije halogena:
$(CH_2=)↙(\text"eten")CH_2+Cl_2→(CH_2Cl-CH_2Cl)↙(\text"1.2-dikloretan")$
4. Polimerizacija- posebna vrsta reakcije adicije u kojoj se molekuli tvari male molekulske težine spajaju jedni s drugima u molekule tvari s vrlo velikom molekulskom težinom - makromolekule.
Reakcije polimerizacije su procesi spajanja mnogih molekula male molekularne tvari (monomera) u velike molekule (makromolekule) polimera.
Primjer reakcije polimerizacije je proizvodnja polietilena iz etilena (etena) pod utjecajem ultraljubičastog zračenja i pokretača radikalne polimerizacije $R:$
$(nCH_2=)↙(\text"eten")CH_2(→)↖(\text"UV svjetlo, R")((...-CH_2-CH_2-...)_n)↙(\text" polietilen ")$
Kovalentna veza najkarakterističnija za organska jedinjenja nastaje kada se atomske orbitale preklapaju i formiraju se zajednički elektronski parovi. Kao rezultat toga, formira se orbitala zajednička za dva atoma, u kojoj se nalazi zajednički elektronski par. Kada se veza prekine, sudbina ovih zajedničkih elektrona može biti različita.
Vrste reaktivnih čestica u organskoj hemiji
Orbitala s nesparenim elektronom koji pripada jednom atomu može se preklapati s orbitalom drugog atoma koji također sadrži nespareni elektron. U ovom slučaju se formira kovalentna veza mehanizam razmjene:
$H + H→H:H,$ ili $H-H$
Mehanizam razmjene Formiranje kovalentne veze ostvaruje se ako se od nesparenih elektrona koji pripadaju različitim atomima formira zajednički elektronski par.
Proces suprotan formiranju kovalentne veze mehanizmom razmjene je cijepanje veze, u kojem se gubi jedan elektron za svaki atom. Kao rezultat toga, formiraju se dvije nenabijene čestice koje imaju nesparene elektrone:
Takve čestice se nazivaju slobodni radikali.
Slobodni radikali- atomi ili grupe atoma koji imaju nesparene elektrone.
Reakcije koje nastaju pod uticajem i uz učešće slobodnih radikala nazivaju se reakcije slobodnih radikala.
U toku neorganske hemije, to su reakcije vodonika sa kiseonikom, halogeni i reakcije sagorevanja. Imajte na umu da reakcije ovog tipa karakterizira velika brzina i oslobađanje velike količine topline.
Kovalentna veza može se formirati i mehanizmom donor-akceptor. Jedna od orbitala atoma (ili aniona) koja sadrži usamljeni elektronski par preklapa se s nezauzetom orbitalom drugog atoma (ili kationa) koji ima nezauzetu orbitalu i formira se kovalentna veza, na primjer:
$H^(+)+(:O-H^(-))↙(\text"primalac")→(H-O-H)↙(\text"donator")$
Prekid kovalentne veze rezultira stvaranjem pozitivno i negativno nabijenih vrsta; budući da u ovom slučaju oba elektrona iz zajedničkog elektronskog para ostaju s jednim od atoma, drugi atom ima neispunjenu orbitalu:
$R:|R=R:^(-)+R^(+)$
Razmotrimo elektrolitičku disocijaciju kiselina:
$H:|Cl=H^(+)+Cl^(-)$
Može se lako pretpostaviti da će čestica koja ima usamljeni elektronski par $R:^(-)$, tj. negativno nabijeni ion, biti privučena pozitivno nabijenim atomima ili atomima na kojima postoji barem djelomični ili efektivni pozitivni naboj. Zovu se čestice sa usamljenim parovima elektrona nukleofilnih agenasa (jezgro- jezgro, pozitivno nabijeni dio atoma), tj. „prijatelji“ jezgra, pozitivni naboj.
nukleofili ($Nu$)- anjoni ili molekuli koji imaju usamljeni par elektrona koji stupaju u interakciju s dijelovima molekula koji imaju efektivno pozitivno naelektrisanje.
Primjeri nukleofila: $Cl^(-)$ (hloridni jon), $OH^(-)$ (hidroksid anion), $CH_3O^(-)$ (metoksid anion), $CH_3COO^(-)$ (acetatni anion ).
Čestice koje imaju neispunjenu orbitalu, naprotiv, težit će da je popune i stoga će biti privučene dijelovima molekula koji imaju povećanu gustoću elektrona, negativan naboj i usamljeni elektronski par. Oni su elektrofili, "prijatelji" elektrona, negativnog naboja ili čestice sa povećanom gustinom elektrona.
Elektrofili- kationi ili molekuli koji imaju neispunjenu elektronsku orbitalu, težeći da je popune elektronima, jer to dovodi do povoljnije elektronske konfiguracije atoma.
Primjeri elektrofila: $NO_2$ (nitro grupa), -$COOH$ (karboksil), -$CN$ (nitrilna grupa), -$SON$ (aldehidna grupa).
Nije svaka čestica s nepopunjenom orbitalom elektrofil. Na primjer, kationi alkalnih metala imaju konfiguraciju inertnih plinova i nemaju tendenciju da stječu elektrone, jer imaju mali afinitet prema elektronima. Iz ovoga možemo zaključiti da, unatoč prisutnosti neispunjene orbitale, takve čestice neće biti elektrofili.
Osnovni mehanizmi reakcije
Identifikovali smo tri glavna tipa reagujućih vrsta - slobodni radikali, elektrofili, nukleofili - i tri odgovarajuća tipa reakcionih mehanizama:
- slobodni radikali;
- elektrofilni;
- nukleofilna.
Pored klasifikacije reakcija prema vrsti reagujućih čestica, u organskoj hemiji postoje četiri vrste reakcija koje se zasnivaju na principu promene sastava molekula: adicija, supstitucija, odvajanje ili eliminacija (od lat. eliminaue- ukloniti, odvojiti) i preurediti. Budući da se adicija i supstitucija mogu dogoditi pod utjecajem sve tri vrste reaktivnih vrsta, može se razlikovati nekoliko osnovnih reakcionih mehanizama.
1.Zamjena slobodnih radikala:
$(CH_4)↙(\text"metan")+Br_2(→)↖(\text"UV svjetlo")(CH_3Br)↙(\text"bromometan")+HBr$
2. Dodatak slobodnih radikala:
$nCH_2=CH_2(→)↖(\text"UV svjetlo,R")(...-CH_2-CH_2-...)_n$
3. Elektrofilna supstitucija:
4. Elektrofilna veza:
$CH_3-(CH=)↙(\text"propen")CH_2+HBr(→)↖(\text"rastvor")(CH_3-CHBr-CH_3)↙(\text"2-bromopropan")$
$CH_3(-C≡)↙(\text"propin")CH+Cl_2(→)↖(\text"rastvor")(CH_3-CCl=CHCl)↙(\text"1,2-dikloropropen")$
5. Nukleofilni dodatak:
Osim toga, razmotrit ćemo reakcije eliminacije koje se javljaju pod utjecajem nukleofilnih čestica - baza.
6. eliminacija:
$SH_3-CHBr-CH_3+NaOH(→)↖(\text"alkoholni rastvor")CH_3-CH=CH_2+NaBr+H_2O$
Pravilo V. V. Markovnikova
Posebnost alkena (nezasićenih ugljikovodika) je njihova sposobnost da se podvrgnu reakcijama adicije. Većina ovih reakcija odvija se prema mehanizmu elektrofilni dodatak.
Hidrohalogenacija (dodatak vodikovog halogena):
$SH_3(-CH-)↙(\text"propen")CH_2+HBr→CH_3(-CHBr-CH_3)↙(\text"2-bromopropan")$
Ova reakcija se povinuje Pravilo V.V. Markovnikova: Kada se alkenu doda halogen vodonik, vodik se dodaje hidrogenizovanijem atomu ugljika, tj. atom kod kojeg ima više atoma vodika, a halogen na manje hidrogenirani.
ALKENI
Ugljovodonici, u čijoj molekuli, pored prostih ugljik-ugljenik i ugljik-vodik σ-veze, postoje π-veze ugljik-ugljenik, nazivaju se neograničeno. Budući da je formiranje π veze formalno ekvivalentno gubitku dva atoma vodika od strane molekule, nezasićeni ugljovodonici sadrže 2p ima manje atoma vodika od graničnih, gdje P - broj π veza:
Zove se niz čiji se članovi međusobno razlikuju za (2H) n izološke serije. Dakle, u gornjoj shemi, izolozi su heksani, hekseni, heksadieni, heksini, heksatrieni, itd.
Ugljovodonici koji sadrže jednu π vezu (tj. dvostruku vezu) nazivaju se alkeni (olefini) ili, prema prvom članu serije - etilen, etilenski ugljovodonici. Opšta formula njihovog homolognog niza je C p H 2l.
1. Nomenklatura
U skladu sa IUPAC pravilima, prilikom konstruisanja imena alkena, najduži ugljikov lanac koji sadrži dvostruku vezu dobiva naziv odgovarajućeg alkana u kojem je završetak -an zamijenjen sa -en. Ovaj lanac je numerisan tako da atomi ugljika uključeni u formiranje dvostruke veze dobiju najmanje moguće brojeve:
Radikali su imenovani i numerisani kao u slučaju alkana.
Za alkene relativno jednostavne strukture dozvoljena su jednostavnija imena. Stoga su neki od alkena koji se najčešće pojavljuju imenovani dodavanjem sufiksa -en na ime ugljikovodičnih radikala s istim ugljikovim kosturom:
Ugljovodonični radikali formirani od alkena dobijaju sufiks -enil. Numeracija u radikalu počinje od atoma ugljika koji ima slobodnu valenciju. Međutim, za najjednostavnije alkenil radikale, umjesto sistematskih naziva, dopušteno je koristiti trivijalne:
Često se nazivaju atomi vodika koji su direktno vezani za nezasićene atome ugljika koji formiraju dvostruku vezu vinil vodikovi atomi,
2. Izomerizam
Pored izomerizma ugljeničnog skeleta, u nizu alkena se pojavljuje i izomerizam položaja dvostruke veze. Generalno, ova vrsta izomerizma jeste izomerizam supstituentnog položaja (funkcije)- uočeno u svim slučajevima kada molekula sadrži bilo koju funkcionalnu grupu. Za alkan C4H10 moguća su dva strukturna izomera:
Za C4H8 alken (buten) moguća su tri izomera:
Buten-1 i buten-2 su izomeri položaja funkcije (u ovom slučaju njegovu ulogu igra dvostruka veza).
Prostorni izomeri se razlikuju po prostornom rasporedu supstituenata jedan u odnosu na drugi i nazivaju se cis izomeri, ako se supstituenti nalaze na istoj strani dvostruke veze, i trans izomeri, ako na suprotnim stranama:
3. Struktura dvostruke veze
Energija cijepanja molekula na C=C dvostrukoj vezi je 611 kJ/mol; pošto je energija C-C σ veze 339 kJ/mol, energija prekida π veze je samo 611-339 = 272 kJ/mol. π -elektroni su mnogo lakši od σ -elektrona i podložni su utjecaju, na primjer, polarizirajućih rastvarača ili utjecaju bilo kojeg napadajućeg reagensa. Ovo se objašnjava razlikom u simetriji distribucije elektronskog oblaka σ- i π-elektrona. Maksimalno preklapanje p-orbitala, a samim tim i minimalna slobodna energija molekula ostvaruje se samo sa ravnom strukturom vinilnog fragmenta i sa skraćenom C-C rastojanjem od 0,134 nm, tj. znatno manji od udaljenosti između atoma ugljika povezanih jednostrukom vezom (0,154 nm). Kako se "polovine" molekula rotiraju jedna u odnosu na drugu duž ose dvostruke veze, stepen orbitalnog preklapanja se smanjuje, što je povezano sa potrošnjom energije. Posljedica ovoga je odsustvo slobodne rotacije duž ose dvostruke veze i postojanje geometrijskih izomera s odgovarajućom supstitucijom na atomima ugljika.
1. Oksidacija alkena.
1.1 Sagorevanje.
U višku zraka ili kisika, svi alkeni izgaraju do ugljičnog dioksida i vode:
CH 3 – CH = CH 2 + 4,5 O 2 3 CO 2 + 3 H 2 O
Sagorevanje alkena se ne koristi u motorima sa unutrašnjim sagorevanjem, jer tokom skladištenja benzina postaju smolasti i smole začepljuju opremu za gorivo (injektor).
Prilikom transporta i skladištenja u hemijskim postrojenjima treba uzeti u obzir mogućnost sagorevanja alkena.
1.2 Oksidacija alkena izračunatom količinom atmosferskog kiseonika u prisustvu srebra.
Epoksidni spojevi se koriste za stvaranje ljepila za različite namjene.
1.3 Oksidacija alkena sa jednoprocentnim rastvorom kalijum permanganata u vodi - kvalitativna reakcija na alkene E.E. Wagnera.
Reakciju je prvi opisao E.E. Wagner u časopisu Ruskog fizičkog i hemijskog društva 1886. Oksidacija alkena ili drugih nezasićenih jedinjenja odvija se na sobnoj temperaturi i praćena je nestankom ljubičaste boje permanganatnog jona i stvaranjem smeđeg taloga mangan-dioksida.Bez obzira na strukturu alkena (ali ne alkadiena, jer na primjer), koeficijenti u Wagnerovoj reakciji su uvijek isti (324-322). Ispod su primjeri oksidacije specifičnih alkena i pokazuju polu-reakcije i ukupni ORR u ionskom i molekularnom obliku:
:
Kao što se može vidjeti u Wagnerovoj reakciji, konačni organski produkti su dihidrični alkoholi. Nazivaju se i glikoli. Na primjer, 1,2-etandiol se naziva etilen glikol.
1.4 Oksidacija alkena jakim oksidantima u tečnoj fazi u kiseloj sredini.
U zavisnosti od strukture alkena, oksidacijom u ovim uslovima dobijaju se različiti produkti i to CO 2, karboksilne kiseline i ketoni. Shema oksidacije za alkene različitih struktura prikazana je u nastavku.
Da bi se ilustrovala upotreba ove sheme, dat je primjer oksidacije 2-metilpentena s kalijevim permanganatom u mediju sumporne kiseline. Prema shemi oksidacije, konačni organski proizvodi za ovaj alken su karboksilna kiselina i keton:
Polureakcije za ovaj proces:
Drugi primjer: oksidacija 2-etilbutena-1 sa kalijum dihromatom u sumpornoj kiselini. U skladu s pravilima oksidacijske sheme, u ovom slučaju se dobivaju keton i ugljični dioksid:
Treći primjer: oksidacija cis- 3,4,5-trimetilhepten-3 natrijum bizmutat u razblaženoj azotnoj kiselini. U skladu s pravilima oksidacijske sheme, u ovom slučaju se dobijaju dva ketona:
1.5 Ozonoliza
Ozonoliza je dvofazni proces, u čijoj se prvoj fazi ozon dodaje alkenu i nastaje ozonid, au drugoj fazi ovaj ozonid se ili polako razara vodom uz stvaranje vodikovog peroksida, aldehida i ketona, ili brzo redukovana cinkovom prašinom sa stvaranjem cink oksida i istih aldehida i ketona.
Ispod je primjer ozonolize 3-metil- cis-hepten-3.
Ozonoliza proizvodi dva različita ketona:
Formaldehid (metanal) se može dobiti kao jedan od proizvoda oksidacije ako se terminalni alken uvede u reakciju:
2. Reakcije adicije na dvostrukoj vezi alkena.
Dvostrukoj vezi alkena mogu se dodati i nepolarni i polarni molekuli.
Nepolarni: H 2, Cl 2, Br 2, J 2. Fluor F2 ne dodaje alkene, već ih sagorijeva na CF4 i HF:
CH 3 – CH = CH – CH 3 + 12 F 2 → 4 CF 4 + 8 HF
2.1 Dodatak vodonika.
Dodavanje se događa samo u prisustvu katalizatora. U industriji se najčešće koristi paladij ili platina, koji se lako regeneriraju kalcinacijom. Nikl se praktički ne koristi, jer se u konvencionalnim uvjetima kalcinacije pretvara u oksid, čija redukcija nije ekonomski isplativa.
CH 3 – CH = CH 2 + H 2 CH 3 – CH 2 – CH 3
2.2 Dodatak hlora.
Odlazi do dva atoma na dvostrukoj vezi. Dobijaju se dihloro derivati alkana. Reakcija se može odvijati ili u vodenoj otopini na sobnoj temperaturi ili na nižim temperaturama, ili u organskim otapalima, na primjer, ugljik tetrahlorid CCl 4 ili dikloretan C 2 H 4 Cl 2:
2.3 Dodatak broma.
Slično se javlja i sa bromnom vodom na temperaturama do 0 0 C, iu istim organskim rastvaračima. U drugom slučaju, reakcija se može odvijati na temperaturama do – 25 0 C, odnosno na hladnom.
Reakcija sa bromom je kvalitativni test za prisustvo alkena u gasovitim i tečnim smešama, jer je praćena promenom boje narandžastih rastvora broma:
2.4 Reakcija sa jodom.
Reakcija se široko koristi za određivanje ukupne nezasićenosti masti, koje su derivati nezasićenih masnih kiselina koje sadrže dvostruke veze, kao u alkenima:
Masa joda u gramima koja se koristi za potpuno jodiranje 100 g masti naziva se jodni broj. Što je veći, to je mast korisnija za ljude, jer tijelo sintetizira hormone samo iz višestruko nezasićenih masnih kiselina. Primeri jodnih brojeva: palmino ulje - 12, jagnjeća mast - 35, maslinovo ulje - 80, sojino ulje - 150, ulje haringe - 200, ulje tuljana - 280
2.5 Reakcije sa polarnim molekulima.
Polarni molekuli tipa H-A uključuju sljedeće: H-F, H-Cl, H-Br, H-J, H-OH,
H-O-R (alkoholi) i karboksilne kiseline –
Dodavanje klorovodika i drugih polarnih molekula odvija se u skladu s tim, to jest, atom vodika iz polarnog molekula prvenstveno se veže na više hidrogenizirani atom ugljika na dvostrukoj vezi, a ostatak A na drugi atom na dvostrukoj vezi.
Dakle, reakcija je slabo selektivna.
Kako se povećava razlika u hidrogenaciji, selektivnost u reakciji se povećava. Zaista, razlika u hidrogenaciji atoma 1 i 2 u propenu je jedan atom vodika, a 85% hlora odlazi na manje hidrogenirani atom ugljika, dok u
U 2-metilpropenu, razlika u hidrogenaciji između atoma 1 i 2 je već dva atoma vodika i više od 98% klora odlazi na atom 2:
Dodavanje HF, HBr, HJ se odvija na sličan način:
Inače, HBr (i samo HBr, a ne HCl, HF i HI) se dodaje u prisustvu vodikovog peroksida H 2 O 2:
Ova reakcija se naziva dodavanjem HBr prema Karasu. Selektivnost se u njemu praktički mijenja na suprotnu u odnosu na onu za dodavanje HBr u odsustvu vodikovog peroksida (prema Markovnikovom pravilu).
Vrlo je interesantna reakcija alkena sa hlorom na 500 °C.U ovim uslovima reakcija dodavanja hlora na dvostruku vezu je reverzibilna, štaviše, ravnoteža u njoj je snažno pomerena ka polaznim supstancama. Naprotiv, mnogo sporija ali ireverzibilna reakcija radikalne supstitucije na alilnoj poziciji, odnosno pored dvostruke veze, ide do kraja:
Ova reakcija je od velike praktične važnosti. Na primjer, jedna od faza velike industrijske sinteze glicerola je hloriranje propena u
3-kloropropen-1.
Kada se alkenima doda voda u prisustvu katalitičkih količina sumporne ili fosforne kiseline, dobijaju se alkoholi. Spajanje slijedi pravilo Markovnikova:
Kada se alkoholi dodaju alkenima, dobijaju se eteri:
Ovi izomerni eteri se mogu nazvati i alkanima koji sadrže alkoksi supstituente i eterima. U prvom slučaju, najduži lanac atoma ugljika se bira i numeriše na strani koja je najbliža alkoksi supstituentu. Na primjer, za emitiranje I lanac numerisan brojevima u zagradama. I odgovarajući naziv je takođe u zagradama. Za izomer II, naprotiv, brojevi u zagradama označavaju lanac koji počinje od atoma ugljika koji je vezan za atom kisika. Ime se u ovom slučaju formira na sljedeći način: prvo se imenuje jednostavniji radikal povezan s atomom kisika, zatim složeniji, a na kraju se dodaje "eter".
Kada se alkenima dodaju karboksilne kiseline, dobijaju se estri:
Imena estera formiraju se na sljedeći način: prvo se imenuje ugljikovodični radikal povezan s kisikom. U ovom slučaju, atom broj 1 se uzima kao atom ugljika u kontaktu s kisikom. Najduži postojeći lanac numerisan je od ovog atoma. Grupe atoma koje nisu uključene u glavni lanac smatraju se supstituentima i navode se prema uobičajenim pravilima. Zatim se dodaje "estar te i te kiseline".
