هیدروکربن های غیر اشباع شامل هیدروکربن های حاوی پیوندهای متعدد بین اتم های کربن در مولکول ها هستند. نامحدود هستند آلکن‌ها، آلکین‌ها، آلکادین‌ها (پلی‌ن‌ها). هیدروکربن های حلقوی حاوی یک پیوند دوگانه در چرخه نیز دارای ویژگی غیر اشباع هستند ( سیکلوآلکن ها) و همچنین سیکلوآلکان هایی با تعداد کمی اتم کربن در چرخه (سه یا چهار اتم). خاصیت "غیر اشباع" با توانایی این مواد برای ورود به واکنش های افزودنی، در درجه اول هیدروژن، با تشکیل هیدروکربن های اشباع یا اشباع - آلکان ها مرتبط است.

ساختار آلکن ها

هیدروکربن های غیر حلقوی حاوی در مولکول، علاوه بر پیوندهای منفرد، یک پیوند دوگانه بین اتم های کربن و مطابق با فرمول کلی СnН2n است. نام دوم آن الفین ها- آلکن ها با قیاس با اسیدهای چرب غیر اشباع (اولئیک، لینولئیک) به دست آمدند که بقایای آنها بخشی از چربی های مایع - روغن ها هستند.
اتم های کربنی که بین آنها پیوند دوگانه وجود دارد در حالت هیبریداسیون sp 2 قرار دارند. این بدان معنی است که یک اوربیتال s و دو اوربیتال در هیبریداسیون شرکت می کنند، در حالی که یک اوربیتال p بدون هیبرید باقی می ماند. همپوشانی اوربیتال های هیبریدی منجر به تشکیل یک پیوند σ می شود و به دلیل اوربیتال های هیبرید نشده p
اتم های کربن همسایه، یک پیوند π دوم تشکیل می شود. بنابراین، یک پیوند دوگانه از یک پیوند σ- و یک پیوند π تشکیل شده است. اوربیتال های ترکیبی اتم هایی که پیوند دوگانه تشکیل می دهند در یک صفحه قرار دارند و اوربیتال هایی که پیوند π را تشکیل می دهند عمود بر صفحه مولکول قرار دارند. یک پیوند دوگانه (0.132 im) کوتاهتر از یک پیوند است و انرژی آن بیشتر است، زیرا دوام بیشتری دارد. با این حال، وجود یک پیوند π متحرک و به راحتی قابل پلاریزه شدن منجر به این واقعیت می شود که آلکن ها از نظر شیمیایی فعال تر از آلکان ها هستند و می توانند وارد واکنش های افزودن شوند.

ساختار اتیلن

تشکیل پیوند دوگانه در آلکن ها

سری همولوگ اتن

آلکن های بدون شاخه سری همولوگ اتن را تشکیل می دهند ( اتیلن): C 2 H 4 - اتن، C 3 H 6 - پروپن، C 4 H 8 - بوتن، C 5 H 10 - پنتن، C 6 H 12 - هگزن، C 7 H 14 - هپتن و غیره.

ایزومریسم آلکن ها

آلکن ها با ایزومری ساختاری مشخص می شوند. ایزومرهای ساختاری در ساختار اسکلت کربنی با یکدیگر متفاوت هستند. ساده ترین آلکن که با ایزومرهای ساختاری مشخص می شود، بوتن است:

نوع خاصی از ایزومریسم ساختاری، ایزومری موقعیت پیوند دوگانه است:

آلکن ها به سیکلوآلکان ها ایزومر هستند (ایزومر بین طبقاتی) به عنوان مثال:

چرخش تقریباً آزاد اتم‌های کربن حول یک پیوند کربن-کربن امکان‌پذیر است، بنابراین مولکول‌های آلکان می‌توانند شکل‌های متنوعی به خود بگیرند. چرخش در اطراف پیوند دوگانه غیرممکن است، که منجر به ظهور نوع دیگری از ایزومریسم در آلکن ها - هندسی، یا سیس و ترانسایزومریسم.

ایزومرهای سیسمتفاوت از ایزومرهای ترانسآرایش فضایی قطعات مولکول (در این مورد، گروه های متیل) نسبت به صفحه پیوند π، و در نتیجه، خواص.

نامگذاری آلکن

1. انتخاب مدار اصلی.شکل گیری نام هیدروکربن با تعریف زنجیره اصلی - طولانی ترین زنجیره اتم های کربن در یک مولکول آغاز می شود. در مورد آلکن ها، زنجیره اصلی باید دارای یک پیوند دوگانه باشد.
2. شماره گذاری اتم های زنجیره اصلی.شماره گذاری اتم های زنجیره اصلی از انتهایی که پیوند دوگانه به آن نزدیک است شروع می شود.
به عنوان مثال، نام اتصال صحیح این است:

اگر موقعیت پیوند دوگانه نتواند شروع شماره گذاری اتم ها را در زنجیره تعیین کند، آنگاه موقعیت جانشین ها را به همان روشی که برای هیدروکربن های اشباع شده تعیین می کند.

3. تشکیل نام.در انتهای نام، تعداد اتم کربنی که پیوند دوگانه با آن شروع می شود و پسوند آن را مشخص کنید. -en، به این معنی است که این ترکیب به کلاس آلکن ها تعلق دارد. مثلا:

خواص فیزیکی آلکن ها

سه نماینده اول سری همولوگ آلکن ها گازها هستند. مواد ترکیبی C5H10 - C16H32 - مایعات؛ آلکن های بالاتر جامد هستند.
نقطه جوش و ذوب به طور طبیعی با افزایش وزن مولکولی ترکیبات افزایش می یابد.

خواص شیمیایی آلکن ها

واکنش های اضافه. به یاد بیاورید که یکی از ویژگی های متمایز نمایندگان هیدروکربن های غیر اشباع - آلکن ها توانایی ورود به واکنش های اضافه است. بیشتر این واکنش ها با مکانیسم انجام می شود افزودنی الکتروفیلیک.
1. هیدروژنه شدن آلکن ها.آلکن ها می توانند هیدروژن را در حضور کاتالیزورهای هیدروژناسیون، فلزات - پلاتین، پالادیوم، نیکل اضافه کنند:

این واکنش در اتمسفر و فشار بالا انجام می شود و به دمای بالا نیاز ندارد، زیرا گرمازا است. با افزایش دما در همان کاتالیزورها، واکنش معکوس، هیدروژن زدایی، می تواند رخ دهد.

2. هالوژناسیون (افزودن هالوژن ها). برهمکنش یک آلکن با آب برم یا محلول برم در یک حلال آلی (CC14) منجر به تغییر رنگ سریع این محلول ها در نتیجه افزودن یک مولکول هالوژن به آلکن و تشکیل دی هالوآلکان می شود.
3. هیدروهالوژناسیون (افزودن هالید هیدروژن).

این واکنش در معرض
هنگامی که یک هیدروژن هالید به یک آلکن اضافه می شود، هیدروژن به یک اتم کربن هیدروژنه تر، یعنی اتمی که در آن اتم های هیدروژن بیشتری وجود دارد، و یک هالوژن به اتم هیدروژنه کمتر متصل می شود.

4. هیدراتاسیون (افزایش آب).هیدراتاسیون آلکن ها منجر به تشکیل الکل می شود. به عنوان مثال، افزودن آب به اتن زمینه ساز یکی از روش های صنعتی برای تولید الکل اتیلیک است.

توجه داشته باشید که یک الکل اولیه (با یک گروه هیدروکسو در کربن اولیه) تنها زمانی تشکیل می شود که اتن هیدراته شود. هنگامی که پروپن یا سایر آلکن ها هیدراته می شوند، الکل های ثانویه.

این واکنش نیز مطابق با قانون مارکوفنیکوف انجام می شود - کاتیون هیدروژن به اتم کربن هیدروژنه تر و گروه هیدروکسو به اتم کمتر هیدروژنه اضافه می شود.
5. پلیمریزاسیون.یک مورد خاص از افزودن، واکنش پلیمریزاسیون آلکن ها است:

این واکنش افزودنی توسط یک مکانیسم رادیکال آزاد انجام می شود.
واکنش های اکسیداسیون
1. احتراق.مانند هر ترکیب آلی، آلکن ها در اکسیژن می سوزند و CO2 و H2O را تشکیل می دهند:

2. اکسیداسیون در محلول ها.بر خلاف آلکان ها، آلکن ها به راحتی توسط محلول های پرمنگنات پتاسیم اکسید می شوند. در محلول‌های خنثی یا قلیایی، آلکن‌ها به دیول‌ها (الکل‌های دی‌هیدریک) اکسید می‌شوند و گروه‌های هیدروکسیل به آن اتم‌هایی متصل می‌شوند که قبل از اکسیداسیون بین آنها پیوند دوگانه وجود داشت:

آنهایی که حاوی پیوند پی هستند، هیدروکربن های غیراشباع هستند. آنها مشتقاتی از آلکانها هستند که در مولکولهای آنها دو اتم هیدروژن جدا شده است. ظرفیت های آزاد حاصل، نوع جدیدی از پیوند را تشکیل می دهند که عمود بر صفحه مولکول قرار دارد. اینگونه است که گروه جدیدی از ترکیبات به وجود می آید - آلکن ها. ما در این مقاله به خواص فیزیکی، تهیه و استفاده از مواد این طبقه در زندگی روزمره و صنعت خواهیم پرداخت.

سری همولوگ اتیلن

فرمول کلی همه ترکیباتی که آلکن نامیده می شوند، که ترکیب کمی و کیفی آنها را منعکس می کند، C n H 2 n است. نام هیدروکربن ها بر اساس نامگذاری سیستماتیک به شرح زیر است: در اصطلاح آلکان مربوطه، پسوند از -an به -ene تغییر می کند، به عنوان مثال: اتان - اتن، پروپان - پروپن و غیره. در برخی منابع می توانید نام دیگری برای ترکیبات این کلاس پیدا کنید - الفین ها. در ادامه به بررسی فرآیند تشکیل پیوند دوگانه و خواص فیزیکی آلکن ها می پردازیم و همچنین وابستگی آنها به ساختار مولکول را تعیین می کنیم.

پیوند دوگانه چگونه تشکیل می شود؟

ماهیت الکترونیکی پیوند pi با استفاده از مثال اتیلن را می توان به صورت زیر نشان داد: اتم های کربن در مولکول آن به شکل هیبریداسیون sp 2 هستند. در این حالت پیوند سیگما تشکیل می شود. دو اوربیتال هیبریدی دیگر، یکی از اتم های کربن، پیوندهای سیگما ساده ای را با اتم های هیدروژن تشکیل می دهند. دو ابر هیبریدی آزاد باقی مانده از اتم های کربن در بالا و پایین صفحه مولکول همپوشانی دارند - یک پیوند پی تشکیل می شود. این اوست که خواص فیزیکی و شیمیایی آلکن ها را تعیین می کند که بعداً مورد بحث قرار خواهد گرفت.

ایزومریسم فضایی

به ترکیباتی که دارای ترکیب کمی و کیفی مولکول‌ها هستند، اما ساختار فضایی متفاوتی دارند، ایزومر نامیده می‌شوند. ایزومریسم در گروهی از مواد به نام آلی رخ می دهد. خصوصیات الفین ها به شدت تحت تأثیر پدیده ایزومریسم نوری است. این امر در این واقعیت بیان می شود که همولوگ های اتیلن حاوی رادیکال ها یا جانشین های مختلف در هر یک از دو اتم کربن در پیوند دوگانه می توانند به شکل دو ایزومر نوری ظاهر شوند. آنها با موقعیت جانشین ها در فضا نسبت به صفحه پیوند دوگانه با یکدیگر تفاوت دارند. خواص فیزیکی آلکن ها در این مورد نیز متفاوت خواهد بود. به عنوان مثال، این امر در مورد نقطه جوش و ذوب مواد اعمال می شود. بنابراین، الفین های زنجیره مستقیم دارای نقطه جوش بالاتری نسبت به ترکیبات ایزومری هستند. همچنین نقطه جوش ایزومرهای سیس آلکن ها بیشتر از ایزومرهای ترانس است. با توجه به دمای ذوب، تصویر برعکس است.

ویژگی های مقایسه ای خواص فیزیکی اتیلن و همولوگ های آن

سه نماینده اول الفین ها ترکیبات گازی هستند، سپس، از پنتن C 5 H 10 و تا آلکن با فرمول C 17 H 34، مایع هستند و سپس جامدات وجود دارد. همولوگ های اتن روند زیر را نشان می دهند: نقطه جوش ترکیبات کاهش می یابد. به عنوان مثال، برای اتیلن این شاخص -169.1 درجه سانتیگراد و برای پروپیلن -187.6 درجه سانتیگراد است. اما نقطه جوش با افزایش وزن مولکولی افزایش می یابد. بنابراین، برای اتیلن -103.7 درجه سانتیگراد و برای پروپن -47.7 درجه سانتیگراد است. با جمع بندی آنچه گفته شد، می توان نتیجه گرفت که خواص فیزیکی آلکن ها به وزن مولکولی آنها بستگی دارد. با افزایش آن حالت تجمع ترکیبات در جهت گاز - مایع - جامد تغییر می کند و نقطه ذوب نیز کاهش می یابد و نقطه جوش افزایش می یابد.

ویژگی های اتن

اولین نماینده سری همولوگ آلکن ها اتیلن است. این گاز بی رنگ است، کمی در آب محلول است، اما در حلال های آلی بسیار محلول است. وزن مولکولی - 28، اتن کمی سبکتر از هوا است، بوی شیرین لطیفی دارد. به راحتی با هالوژن ها، هیدروژن و هالیدهای هیدروژن واکنش می دهد. با این حال، خواص فیزیکی آلکن ها و پارافین ها کاملاً نزدیک است. به عنوان مثال، حالت تجمع، توانایی متان و اتیلن برای اکسیداسیون شدید و ... چگونه می توان آلکن ها را تشخیص داد؟ چگونه ویژگی اشباع نشده الفین را آشکار کنیم؟ برای این، واکنش های کیفی وجود دارد که در مورد آنها با جزئیات بیشتر صحبت خواهیم کرد. به یاد بیاورید که آلکن ها در ساختار مولکول چه ویژگی دارند. خواص فیزیکی و شیمیایی این مواد با وجود پیوند دوگانه در ترکیب آنها مشخص می شود. برای اثبات وجود آن، هیدروکربن گازی از محلول بنفش پرمنگنات پتاسیم یا آب برم عبور داده می شود. اگر رنگ آنها تغییر کند، ترکیب حاوی پیوندهای پی در ترکیب مولکول ها است. اتیلن وارد یک واکنش اکسیداسیون می شود و محلول های KMnO 4 و Br 2 را بی رنگ می کند.

مکانیسم واکنش های اضافه

شکستن پیوند دوگانه با افزودن اتم های سایر عناصر شیمیایی به ظرفیت های آزاد کربن به پایان می رسد. به عنوان مثال، واکنش اتیلن با هیدروژن که هیدروژناسیون نامیده می شود، اتان تولید می کند. یک کاتالیزور مانند پودر نیکل، پالادیوم یا پلاتین مورد نیاز است. واکنش با HCl با تشکیل کلرواتان به پایان می رسد. آلکن هایی که حاوی بیش از دو اتم کربن در مولکول های خود هستند، با در نظر گرفتن قانون V. Markovnikov، تحت واکنش افزودن هالیدهای هیدروژن قرار می گیرند.

نحوه تعامل همولوگ های اتن با هالیدهای هیدروژن

اگر با وظیفه "مشخص کردن خواص فیزیکی آلکن ها و تهیه آنها" روبرو هستیم، باید قانون V. Markovnikov را با جزئیات بیشتری در نظر بگیریم. در عمل ثابت شده است که همولوگ های اتیلن با کلرید هیدروژن و سایر ترکیبات در محل گسیختگی پیوند دوگانه واکنش می دهند و از الگوی خاصی پیروی می کنند. این شامل این واقعیت است که اتم هیدروژن به هیدروژنه ترین اتم کربن متصل است و یون کلر، برم یا ید به اتم کربن حاوی کمترین تعداد اتم هیدروژن متصل است. این ویژگی سیر واکنش های جمع را قانون V. Markovnikov می نامند.

هیدراتاسیون و پلیمریزاسیون

اجازه دهید به بررسی خواص فیزیکی و کاربرد آلکن ها با استفاده از مثال اولین نماینده سری همولوگ - اتن ادامه دهیم. واکنش آن با آب در صنعت سنتز آلی کاربرد دارد و از اهمیت عملی بالایی برخوردار است. این فرآیند برای اولین بار در قرن 19 توسط A.M. باتلروف. واکنش مستلزم رعایت تعدادی از شرایط است. این، اول از همه، استفاده از اسید سولفوریک غلیظ یا اولئوم به عنوان کاتالیزور و حلال برای اتن، فشار حدود 10 اتمسفر و دمای 70 درجه است. فرآیند هیدراتاسیون در دو مرحله انجام می شود. ابتدا مولکول های سولفات در نقطه گسیختگی پیوند پی به اتن اضافه می شود و اتیل سولفوریک اسید تشکیل می شود. سپس ماده حاصل با آب واکنش می دهد، الکل اتیلیک به دست می آید. اتانول محصول مهمی است که در صنایع غذایی برای تولید پلاستیک، لاستیک های مصنوعی، لاک ها و سایر مواد شیمیایی آلی استفاده می شود.

پلیمرهای مبتنی بر الفین

در ادامه بررسی موضوع استفاده از مواد متعلق به کلاس آلکن ها به بررسی فرآیند پلیمریزاسیون آنها می پردازیم که در آن ترکیبات حاوی پیوندهای شیمیایی غیراشباع در ترکیب مولکول های آنها می توانند مشارکت داشته باشند. انواع مختلفی از واکنش های پلیمریزاسیون شناخته شده است که بر اساس آنها محصولات با مولکولی بالا تشکیل می شوند - پلیمرها، به عنوان مثال، مانند پلی اتیلن، پلی پروپیلن، پلی استایرن و غیره. مکانیسم رادیکال آزاد منجر به تولید پلی اتیلن با فشار بالا می شود. یکی از پرکاربردترین ترکیبات در صنعت است. نوع کاتیونی-یونی پلیمری با ساختاری منظم مانند پلی استایرن فراهم می کند. یکی از امن ترین و راحت ترین پلیمرها برای استفاده در نظر گرفته می شود. محصولات ساخته شده از پلی استایرن در برابر مواد تهاجمی مقاوم هستند: اسیدها و قلیاها، غیر قابل اشتعال، به راحتی رنگ می شوند. نوع دیگری از مکانیسم پلیمریزاسیون دیمریزاسیون است که منجر به تولید ایزوبوتن می شود که به عنوان یک افزودنی ضد ضربه برای بنزین استفاده می شود.

چگونه به دست آوریم

آلکن ها که خواص فیزیکی آنها را بررسی می کنیم، در آزمایشگاه و صنعت با روش های مختلفی به دست می آیند. در آزمایشات در دوره مدرسه شیمی آلی، فرآیند کم آبی الکل اتیلیک با کمک عوامل حذف کننده آب مانند پنتوکسید فسفر یا اسید سولفات استفاده می شود. این واکنش هنگام گرم شدن انجام می شود و معکوس فرآیند به دست آوردن اتانول است. یکی دیگر از روش های رایج برای به دست آوردن آلکن ها کاربرد خود را در صنعت پیدا کرده است، یعنی: حرارت دادن مشتقات هالوژن هیدروکربن های اشباع، مانند کلروپروپان با محلول های الکلی غلیظ قلیایی - هیدروکسید سدیم یا پتاسیم. در واکنش، یک مولکول کلرید هیدروژن جدا می شود، یک پیوند دوگانه در جایی که ظرفیت های آزاد اتم های کربن ظاهر می شود تشکیل می شود. محصول نهایی فرآیند شیمیایی یک الفین - پروپن خواهد بود. در ادامه بررسی خواص فیزیکی آلکن ها، اجازه دهید در مورد فرآیند اصلی برای به دست آوردن الفین ها - پیرولیز صحبت کنیم.

تولید صنعتی هیدروکربن های غیر اشباع از سری اتیلن

مواد خام ارزان قیمت - گازهایی که در فرآیند ترک خوردگی نفت تشکیل می شوند، به عنوان منبع اولفین ها در صنایع شیمیایی عمل می کنند. برای این، از یک طرح فن آوری پیرولیز استفاده می شود - تقسیم یک مخلوط گاز، که با شکستن پیوندهای کربن و تشکیل اتیلن، پروپن و سایر آلکن ها همراه است. پیرولیز در کوره های ویژه ای انجام می شود که از پیرو کویل های جداگانه تشکیل شده است. دمایی در حدود 750-1150 درجه سانتی گراد ایجاد می کنند و بخار آب به عنوان رقیق کننده وجود دارد. واکنش ها توسط یک مکانیسم زنجیره ای انجام می شود که با تشکیل رادیکال های میانی ادامه می یابد. محصول نهایی اتیلن یا پروپن است و در حجم زیاد تولید می شوند.

ما به طور مفصل خواص فیزیکی و همچنین کاربرد و روش‌های بدست آوردن آلکن‌ها را مطالعه کردیم.

ساده ترین آلکن اتن C 2 H 4 است. بر اساس نامگذاری IUPAC، نام آلکن ها از نام آلکان های مربوطه با جایگزینی پسوند "-an" با "-ene" تشکیل می شود. موقعیت پیوند دوگانه با یک عدد عربی نشان داده می شود.

ساختار فضایی اتیلن

با نام اولین نماینده این سری - اتیلن - چنین هیدروکربن هایی اتیلن نامیده می شوند.

نامگذاری و ایزومریسم

نامگذاری

آلکن های یک ساختار ساده اغلب با جایگزینی پسوند -an در آلکان ها با -ایلن نامیده می شوند: اتان - اتیلن، پروپان - پروپیلن و غیره.

با توجه به نامگذاری سیستماتیک، نام هیدروکربن های اتیلن با جایگزینی پسوند -an در آلکان های مربوطه با پسوند -ene (آلکان - آلکن، اتان - اتن، پروپان - پروپن و غیره) تولید می شود. انتخاب زنجیره اصلی و ترتیب نام مانند آلکان است. با این حال، زنجیره لزوما باید شامل یک پیوند دوگانه باشد. شماره گذاری زنجیره از انتهایی که این اتصال به آن نزدیکتر است شروع می شود. مثلا:

گاهی اوقات از نام های منطقی نیز استفاده می شود. در این مورد، تمام هیدروکربن های آلکن به عنوان اتیلن جایگزین در نظر گرفته می شوند:

رادیکال های غیر اشباع (آلکن) به نام های بی اهمیت یا بر اساس نامگذاری سیستماتیک گفته می شود:

H 2 C \u003d CH - - وینیل (اتنیل)

H 2 C \u003d CH - CH 2 - - آلیل (پروپنیل-2)

ایزومریسم

آلکن ها با دو نوع ایزومری ساختاری مشخص می شوند. علاوه بر ایزومریسم مرتبط با ساختار اسکلت کربن (مانند آلکان ها)، ایزومری وجود دارد که به موقعیت پیوند دوگانه در زنجیره بستگی دارد. این منجر به افزایش تعداد ایزومرهای سری آلکن می شود.

دو عضو اول سری همولوگ آلکن ها - (اتیلن و پروپیلن) - ایزومر ندارند و ساختار آنها را می توان به صورت زیر بیان کرد:

H 2 C \u003d CH 2 اتیلن (اتن)

H 2 C \u003d CH - CH 3 پروپیلن (پروپن)

ایزومریسم موقعیت پیوند چندگانه

H 2 C \u003d CH - CH 2 - CH 3 butene-1

H 3 C - CH \u003d CH - CH 3 butene-2

ایزومری هندسی - سیس، ایزومری ترانس.

این ایزومر مشخصه ترکیبات با پیوند دوگانه است.

اگر یک پیوند σ ساده اجازه چرخش آزاد پیوندهای مجزای زنجیره کربنی حول محور خود را بدهد، در این صورت چنین چرخشی حول یک پیوند دوگانه رخ نمی‌دهد. دلیل پیدایش هندسی ( cis-، trans-) ایزومرها.

ایزومر هندسی یکی از انواع ایزومرهای فضایی است.

ایزومرهایی که در آنها جانشین های یکسان (در اتم های کربن مختلف) در یک طرف پیوند دوگانه قرار دارند، ایزومرهای سیس و به روش های مختلف - ایزومرهای ترانس نامیده می شوند:

سیس-و خلسه-ایزومرها نه تنها در ساختار فضایی، بلکه در بسیاری از خواص فیزیکی و شیمیایی متفاوت هستند. ترنس-ایزومرها پایدارتر از سیس-ایزومرها

به دست آوردن آلکن

آلکن ها در طبیعت کمیاب هستند. معمولاً آلکن‌های گازی (اتیلن، پروپیلن، بوتیلن) ​​از گازهای پالایشگاه (در هنگام ترک خوردن) یا گازهای مرتبط و همچنین از گازهای کک‌ساز زغال‌سنگ جدا می‌شوند.

در صنعت، آلکن ها از هیدروژن زدایی آلکان ها در حضور یک کاتالیزور (Cr 2 O 3 ) به دست می آیند.

هیدروژن زدایی آلکان ها

H 3 C - CH 2 - CH 2 - CH 3 → H 2 C \u003d CH - CH 2 - CH 3 + H 2 (بوتن-1)

H 3 C - CH 2 - CH 2 - CH 3 → H 3 C - CH \u003d CH - CH 3 + H 2 (butene-2)

از روش های آزمایشگاهی تهیه می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. جدا شدن هالید هیدروژن از آلکیل های هالوژنه تحت تأثیر محلول الکلی قلیایی بر روی آنها:

2. هیدروژنه کردن استیلن در حضور یک کاتالیزور (Pd):

H-C ≡ C-H + H 2 → H 2 C \u003d CH 2

3. کم آبی الکل ها (شکاف آب).
اسیدها (سولفوریک یا فسفریک) یا Al 2 O 3 به عنوان کاتالیزور استفاده می شوند:

در چنین واکنش‌هایی، هیدروژن از کمترین هیدروژنه (با کمترین تعداد اتم هیدروژن) اتم کربن جدا می‌شود (قانون A.M. Zaitsev):

مشخصات فیزیکی

خواص فیزیکی برخی از آلکن ها در جدول زیر نشان داده شده است. سه نماینده اول سری همولوگ آلکن ها (اتیلن، پروپیلن و بوتیلن) ​​گازها هستند که با C 5 H 10 ( آمیلن یا پنتن - 1 ) شروع می شوند، مایع هستند و با C 18 H 36 جامد هستند. با افزایش وزن مولکولی، نقطه ذوب و جوش افزایش می یابد. آلکن های معمولی در دمای بالاتری نسبت به ایزومرهایشان می جوشند. نقطه جوش سیس-ایزومرهای بالاتر از ترنسایزومرها و نقاط ذوب - برعکس.

آلکن ها در آب کم محلول هستند (با این حال، بهتر از آلکان های مربوطه)، اما خوب - در حلال های آلی. اتیلن و پروپیلن با شعله دودی می سوزند.

خواص فیزیکی برخی آلکن ها

نام		تی pl، ° С	تی kip، °С
اتیلن (اتن)
پروپیلن (پروپن)
بوتیلن (بوتن-1)
cis-butene-2
ترانس بوتن-2
ایزوبوتیلن (2-متیل پروپن)
آمیلین (پنتن-1)
هگزیلن (هگزن-1)
هپتیلن (هپتن-1)
اکتن (octene-1)
نایلن (nonene-1)
Decylen (دسن-1)

آلکن ها قطبیت پایینی دارند، اما به راحتی پلاریزه می شوند.

خواص شیمیایی

آلکن ها بسیار واکنش پذیر هستند. خواص شیمیایی آنها عمدتاً توسط پیوند دوگانه کربن-کربن تعیین می شود.

پیوند π، به عنوان کمترین استحکام و دسترسی بیشتر، تحت تأثیر معرف شکسته می شود و ظرفیت های آزاد شده اتم های کربن صرف اتصال اتم هایی می شود که مولکول معرف را تشکیل می دهند. این را می توان به عنوان یک نمودار نشان داد:

بنابراین، علاوه بر واکنش‌های اضافی، پیوند دوگانه، همانطور که بود، به نصف (با حفظ پیوند σ) شکسته می‌شود.

برای آلکن ها، علاوه بر افزودن، واکنش های اکسیداسیون و پلیمریزاسیون نیز مشخص است.

واکنش های اضافه

اغلب، واکنش‌های افزودن بر اساس نوع هترولیتیک انجام می‌شوند که واکنش‌های افزودن الکتروفیل هستند.

1. هیدروژناسیون (افزودن هیدروژن). آلکن ها با اضافه کردن هیدروژن در حضور کاتالیزورها (Pt، Pd، Ni)، به هیدروکربن های اشباع - آلکان ها منتقل می شوند:

H 2 C \u003d CH 2 + H 2 → H 3 C - CH 3 (اتان)

2. هالوژناسیون (افزودن هالوژن ها). هالوژن ها به راحتی در محل گسیختگی پیوند دوگانه اضافه می شوند و مشتقات دی هالوژن را تشکیل می دهند:

H 2 C \u003d CH 2 + Cl 2 → ClH 2 C - CH 2 Cl (1،2-دی کلرواتان)

افزودن کلر و برم آسانتر و ید دشوارتر است. فلوئور با آلکن ها، مانند آلکان ها، با انفجار برهم کنش دارد.

مقایسه کنید: در آلکن ها، واکنش هالوژناسیون یک فرآیند افزودن است، نه جایگزینی (مانند آلکان ها).

واکنش هالوژناسیون معمولاً در یک حلال در دمای معمولی انجام می شود.

افزودن برم و کلر به آلکن ها توسط یک مکانیسم یونی به جای رادیکال اتفاق می افتد. این نتیجه گیری از این واقعیت حاصل می شود که سرعت افزودن هالوژن به تابش، حضور اکسیژن و سایر معرف هایی که فرآیندهای رادیکال را شروع یا مهار می کنند، بستگی ندارد. بر اساس تعداد زیادی داده های تجربی، مکانیزمی برای این واکنش پیشنهاد شد که شامل چندین مرحله متوالی است. در مرحله اول، پلاریزاسیون مولکول هالوژن تحت عمل الکترون های پیوند π رخ می دهد. اتم هالوژن که مقداری بار مثبت کسری به دست می آورد، یک واسطه ناپایدار با الکترون های پیوند π تشکیل می دهد که به آن کمپلکس π یا کمپلکس انتقال بار می گویند. لازم به ذکر است که در کمپلکس π، هالوژن یک پیوند جهت دار با هیچ اتم کربن خاصی تشکیل نمی دهد. در این مجموعه، برهمکنش دهنده-گیرنده جفت الکترون پیوند π به عنوان دهنده و هالوژن به عنوان گیرنده به سادگی تحقق می یابد.

علاوه بر این، کمپلکس π به یک یون برومونیوم حلقوی تبدیل می شود. در فرآیند تشکیل این کاتیون حلقوی، یک برش هترولیتیک پیوند Br-Br رخ می دهد و خالی می شود. آر-orbital sp 2 -اتم کربن هیبرید شده با هم همپوشانی دارد آرمداری از "جفت تنها" الکترون اتم هالوژن، تشکیل یک یون برومونیوم حلقوی.

در آخرین مرحله سوم، آنیون برم به عنوان یک عامل هسته دوست به یکی از اتم های کربن یون برومونیوم حمله می کند. حمله هسته دوست توسط یون برومید منجر به باز شدن حلقه سه عضوی و تشکیل یک دیبرومید مجاور می شود. vic-نزدیک). این مرحله را می توان به طور رسمی به عنوان جایگزینی هسته دوست S N 2 در اتم کربن در نظر گرفت، جایی که گروه ترک Br + است.

پیش بینی نتیجه این واکنش دشوار نیست: آنیون برم به کربوکاتیون حمله می کند تا دی برومواتان را تشکیل دهد.

تغییر رنگ سریع محلول برم در CCl 4 یکی از ساده ترین آزمایشات برای اشباع نشدن است، زیرا آلکن ها، آلکین ها و دین ها به سرعت با برم واکنش می دهند.

افزودن برم به آلکن ها (واکنش برماسیون) یک واکنش کیفی به هیدروکربن های اشباع است. هنگامی که هیدروکربن های غیراشباع از آب برم (محلول برم در آب) عبور می کنند، رنگ زرد از بین می رود (در مورد هیدروکربن های محدود کننده، باقی می ماند).

3. هیدروهالوژناسیون (افزودن هالیدهای هیدروژن). آلکن ها به راحتی هالیدهای هیدروژن را اضافه می کنند:

H 2 C \u003d CH 2 + HBr → H 3 C - CH 2 Br

افزودن هالیدهای هیدروژن به همولوگ های اتیلن از قانون V.V. Markovnikov (1837 - 1904) پیروی می کند: در شرایط عادی، هیدروژن هیدروژن هالید در محل پیوند دوگانه به هیدروژنه ترین اتم کربن و هالوژن به اتم کربن کمتر متصل می شود. هیدروژنه شده:

قانون مارکوفنیکف را می توان با این واقعیت توضیح داد که در آلکن های نامتقارن (مثلاً در پروپیلن)، چگالی الکترون به طور ناموزون توزیع شده است. تحت تأثیر گروه متیل که مستقیماً به پیوند دوگانه متصل است، چگالی الکترون به سمت این پیوند (به اتم کربن شدید) تغییر می کند.

به دلیل این تغییر، پیوند p قطبی شده و بارهای جزئی روی اتم های کربن ظاهر می شود. به راحتی می توان تصور کرد که یک یون هیدروژن با بار مثبت (پروتون) به یک اتم کربن (افزودن الکتروفیل) که دارای بار منفی جزئی است و یک آنیون برم به کربن با بار مثبت جزئی بپیوندد.

چنین اتصالی نتیجه تأثیر متقابل اتم ها در یک مولکول آلی است. همانطور که می دانید الکترونگاتیوی اتم کربن کمی بیشتر از هیدروژن است.

بنابراین، در گروه متیل، مقداری قطبش پیوند σ-C-H مشاهده می شود که با تغییر چگالی الکترون از اتم های هیدروژن به کربن همراه است. این به نوبه خود باعث افزایش چگالی الکترون در ناحیه پیوند دوگانه و به ویژه در اتم شدید آن می شود. بنابراین، گروه متیل، مانند سایر گروه های آلکیل، به عنوان یک الکترون دهنده عمل می کند. با این حال، در حضور ترکیبات پراکسید یا O 2 (زمانی که واکنش رادیکال است)، این واکنش همچنین می تواند بر خلاف قانون مارکوفنیکوف باشد.

به همین دلایل، قانون مارکوفنیکوف زمانی مشاهده می‌شود که نه تنها هالیدهای هیدروژن به آلکن‌های نامتقارن، بلکه سایر معرف‌های الکتروفیل (H2O، H2SO4، HOCl، ICl و غیره) اضافه می‌شوند.

4. هیدراتاسیون (افزایش آب). در حضور کاتالیزورها، آب به آلکن ها اضافه می شود تا الکل ایجاد شود. مثلا:

H 3 C - CH \u003d CH 2 + H - OH → H 3 C - CHOH - CH 3 (ایزوپروپیل الکل)

واکنش های اکسیداسیون

آلکن ها راحت تر از آلکان ها اکسید می شوند. محصولات تشکیل شده در طی اکسیداسیون آلکن ها و ساختار آنها به ساختار آلکن ها و شرایط این واکنش بستگی دارد.

1. احتراق

H 2 C \u003d CH 2 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O

2. اکسیداسیون کاتالیزوری ناقص

3. اکسیداسیون در دمای معمولی. هنگامی که محلول آبی KMnO 4 روی اتیلن اثر می کند (در شرایط عادی، در یک محیط خنثی یا قلیایی - واکنش واگنر)، یک الکل دی هیدریک - اتیلن گلیکول تشکیل می شود:

3H 2 C \u003d CH 2 + 2KMnO 4 + 4H 2 O → 3HOCH 2 - CH 2 OH (اتیلن گلیکول) + 2MnO 2 + KOH

این واکنش کیفی است: رنگ بنفش محلول پرمنگنات پتاسیم با افزودن یک ترکیب غیر اشباع به آن تغییر می کند.

در شرایط شدیدتر (اکسیداسیون KMnO 4 در حضور اسید سولفوریک یا مخلوط کروم)، پیوند دوگانه در آلکن شکسته می شود و محصولات حاوی اکسیژن را تشکیل می دهد:

H 3 C - CH \u003d CH - CH 3 + 2O 2 → 2H 3 C - COOH (اسید استیک)

واکنش ایزومریزاسیون

هنگامی که گرم می شود یا در حضور کاتالیزورها، آلکن ها می توانند ایزومریزه شوند - یک پیوند دوگانه حرکت می کند یا یک هم ساختار ایجاد می شود.

واکنش های پلیمریزاسیون

به دلیل شکستن پیوندهای π، مولکول های آلکن می توانند با یکدیگر ترکیب شوند و مولکول های زنجیره بلند را تشکیل دهند.

یافتن در طبیعت و نقش فیزیولوژیکی آلکن ها

در طبیعت، آلکن های غیر حلقوی عملا یافت نمی شوند. ساده ترین نماینده این کلاس از ترکیبات آلی - اتیلن C 2 H 4 - یک هورمون برای گیاهان است و در مقادیر کم در آنها سنتز می شود.

یکی از معدود آلکن‌های طبیعی موسکالور است. سیس-تریکوزن-9) یک جاذب جنسی مگس خانگی ماده است (مسجد داخلی).

آلکن های پایین تر در غلظت های بالا اثر مخدر دارند. اعضای بالاتر سری نیز باعث تشنج و تحریک غشاهای مخاطی دستگاه تنفسی می شوند.

نمایندگان انفرادی

اتیلن (اتن) یک ترکیب شیمیایی آلی است که با فرمول C 2 H 4 توصیف می شود. این ساده ترین آلکن است. حاوی یک پیوند دوگانه است و بنابراین به هیدروکربن های غیر اشباع یا غیر اشباع اشاره دارد. نقش بسیار مهمی در صنعت دارد و همچنین یک فیتوهورمون (مواد آلی با وزن مولکولی کم تولید شده توسط گیاهان و دارای عملکردهای تنظیمی) است.

اتیلن - باعث بیهوشی می شود، اثر تحریک کننده و جهش زا دارد.

اتیلن تولید شده ترین ترکیب آلی در جهان است. مجموع تولید جهانی اتیلن در سال 2008 بالغ بر 113 میلیون تن بوده و به رشد 2 تا 3 درصدی در سال ادامه می دهد.

اتیلن محصول پیشرو در سنتز آلی اصلی است و برای تولید پلی اتیلن استفاده می شود (مقام اول، تا 60٪ از حجم کل).

پلی اتیلن یک پلیمر ترموپلاستیک از اتیلن است. رایج ترین پلاستیک در جهان.

این یک توده مومی به رنگ سفید است (ورق های شفاف نازک بی رنگ هستند). از نظر شیمیایی و یخ زدگی مقاوم است، عایق است، به ضربه حساس نیست (ضربه گیر)، هنگام گرم شدن (80-120 درجه سانتیگراد) نرم می شود، هنگام سرد شدن یخ می زند، چسبندگی (چسبندگی سطوح اجسام جامد و/یا مایع غیرمشابه) است. فوق العاده کم گاهی اوقات در ذهن مردم آن را با سلفون - یک ماده مشابه با منشاء گیاهی - شناسایی می کنند.

پروپیلن - باعث بیهوشی (قوی تر از اتیلن) ​​می شود، دارای اثر سمی و جهش زا است.

مقاوم در برابر آب، با مواد قلیایی با هیچ غلظتی، با محلول های نمک های خنثی، اسیدی و بازی، اسیدهای آلی و معدنی، حتی اسید سولفوریک غلیظ واکنش نمی دهد، اما در دمای اتاق و تحت تأثیر اسید نیتریک 50 درصد تجزیه می شود. کلر مایع و گاز و فلوئور. با گذشت زمان، پیری حرارتی رخ می دهد.

فیلم پلی اتیلن (به خصوص بسته بندی، مانند بسته بندی حباب دار یا نوار).

ظروف (بطری، کوزه، جعبه، قوطی، قوطی آبیاری باغ، گلدان برای نهال.

لوله های پلیمری برای فاضلاب، زهکشی، تامین آب و گاز.

مواد عایق الکتریکی

پودر پلی اتیلن به عنوان چسب ذوب داغ استفاده می شود.

بوتن-2 - باعث بیهوشی می شود، اثر تحریک کننده دارد.

موضوع درس:آلکن ها به دست آوردن، خواص شیمیایی و کاربرد آلکن ها.

اهداف و اهداف درس:

• خواص شیمیایی خاص اتیلن و خواص عمومی آلکن ها را در نظر بگیرید.
• مفاهیم پیوندهای β، مکانیسم های واکنش های شیمیایی را عمیق و مشخص کنید.
• ایده های اولیه در مورد واکنش های پلیمریزاسیون و ساختار پلیمرها ارائه دهید.
• تجزیه و تحلیل روش های آزمایشگاهی و صنعتی عمومی برای به دست آوردن آلکن.
• به توسعه توانایی کار با کتاب درسی ادامه دهید.

تجهیزات:دستگاه برای به دست آوردن گازها، محلول KMnO 4، الکل اتیلیک، اسید سولفوریک غلیظ، کبریت، لامپ روح، ماسه، جداول "ساختار مولکول اتیلن"، "خواص شیمیایی اساسی آلکن ها"، نمونه های نمایشی "پلیمرها".

در طول کلاس ها

I. لحظه سازمانی

ما به مطالعه سری همولوگ آلکن ها ادامه می دهیم. امروزه باید روش های بدست آوردن، خواص شیمیایی و کاربردهای آلکن ها را در نظر بگیریم. ما باید خواص شیمیایی ناشی از پیوند دوگانه را مشخص کنیم، درک اولیه از واکنش های پلیمریزاسیون را به دست آوریم، روش های آزمایشگاهی و صنعتی را برای به دست آوردن آلکن ها در نظر بگیریم.

II. فعال سازی دانش دانش آموزان

1. به چه هیدروکربنی هایی آلکن می گویند؟

1. ساختار آنها چه ویژگی هایی دارد؟

1. اتم‌های کربنی که در یک مولکول آلکن پیوند دوگانه ایجاد می‌کنند، در چه حالت هیبریدی قرار دارند؟

خط پایین: آلکن ها با آلکان ها در حضور یک پیوند دوگانه در مولکول ها متفاوت هستند که ویژگی های خواص شیمیایی آلکن ها، روش های تهیه و استفاده از آنها را تعیین می کند.

III. یادگیری مطالب جدید

1. روش های به دست آوردن آلکن

معادلات واکنشی را که روش های بدست آوردن آلکن ها را تایید می کند بنویسید

– ترک خوردگی آلکان C 8 H 18 ––> سی 4 اچ 8 + C 4 H 10 ; (ترک حرارتی در دمای 400-700 درجه سانتیگراد)
اکتان بوتن بوتان
– هیدروژن زدایی آلکان ها C 4 H 10 ––> C 4 H 8 + H 2 . (t، Ni)
بوتان بوتن هیدروژن
– هیدرو هالوژن زدایی هالوآلکان ها C 4 H 9 Cl + KOH ––> C 4 H 8 + KCl + H 2 O .
کلروبوتان هیدروکسید بوتن کلرید آب
پتاسیم پتاسیم
- دی هالوژن زدایی دی هالوآلکان ها
- کم آبی الکل ها C 2 H 5 OH - -> C 2 H 4 + H 2 O (هنگامی که در حضور اسید سولفوریک غلیظ گرم می شود)
یاد آوردن! در واکنش‌های هیدروژن زدایی، آب‌زدایی، هیدروهالوژن‌زدایی و هالوژن‌زدایی، باید به خاطر داشت که هیدروژن عمدتاً از اتم‌های کربن هیدروژنه کمتر جدا می‌شود (قانون زایتسف، 1875).

2. خواص شیمیایی آلکن ها

ماهیت پیوند کربن - کربن تعیین کننده نوع واکنش های شیمیایی است که مواد آلی وارد آن می شوند. وجود پیوند دوگانه کربن-کربن در مولکول های هیدروکربن های اتیلن ویژگی های زیر را برای این ترکیبات مشخص می کند:
- وجود یک پیوند دوگانه، طبقه بندی آلکن ها را به عنوان ترکیبات غیراشباع ممکن می سازد. تبدیل آنها به اشباع فقط در نتیجه واکنش های افزودنی امکان پذیر است که ویژگی اصلی رفتار شیمیایی الفین ها است.
- پیوند دوگانه غلظت قابل توجهی از چگالی الکترون است، بنابراین واکنش های افزودن ماهیت الکتروفیلیک دارند.
- یک پیوند دوگانه شامل یک - و یک - پیوند است که به راحتی قطبی می شود.

معادلات واکنشی که خواص شیمیایی آلکن ها را مشخص می کند

الف) واکنش های افزایشی

یاد آوردن! واکنش‌های جانشینی مشخصه آلکان‌ها و سیکلوآلکان‌های بالاتر که فقط پیوندهای منفرد دارند، واکنش‌های افزودن مشخصه آلکن‌ها، دی‌ن‌ها و آلکین‌هایی است که پیوندهای دوگانه و سه‌گانه دارند.

یاد آوردن! مکانیسم های شکست پیوند زیر ممکن است:

الف) اگر آلکن ها و معرف ترکیبات غیرقطبی باشند، با تشکیل یک رادیکال آزاد پیوند - شکسته می شود:

H 2 C \u003d CH 2 + H: H -–> + +

ب) اگر آلکن و معرف ترکیبات قطبی باشند، شکستن پیوند منجر به تشکیل یون می شود:

ج) هنگام اتصال در محل شکست معرف های حاوی اتم های هیدروژن در مولکول، هیدروژن همیشه به اتم کربن هیدروژنه تر متصل می شود (قانون مورکونیکوف، 1869).

- واکنش پلیمریزاسیون nCH 2 = CH 2 ––> n – CH 2 – CH 2 ––> (– CH 2 – CH 2 –) n
اتن پلی اتیلن

ب) واکنش اکسیداسیون

تجربه آزمایشگاهیاتیلن را تهیه کنید و خواص آن را مطالعه کنید (آموزش روی میز دانش آموزی)

دستورالعمل به دست آوردن اتیلن و آزمایش با آن

1. 2 میلی لیتر اسید سولفوریک غلیظ، 1 میلی لیتر الکل و مقدار کمی ماسه را در یک لوله آزمایش قرار دهید.
2. لوله آزمایش را با درپوش با لوله خروجی گاز ببندید و در شعله لامپ الکلی گرم کنید.
3. گاز فرار را از محلول پرمنگنات پتاسیم عبور دهید. به تغییر رنگ محلول توجه کنید.
4. گاز را در انتهای لوله گاز مشتعل کنید. به رنگ شعله دقت کنید.

- آلکن ها با شعله نورانی می سوزند. (چرا؟)

C 2 H 4 + 3O 2 - –> 2CO 2 + 2H 2 O (با اکسیداسیون کامل، محصولات واکنش دی اکسید کربن و آب هستند)

واکنش کیفی: "اکسیداسیون خفیف (در محلول آبی)"

- آلکن ها محلول پرمنگنات پتاسیم را بی رنگ می کنند (واکنش واگنر)

در شرایط شدیدتر در یک محیط اسیدی، محصولات واکنش می توانند اسیدهای کربوکسیلیک باشند، به عنوان مثال (در حضور اسیدها):

CH 3 - CH \u003d CH 2 + 4 [O] -–> CH 3 COOH + HCOOH

- اکسیداسیون کاتالیزوری

نکته اصلی را به خاطر بسپار!

1. هیدروکربن های غیر اشباع به طور فعال وارد واکنش های اضافه می شوند.
2. واکنش آلکن ها به این دلیل است که - پیوند به راحتی تحت عمل معرف ها شکسته می شود.
3. در نتیجه افزودن، انتقال اتم های کربن از حالت هیبریدی sp 2 - به sp 3 - رخ می دهد. محصول واکنش دارای یک ویژگی محدود کننده است.
4. هنگامی که اتیلن، پروپیلن و سایر آلکن ها تحت فشار یا در حضور کاتالیزور گرم می شوند، مولکول های جداگانه آنها به زنجیره های بلند - پلیمرها ترکیب می شوند. پلیمرها (پلی اتیلن، پلی پروپیلن) اهمیت عملی زیادی دارند.

3. استفاده از آلکن ها(پیام دانش آموز طبق طرح زیر).

1 - بدست آوردن سوخت با عدد اکتان بالا.
2 - پلاستیک;
3 - مواد منفجره;
4 - ضد یخ;
5 - حلالها;
6 - تسریع در رسیدن میوه ها;
7 - بدست آوردن استالدئید;
8 - لاستیک مصنوعی.

III. تلفیق مطالب مورد مطالعه

مشق شب:§§ 15، 16، پیشین. 1، 2، 3 ص 90، پیشین 4، 5 ص 95.

برای آلکن‌ها، واکنش‌هایی که به دلیل باز شدن پیوند π کمتر قوی‌تر رخ می‌دهند، مشخصه‌ترین هستند. در این حالت پیوند π (در آلکن آغازین) در محصول واکنش به پیوند σ تبدیل می شود. ترکیب غیراشباع اولیه بدون تشکیل محصولات دیگر به یک ترکیب اشباع تبدیل می شود. در جریانواکنش اضافه.

مکانیسم واکنش های افزودن با آلکن ها چیست؟

1. با توجه به الکترون های پیوند π در مولکول های آلکن ها، ناحیه ای با چگالی الکترون افزایش یافته است (ابر از الکترون های π در بالا و پایین صفحه مولکول):

بنابراین، پیوند دوگانه تمایل دارد توسط یک معرف الکتروفیل (کمبود الکترون) مورد حمله قرار گیرد. در این حالت، یک شکاف هترولیتیک پیوند π رخ می دهد و واکنش همراه خواهد بود. یونیمکانیزم به عنوان یک افزودنی الکتروفیلیک

مکانیسم افزودن الکتروفیلیک با نماد نشان داده می شود آگهی E

(با توجه به حروف اول اصطلاحات انگلیسی: Ad - Add [پیوست]،

E - الکتروفیل [الکتروفیل]).

2. از طرف دیگر، پیوند π کربن-کربن، که غیرقطبی است، می تواند به صورت همولیتیک شکسته شود، و سپس واکنش مطابق با افراطیسازوکار.

مکانیسم افزودن رادیکال با نماد نشان داده می شود آگهی R

(ر - رادیکال - رادیکال).

مکانیسم افزودن به شرایط واکنش بستگی دارد.

علاوه بر این، آلکن ها با واکنش مشخص می شوند ایزومریزاسیونو اکسیداسیون(از جمله واکنش سوزشمشخصه تمام هیدروکربن ها).

واکنش های افزودن به آلکن ها

آلکن ها تحت انواع واکنش های افزایشی قرار می گیرند.

1. هیدروژناسیون (اضافه شدن هیدروژن)

آلکن ها هنگام گرم شدن و در فشار بالا در حضور کاتالیزورها (Pt، Pd، Ni، و غیره) با هیدروژن برهمکنش می کنند و آلکان ها را تشکیل می دهند:

هیدروژناسیون آلکن ها - واکنش، معکوس هیدروژن زدایی آلکان ها. مطابق با اصل Le Chatelier، هیدروژناسیون با افزایش فشار مورد علاقه، tk. این واکنش با کاهش حجم سیستم همراه است.

افزودن هیدروژن به اتم های کربن در آلکن ها منجر به کاهش درجه اکسیداسیون آنها می شود:

بنابراین هیدروژنه شدن آلکن ها را واکنش های احیا می نامند. این واکنش در صنعت برای تولید سوخت با اکتان بالا استفاده می شود.

2. هالوژناسیون (افزودن هالوژن ها)

افزودن هالوژن به پیوند دوگانه C=C به راحتی در شرایط عادی (در دمای اتاق، بدون کاتالیزور) اتفاق می افتد. به عنوان مثال، تغییر رنگ سریع رنگ قرمز قهوه ای محلول برم در آب (آب برم) به عنوان یک واکنش کیفی به حضور یک پیوند دوگانه عمل می کند:

بنابراین، در واکنش HCl با پروپیلن، از دو ایزومر ساختاری احتمالی 1-کلروپروپان و 2-کلروپروپان، دومی تشکیل می شود:

این الگو در ابتدا به صورت تجربی ایجاد شد. در شیمی آلی مدرن، یک اثبات نظری از قانون مارکوفنیکوف بر اساس موقعیت تأثیر ساختار الکترونیکی مولکول ها بر واکنش پذیری آنها ارائه می شود.

لازم به ذکر است که قانون مارکوفنیکوف در فرمول کلاسیک آن فقط برای واکنش های الکتروفیل خود آلکن ها مشاهده می شود. در مورد برخی از مشتقات آلکن یا زمانی که مکانیسم واکنش تغییر می کند، خلاف قانونمارکونیکوف.

4. آبرسانی(اتصال آب)

هیدراتاسیون در حضور اسیدهای معدنی با مکانیسم افزودن الکتروفیلی رخ می دهد:

در واکنش های آلکن های نامتقارن، قانون مارکوفنیکوف مشاهده می شود.

1. بسپارش- واکنش تشکیل یک ترکیب با وزن مولکولی بالا (پلیمر) با افزودن متوالی مولکول های یک ماده با وزن مولکولی کم (مونومر) طبق این طرح:

n M M n

عدد n در فرمول پلیمری ( م n ) درجه پلیمریزاسیون نامیده می شود. واکنش های پلیمریزاسیون آلکن ها به دلیل افزودن پیوندهای متعدد است:

2. دیمریزاسیونآلکن ها - تشکیل یک دایمر (مولکول دو برابر شده) در نتیجه واکنش افزودن. در حضور یک اسید معدنی ( دهنده پروتون H + ) یک پروتون به پیوند دوگانه مولکول آلکن اضافه می شود. این یک کربوکاتیون را تشکیل می دهد:

"کربوکاسیون دایمر" با پرتاب یک پروتون تثبیت می شود، که منجر به محصولات دیمریزاسیون آلکن می شود - مخلوطی از دی ایزوبوتیلن های ایزومر (2،4،4-تری متی پنتن-2 و 2،4،4-تری متیل پنتن-1):

این فرآیند در طی عملیات ایزوبوتیلن (2- متی پروپن) با اسید سولفوریک 60 درصد در دمای 70 درجه سانتی گراد انجام می شود. مخلوط حاصل از دی ایزو بوتیلن ها برای تولید "ایزواکتان" (2،2،4-تری متیل پنتان) هیدروژنه می شود، که برای بهبود قابلیت ضد ضربه بنزین استفاده می شود ("ایزواکتان" یک استاندارد سوخت موتور اکتان 100 است).