Alkenlar (olefinlar, etilen uglevodorodlari C n H 2n
Gomologik seriyalar.
|
eten (etilen) | |
Eng oddiy alken etilen (C 2 H 4). IUPAC nomenklaturasiga ko'ra, alkenlarning nomlari "-ane" qo'shimchasini "-ene" bilan almashtirish orqali tegishli alkanlarning nomlaridan hosil bo'ladi; Qo'sh bog'ning pozitsiyasi arab raqami bilan ko'rsatilgan.
Alkenlardan hosil bo'lgan uglevodorod radikallari qo'shimchasiga ega "-enil". Arzimas nomlar: CH 2 =CH- "vinil", CH 2 =CH-CH 2 - "alil".
Qo'sh bog'dagi uglerod atomlari sp² gibridlanish holatida va 120 ° bog'lanish burchagiga ega.
Alkenlar uglerod skeletining izomeriyasi, qoʻsh bogʻlanish oʻrni, sinflararo va fazoviyligi bilan tavsiflanadi.
Jismoniy xususiyatlar
Alkenlarning erish va qaynash nuqtalari (soddalashtirilgan) uglerod magistralining molekulyar og'irligi va uzunligi bilan ortadi.
Oddiy sharoitlarda C 2 H 4 dan C 4 H 8 gacha bo'lgan alkenlar gazlardir; penten C 5 H 10 dan geksadesen C 17 H 34 gacha - suyuqliklar va oktadesen C 18 H 36 dan boshlab - qattiq moddalar. Alkenlar suvda erimaydi, lekin organik erituvchilarda yaxshi eriydi.
Alkanlarning gidrogenlanishi
Bu alkenlarni ishlab chiqarishning sanoat usullaridan biridir
Alkinlarning gidrogenlanishi
Alkinlarni qisman gidrogenlash maxsus sharoit va katalizator mavjudligini talab qiladi
Qo'sh bog'lanish sigma va pi aloqalarining birikmasidir. Sigma bog'lanish sp2 orbitallari eksenel ustma-ust tushsa, pi bog'i esa lateral qoplama bo'lganda paydo bo'ladi.
Zaytsev qoidasi:
Yo'q qilish reaktsiyalarida vodorod atomining ajralishi asosan eng kam vodorodlangan uglerod atomidan sodir bo'ladi.
13. Alkenlar. Tuzilishi. sp 2 gibridizatsiya, bir nechta ulanish parametrlari. Galogenlar, galogen vodorod, gipoxlorid kislotalarning elektrofil qo'shilishi reaktsiyalari. Alkenlarning hidratsiyasi. Morkovnikov qoidasi. Reaksiyalarning mexanizmlari.
Alkenlar (olefinlar, etilen uglevodorodlari) - umumiy formulaga ega gomologik qator hosil qiluvchi, uglerod atomlari orasidagi bitta qoʻsh bogʻni oʻz ichiga olgan asiklik toʻyinmagan uglevodorodlar. C n H 2n
Bitta s- va 2 p-orbitallar aralashib, bir tekislikda 120 burchak ostida joylashgan 2 ta ekvivalent sp2-gibrid orbitallarni hosil qiladi.
Agar bog'lanish bir nechta elektron juftligidan hosil bo'lsa, u deyiladi bir nechta.
Ko'p bog'lanish markaziy atomning har bir bog' hosil qiluvchi valentlik orbitali uchun juda kam elektron va bog'lovchi atomlar mavjud bo'lganda, atrofdagi atomning har qanday orbitaliga to'g'ri kelsa, hosil bo'ladi.
Elektrofil qo'shilish reaktsiyalari
Bu reaksiyalarda hujum qiluvchi zarracha elektrofildir.
Galogenlash:
Gidrogalogenlash
Vodorod galogenidlarining alkenlarga elektrofil qo'shilishi Markovnikov qoidasiga ko'ra sodir bo'ladi
Markovnikov hukmronligi
Xlorgidrinlarni hosil qilish uchun gipoxlorid kislota qo'shilishi:
Hidratsiya
Alkenlarga suv qo'shilishi sulfat kislota ishtirokida sodir bo'ladi:
Karbokatatsiya- musbat zaryad uglerod atomida to'plangan zarracha; uglerod atomi bo'sh p-orbitalga ega.
14. Etilen uglevodorodlari. Kimyoviy xossalari: oksidlovchi moddalar bilan reaksiyalar. Katalitik oksidlanish, peratsidlar bilan reaksiya, glikollarga oksidlanish reaktsiyasi, uglerod-uglerod aloqasining parchalanishi, ozonlanish. Wacker jarayoni. Almashtirish reaksiyalari.
Alkenlar (olefinlar, etilen uglevodorodlari) - umumiy formulaga ega gomologik qator hosil qiluvchi, uglerod atomlari orasidagi bitta qoʻsh bogʻni oʻz ichiga olgan asiklik toʻyinmagan uglevodorodlar. C n H 2n
Oksidlanish
Alkenlarning oksidlanishi, oksidlovchi reagentlarning sharoitlari va turlariga qarab, qo'sh bog'ning parchalanishi bilan ham, uglerod skeletining saqlanishi bilan ham sodir bo'lishi mumkin.
Havoda yondirilganda, olefinlar karbonat angidrid va suv hosil qiladi.
H 2 C=CH 2 + 3O 2 => 2CO 2 + 2H 2 O
C n H 2n+ 3n/O 2 => nCO 2 + nH 2 O – umumiy formula
Katalitik oksidlanish
Palladiy tuzlari ishtirokida etilen asetaldegidgacha oksidlanadi. Xuddi shu tarzda propendan aseton hosil bo'ladi.
Alkenlarga kuchli oksidlovchi moddalar (KMnO 4 yoki H 2 SO 4 da K 2 Cr 2 O 7) ta’sir qilganda qo‘sh bog‘lanish qizdirilganda uziladi:
Alkenlarni kaliy permanganatning suyultirilgan eritmasi bilan oksidlanganda ikki atomli spirtlar - glikollar hosil bo'ladi (E.E.Vagner reaktsiyasi). Reaktsiya sovuqda sodir bo'ladi.
Asiklik va siklik alkenlar, RCOOOH peratsidlari bilan qutbsiz muhitda reaksiyaga kirishganda, epoksidlar (oksiranlar) hosil qiladi, shuning uchun reaktsiyaning o'zi epoksidlanish reaktsiyasi deb ataladi.
Alkenlarning ozonlanishi.
Alkenlar ozon bilan o'zaro ta'sirlashganda peroksid birikmalari hosil bo'ladi, ular ozonidlar deb ataladi. Alkenlarning ozon bilan reaksiyasi alkenlarni qoʻsh bogʻlanishda oksidlovchi boʻlinishning eng muhim usuli hisoblanadi.
Alkenlar almashtirish reaksiyalariga kirishmaydi.
Wacker jarayoni-etilenni to'g'ridan-to'g'ri oksidlash orqali atsetaldegidni olish jarayoni.
Wacker jarayoni etilenning palladiy dixlorid bilan oksidlanishiga asoslangan:
CH 2 = CH 2 + PdCl 2 + H 2 O = CH 3 CHO + Pd + 2HCl
15. Alkenlar: kimyoviy xossalari. Gidrogenatsiya. Lebedev qoidasi. Alkenlarning izomerlanishi va oligomerlanishi. Radikal va ionli polimerlanish. Polimer, oligomer, monomer, elementar birlik, polimerlanish darajasi haqida tushuncha. Telomerlanish va kopolimerlanish.
Gidrogenatsiya
Alkenlarni vodorod bilan bevosita gidrogenlash faqat katalizator ishtirokida sodir bo'ladi. Gidrogenatsiya katalizatorlariga platina, palladiy va nikel kiradi.
Gidrogenatsiyani suyuq fazada ham bir hil katalizatorlar yordamida amalga oshirish mumkin
Izomerlanish reaksiyalari
Qizdirilganda alken molekulalarining izomerlanishi mumkin, bu
ham er-xotin bog'lanish harakati, ham skeletning o'zgarishiga olib kelishi mumkin
uglevodorod.
CH2=CH-CH2-CH3 CH3-CH=CH-CH3
Polimerlanish reaksiyalari
Bu qo'shilish reaktsiyasining bir turi. Polimerlanish - bir xil molekulalarning ketma-ket birikmasidan kattaroq molekulalarga, hech qanday past molekulyar og'irlikdagi mahsulotni ajratmasdan sodir bo'ladigan reaktsiya. Polimerlanish jarayonida qo'sh bog'da joylashgan eng ko'p vodorodlangan uglerod atomiga vodorod atomi qo'shiladi va molekulaning qolgan qismi boshqa uglerod atomiga qo'shiladi.
CH2=CH2 + CH2=CH2 + ... -CH2-CH2-CH2-CH2- ...
yoki n CH2=CH2 (-CH2-CH2-)n (polietilen)
Molekulalari polimerlanish reaksiyasiga kiruvchi modda deyiladi monomer. Monomer molekulasida kamida bitta qo'sh bog' bo'lishi kerak. Olingan polimerlar bir xil tuzilishga ega bo'lgan ko'p sonli takrorlanuvchi zanjirlardan iborat ( elementar birliklar). Polimerda strukturaviy (elementar) birlikning necha marta takrorlanishini ko'rsatadigan raqam deyiladi polimerlanish darajasi(n).
Polimerlanish jarayonida hosil bo'ladigan oraliq zarrachalarning turiga qarab 3 ta polimerlanish mexanizmi mavjud: a) radikal; b) katyonik; c) anion.
Birinchi usul yuqori zichlikdagi polietilenni ishlab chiqaradi:
Reaksiya katalizatori peroksidlardir.
Ikkinchi va uchinchi usullar katalizator sifatida kislotalar (kationik polimerizatsiya) va organometalik birikmalardan foydalanishni o'z ichiga oladi.
Kimyoda oligomer) - zanjir shaklidagi molekula kichik bir xil tarkibiy havolalar soni.
Telomerizatsiya
Telomerlanish - zanjir o'tkazuvchi moddalar (telogenlar) ishtirokida alkenlarning oligomerizatsiyasi. Reaksiya natijasida oligomerlar (telomerlar) aralashmasi hosil bo'ladi, ularning oxirgi guruhlari telogenning qismlaridir. Masalan, CCl 4 ning etilen bilan reaksiyasida telogen CCl 4 dir.
CCl 4 + nCH 2 =CH 2 => Cl(CH 2 CH 2) n CCl 3
Bu reaksiyalarning boshlanishi radikal tashabbuskorlar yoki g-nurlanish orqali amalga oshirilishi mumkin.
16. Alkenlar. Galogenlar va vodorod galogenidlarining radikal qo'shilish reaktsiyalari (mexanizmi). Olefinlarga karbenlarning qo'shilishi. Etilen, propilen, butilenlar. Sanoat manbalari va asosiy qo'llanilishi.
Alkenlar osonlik bilan galogenlarni, ayniqsa xlor va bromni qo'shadi (galogenlash).
Ushbu turdagi tipik reaktsiya brom suvining rangsizlanishidir
CH2=CH2 + Br2 → CH2Br-CH2Br (1,2-dibromoetan)
Vodorod galogenidlarining alkenlarga elektrofil qo'shilishi Markovnikov qoidasiga ko'ra sodir bo'ladi:
Markovnikov hukmronligi: Nosimmetrik alkenlar yoki alkinlarga protik kislotalar yoki suv qo'shganda, vodorod eng ko'p vodorodlangan uglerod atomiga qo'shiladi.
Vodorodlangan uglerod atomi unga vodorod biriktirilgan atomdir. Eng ko'p vodorodlangan - H ko'p bo'lgan joyda
Karben qo'shilishi reaktsiyalari
CR 2 karbenlari: - alkenlarning qoʻsh bogʻlanishiga osongina qoʻshila oladigan yuqori reaktiv qisqa umr koʻradigan turlar. Karben qo'shilishi reaktsiyasi natijasida siklopropan hosilalari hosil bo'ladi
Etilen C 2 H 4 formulasi bilan tavsiflangan organik kimyoviy moddadir. Eng oddiy alken ( olefin) birikma. Oddiy sharoitlarda bu zaif hidli rangsiz yonuvchi gazdir. Suvda qisman eriydi. Qo'sh bog'ni o'z ichiga oladi va shuning uchun to'yinmagan yoki to'yinmagan uglevodorodlarga tegishli. Sanoatda juda muhim rol o'ynaydi. Etilen dunyodagi eng ko'p ishlab chiqariladigan organik birikma: Etilen oksidi; polietilen, sirka kislotasi, etil spirti.
Asosiy kimyoviy xossalari(Menga o'rgatmang, agar ular buni yozib qo'yishlari mumkin bo'lsa, shunchaki u erda bo'lishlariga ruxsat bering)
Etilen kimyoviy faol moddadir. Molekuladagi uglerod atomlari o’rtasida qo’sh bog’ mavjud bo’lganligi uchun ulardan unchalik mustahkam bo’lmagan biri oson uziladi va bog’lanish joyida molekulalarning biriktirilishi, oksidlanishi va polimerlanishi sodir bo’ladi.
Galogenlash:
CH 2 =CH 2 + Br 2 → CH 2 Br-CH 2 Br
Brom suvi rangsizlanadi. Bu to'yinmagan birikmalarga sifatli reaktsiya.
Gidrogenatsiya:
CH 2 =CH 2 + H - H → CH 3 - CH 3 (Ni ta'sirida)
Gidrogalogenlash:
CH 2 =CH 2 + HBr → CH 3 - CH 2 Br
Hidratsiya:
CH 2 =CH 2 + HOH → CH 3 CH 2 OH (katalizator ta'sirida)
Bu reaksiyani A.M. Butlerov tomonidan ishlab chiqariladi va u etil spirtini sanoat ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
Oksidlanish:
Etilen oson oksidlanadi. Agar etilen kaliy permanganat eritmasidan o'tkazilsa, uning rangi o'zgaradi. Bu reaktsiya to'yingan va to'yinmagan birikmalarni ajratish uchun ishlatiladi. Etilen oksidi mo'rt moddadir, kislorod ko'prigi buziladi va suv qo'shiladi, natijada etilen glikol hosil bo'ladi. Reaktsiya tenglamasi:
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
Polimerizatsiya (polietilen ishlab chiqarish):
nCH 2 =CH 2 → (-CH 2 -CH 2 -) n
Propilen(propen) CH 2 = CH-CH 3 - etilen seriyasining to'yinmagan (to'yinmagan) uglevodorodi, yonuvchan gaz. Propilen - past qaynash nuqtasi t qaynash = -47,6 ° C bo'lgan gazsimon modda.
Odatda, propilen neftni qayta ishlash gazlaridan (xom neftni krekinglash, benzin fraktsiyalarini piroliz qilish paytida) yoki bog'langan gazlardan, shuningdek, ko'mir kokslangan gazlardan ajratiladi.
Alkanlarning kimyoviy xossalari
Alkanlar (parafinlar) siklik bo'lmagan uglevodorodlar bo'lib, ularning molekulalarida barcha uglerod atomlari faqat bitta bog'lar bilan bog'langan. Boshqacha qilib aytganda, alkan molekulalarida ko'p - ikki yoki uch bog'lanish mavjud emas. Aslida, alkanlar vodorod atomlarining maksimal miqdorini o'z ichiga olgan uglevodorodlardir va shuning uchun ular cheklovchi (to'yingan) deb ataladi.
Toʻyinganligi tufayli alkanlar qoʻshilish reaksiyalariga kirisha olmaydi.
Uglerod va vodorod atomlari juda yaqin elektromanfiylikka ega bo'lganligi sababli, bu ularning molekulalaridagi C-H aloqalarining juda past qutbli bo'lishiga olib keladi. Shu munosabat bilan alkanlar uchun S R belgisi bilan ko'rsatilgan radikal almashtirish mexanizmi orqali kechadigan reaksiyalar ko'proq xosdir.
1. O`rin almashish reaksiyalari
Ushbu turdagi reaktsiyalarda uglerod-vodorod aloqalari buziladi
RH + XY → RX + HY
Galogenlash
Alkanlar ultrabinafsha nurlar yoki yuqori issiqlik ta'sirida galogenlar (xlor va brom) bilan reaksiyaga kirishadi. Bunday holda, vodorod atomlarini almashtirish darajasi har xil bo'lgan galogen hosilalari aralashmasi hosil bo'ladi - mono-, ditri- va boshqalar. halogen bilan almashtirilgan alkanlar.
Misol sifatida metandan foydalanish quyidagicha ko'rinadi:
Reaksiya aralashmasidagi halogen/metan nisbatini o‘zgartirish orqali mahsulotlar tarkibida metanning o‘ziga xos halogen hosilasi ustun bo‘lishini ta’minlash mumkin.
Reaktsiya mexanizmi
Keling, metan va xlorning o'zaro ta'siri misolida erkin radikallarni almashtirish reaktsiyasi mexanizmini tahlil qilaylik. U uch bosqichdan iborat:
- boshlash (yoki zanjir yadrolanishi) tashqi energiya ta'sirida erkin radikallarning hosil bo'lish jarayoni - UV nurlari yoki isitish bilan nurlanish. Ushbu bosqichda xlor molekulasi erkin radikallar hosil bo'lishi bilan Cl-Cl bog'ining gomolitik parchalanishiga uchraydi:
Erkin radikallar, yuqoridagi rasmdan ko'rinib turibdiki, bir yoki bir nechta juftlashtirilmagan elektronga ega bo'lgan atomlar yoki atomlar guruhlari (Cl, H, CH 3, CH 2 va boshqalar);
2. Zanjirning rivojlanishi
Bu bosqich faol erkin radikallarning faol bo'lmagan molekulalar bilan o'zaro ta'sirini o'z ichiga oladi. Bunday holda, yangi radikallar hosil bo'ladi. Xususan, xlor radikallari alkan molekulalariga ta'sir qilganda, alkil radikali va vodorod xlorid hosil bo'ladi. O'z navbatida, alkil radikali xlor molekulalari bilan to'qnashib, xlor hosilasi va yangi xlor radikalini hosil qiladi:
3) zanjirning uzilishi (o'limi):
Ikki radikalning bir-biri bilan faol bo'lmagan molekulalarga rekombinatsiyasi natijasida paydo bo'ladi:
2. Oksidlanish reaksiyalari
Oddiy sharoitlarda alkanlar konsentrlangan sulfat va nitrat kislotalar, kaliy permanganat va bixromat (KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7) kabi kuchli oksidlovchi moddalarga nisbatan inertdir.
Kislorodda yonish
A) ortiqcha kislorod bilan to'liq yonish. Karbonat angidrid va suv hosil bo'lishiga olib keladi:
CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O
B) kislorod yetishmasligi tufayli to‘liq yonmasligi:
2CH 4 + 3O 2 = 2CO + 4H 2 O
CH 4 + O 2 = C + 2H 2 O
Kislorod bilan katalitik oksidlanish
Alkanlarni kislorod (~200 o C) bilan katalizatorlar ishtirokida qizdirish natijasida ulardan turli xil organik mahsulotlar: aldegidlar, ketonlar, spirtlar, karboksilik kislotalar olinishi mumkin.
Masalan, metan, katalizatorning tabiatiga qarab, metil spirti, formaldegid yoki chumoli kislotasiga oksidlanishi mumkin:
3. Alkanlarning termik transformatsiyalari
Yoriq
Krekking (inglizchadan to crack - yirtmoq) yuqori haroratda sodir boʻladigan kimyoviy jarayon boʻlib, buning natijasida alkan molekulalarining uglerod skeleti parchalanib, dastlabki alkanlarga nisbatan molekulyar ogʻirligi pastroq boʻlgan alkenlar va alkanlar molekulalarini hosil qiladi. Masalan:
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
Yoriqlar termal yoki katalitik bo'lishi mumkin. Katalitik krekingni amalga oshirish uchun katalizatorlardan foydalanish tufayli termal krekingga nisbatan sezilarli darajada past haroratlar qo'llaniladi.
Dehidrogenatsiya
Vodorodning yo'q qilinishi C-H aloqalarining ajralishi natijasida sodir bo'ladi; yuqori haroratlarda katalizatorlar ishtirokida amalga oshiriladi. Metan gidrogenlanganda asetilen hosil bo'ladi:
2CH 4 → C 2 H 2 + 3H 2
Metanni 1200 ° C ga qizdirish uning oddiy moddalarga parchalanishiga olib keladi:
CH 4 → C + 2H 2
Qolgan alkanlar gidrogenlanganda alkenlar hosil bo'ladi:
C 2 H 6 → C 2 H 4 + H 2
Dehidrogenlashda n-butan, buten-1 va buten-2 hosil bo'ladi (ikkinchisi shaklida cis- Va trans-izomerlar):
Degidrotsikllanish
Izomerizatsiya
Sikloalkanlarning kimyoviy xossalari
Halqalarida toʻrtdan ortiq uglerod atomiga ega boʻlgan sikloalkanlarning kimyoviy xossalari, umuman olganda, alkanlarning xossalari bilan deyarli bir xil. G'alati, siklopropan va siklobutan qo'shilish reaktsiyalari bilan tavsiflanadi. Bu tsikl ichidagi yuqori kuchlanish bilan bog'liq bo'lib, bu tsikllarning buzilishiga olib keladi. Shunday qilib, siklopropan va siklobutan brom, vodorod yoki vodorod xloridni osongina qo'shadi:
Alkenlarning kimyoviy xossalari
1. Qo‘shish reaksiyalari
Alken molekulalaridagi qo'sh bog'lanish bitta kuchli sigma va bitta kuchsiz pi bog'idan iborat bo'lganligi sababli, ular qo'shilish reaktsiyalarini osongina o'tkazadigan juda faol birikmalardir. Alkenlar ko'pincha engil sharoitlarda ham - sovuqda, suvli eritmalarda va organik erituvchilarda bunday reaktsiyalarga uchraydi.
Alkenlarning gidrogenlanishi
Alkenlar katalizatorlar (platina, palladiy, nikel) ishtirokida vodorod qo'shishga qodir:
CH 3 -CH = CH 2 + H 2 → CH 3 -CH 2 -CH 3
Alkenlarning gidrogenlanishi oddiy bosim va ozgina qizdirilganda ham oson kechadi. Qizig'i shundaki, bir xil katalizatorlar alkanlarni alkenlarga dehidrogenlash uchun ishlatilishi mumkin, faqat dehidrogenatsiya jarayoni yuqori harorat va past bosimda sodir bo'ladi.
Galogenlash
Alkenlar brom bilan suvli eritmada ham, organik erituvchilarda ham oson qo'shilish reaksiyalariga kirishadi. O'zaro ta'sir natijasida dastlab sariq brom eritmalari rangini yo'qotadi, ya'ni. rangsizlanish.
CH 2 =CH 2 + Br 2 → CH 2 Br-CH 2 Br
Gidrogalogenlash
Ko'rish oson bo'lganidek, nosimmetrik alken molekulasiga galogen vodorod qo'shilishi nazariy jihatdan ikkita izomer aralashmasiga olib kelishi kerak. Masalan, propenga vodorod bromid qo'shilsa, quyidagi mahsulotlarni olish kerak:
Biroq, o'ziga xos shartlar bo'lmasa (masalan, reaktsiya aralashmasida peroksidlarning mavjudligi), vodorod galogenid molekulasini qo'shish Markovnikov qoidasiga muvofiq qat'iy tanlab olinadi:
Alkenga vodorod galogenidining qo'shilishi shunday sodir bo'ladiki, vodorod atomlari ko'proq bo'lgan (ko'proq vodorodlangan) uglerod atomiga vodorod qo'shiladi va kamroq vodorodli uglerod atomiga galogen qo'shiladi. atomlar (kamroq vodorodlangan).
Hidratsiya
Bu reaktsiya spirtli ichimliklarni hosil bo'lishiga olib keladi va Markovnikov qoidasiga muvofiq davom etadi:
Osonlik bilan taxmin qilishingiz mumkinki, alken molekulasiga suv qo'shilishi Markovnikov qoidasiga ko'ra sodir bo'lganligi sababli, birlamchi spirtning hosil bo'lishi faqat etilen gidratatsiyasida mumkin:
CH 2 =CH 2 + H 2 O → CH 3 -CH 2 -OH
Aynan shu reaksiya orqali etil spirtining asosiy qismi yirik sanoatda amalga oshiriladi.
Polimerizatsiya
Qo'shilish reaktsiyasining o'ziga xos holati polimerizatsiya reaktsiyasi bo'lib, u halogenlash, gidrogalogenlash va hidratsiyadan farqli o'laroq, erkin radikal mexanizm orqali boradi:
Oksidlanish reaksiyalari
Boshqa barcha uglevodorodlar singari, alkenlar kislorodda oson yonib, karbonat angidrid va suv hosil qiladi. Ortiqcha kislorodda alkenlarning yonish tenglamasi quyidagi shaklga ega:
C n H 2n + (3/2) nO 2 → nCO 2 + nH 2 O
Alkanlardan farqli ravishda alkenlar oson oksidlanadi. Alkenlarga KMnO 4 ning suvli eritmasi ta'sir qilganda rang o'zgarishi sodir bo'ladi, bu organik moddalar molekulalarida qo'sh va uch karra CC bog'lanishiga sifatli reaktsiyadir.
Neytral yoki zaif gidroksidi eritmada alkenlarning kaliy permanganat bilan oksidlanishi diollarning (ikki atomli spirtlar) hosil bo'lishiga olib keladi:
C 2 H 4 + 2KMnO 4 + 2H 2 O → CH 2 OH–CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH (sovutish)
Kislotali muhitda qo'sh bog' butunlay uziladi va qo'sh bog'ni hosil qilgan uglerod atomlari karboksil guruhlarga aylanadi:
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 (isitish)
Agar qo'sh C=C bog'i alken molekulasining oxirida joylashgan bo'lsa, u holda karbonat angidrid qo'sh bog'dagi eng tashqi uglerod atomining oksidlanish mahsuloti sifatida hosil bo'ladi. Buning sababi shundaki, oraliq oksidlanish mahsuloti, chumoli kislota ortiqcha oksidlovchi moddada osongina oksidlanadi:
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 (isitish)
Qo'sh bog'dagi C atomi ikkita uglevodorod o'rnini bosuvchi alkenlarning oksidlanishi keton hosil qiladi. Masalan, 2-metilbuten-2 oksidlanishi aseton va sirka kislotasini hosil qiladi.
Ularning tuzilishini aniqlash uchun alkenlarning oksidlanishi, uglerod skeleti qo'sh bog'lanishda parchalanadi.
Alkadienlarning kimyoviy xossalari
Qo'shilish reaktsiyalari
Masalan, galogenlarning qo'shilishi:
Brom suvi rangsizlanadi.
Oddiy sharoitda galogen atomlarining qoʻshilishi 1,3-butadien molekulasining uchlarida sodir boʻladi, p-bogʻlar uzilib, ekstremal uglerod atomlariga brom atomlari qoʻshiladi va erkin valentliklar yangi p-bogʻ hosil qiladi. . Shunday qilib, er-xotin bog'lanishning "harakati" sodir bo'ladi. Agar brom ortiqcha bo'lsa, hosil bo'lgan qo'sh bog'lanish joyiga boshqa molekula qo'shilishi mumkin.
Polimerlanish reaksiyalari
Alkinlarning kimyoviy xossalari
Alkinlar to'yinmagan (to'yinmagan) uglevodorodlardir va shuning uchun qo'shilish reaktsiyalarini o'tkazishga qodir. Alkinlarni qo'shish reaktsiyalari orasida elektrofil qo'shilish eng keng tarqalgan.
Galogenlash
Alkin molekulalarining uchlik aloqasi bitta kuchli sigma bog'idan va ikkita kuchsizroq pi bog'idan iborat bo'lganligi sababli, ular bir yoki ikkita halogen molekulalarini biriktira oladi. Bir alkin molekulasi tomonidan ikkita halogen molekulasining qo'shilishi elektrofil mexanizm orqali ketma-ket ikki bosqichda davom etadi:
Gidrogalogenlash
Vodorod galogenid molekulalarining qo'shilishi ham elektrofil mexanizm orqali va ikki bosqichda sodir bo'ladi. Ikkala bosqichda ham qo'shilish Markovnikov qoidasiga muvofiq amalga oshiriladi:
Hidratsiya
Alkinlarga suv qo'shilishi kislotali muhitda ruti tuzlari ishtirokida sodir bo'ladi va Kucherov reaktsiyasi deyiladi.
Gidratsiya natijasida asetilenga suv qo'shilishi atsetaldegidni (sirka aldegidini) hosil qiladi:
Asetilen gomologlari uchun suv qo'shilishi ketonlarning hosil bo'lishiga olib keladi:
Alkinlarning gidrogenlanishi
Alkinlar vodorod bilan ikki bosqichda reaksiyaga kirishadi. Platina, palladiy va nikel kabi metallar katalizator sifatida ishlatiladi:
Alkinlarning trimerizatsiyasi
Asetilen yuqori haroratda faollashtirilgan ugleroddan o'tkazilganda, undan turli xil mahsulotlar aralashmasi hosil bo'ladi, ularning asosiysi asetilen trimerizatsiyasi mahsuloti bo'lgan benzoldir:
Alkinlarning dimerlanishi
Asetilen ham dimerlanish reaksiyasiga uchraydi. Jarayon katalizator sifatida mis tuzlari ishtirokida sodir bo'ladi:
Alkin oksidlanishi
Alkinlar kislorodda yonadi:
C nH 2n-2 + (3n-1)/2 O 2 → nCO 2 + (n-1) H 2 O
Alkinlarning asoslar bilan reaksiyasi
Molekula uchida uch karra C≡C bo'lgan alkinlar, boshqa alkinlardan farqli o'laroq, uchlik bog'dagi vodorod atomi metall bilan almashinadigan reaksiyalarga kirisha oladi. Masalan, atsetilen suyuq ammiakdagi natriy amid bilan reaksiyaga kirishadi:
HC≡CH + 2NaNH 2 → NaC≡CNa + 2NH 3,
shuningdek, kumush oksidning ammiak eritmasi bilan atsetilenidlar deb ataladigan erimaydigan tuzga o'xshash moddalarni hosil qiladi:
Ushbu reaksiya tufayli terminal uchlik bog'langan alkinlarni tanib olish, shuningdek, bunday alkinni boshqa alkinlar bilan aralashmasidan ajratib olish mumkin.
Shuni ta'kidlash kerakki, barcha kumush va mis asetilenidlari portlovchi moddalardir.
Asetilenidlar galogen hosilalari bilan reaksiyaga kirisha oladi, ular murakkabroq organik birikmalar sintezida uch tomonlama bog‘lanishga ega:
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
Aromatik uglevodorodlarning kimyoviy xossalari
Bog'lanishning aromatik tabiati benzollar va boshqa aromatik uglevodorodlarning kimyoviy xossalariga ta'sir qiladi.
Birlashtirilgan 6pi elektron tizimi oddiy pi aloqalariga qaraganda ancha barqaror. Shuning uchun aromatik uglevodorodlar uchun qo'shilish emas, balki almashtirish reaktsiyalari ko'proq xosdir. Arenalar elektrofil mexanizm orqali almashtirish reaksiyalariga kirishadilar.
Almashtirish reaksiyalari
Galogenlash
Nitrlash
Nitrlash reaktsiyasi eng yaxshi sof nitrat kislota ta'sirida emas, balki uning konsentrlangan sulfat kislota bilan aralashmasi, ya'ni nitratlash aralashmasi deb ataladi:
Alkillanish
Aromatik halqadagi vodorod atomlaridan biri uglevodorod radikali bilan almashtiriladigan reaksiya:
Galogenli alkanlar o'rniga alkenlar ham ishlatilishi mumkin. Alyuminiy galogenidlari, temir galogenidlari yoki noorganik kislotalar katalizator sifatida ishlatilishi mumkin.<
Qo'shilish reaktsiyalari
Gidrogenatsiya
Xlor qo'shilishi
Ultrabinafsha nurlar bilan kuchli nurlanishda radikal mexanizm orqali amalga oshiriladi:
Shunga o'xshash reaktsiya faqat xlor bilan sodir bo'lishi mumkin.
Oksidlanish reaksiyalari
Yonish
2C 6 H 6 + 15O 2 = 12CO 2 + 6H 2 O + Q
Tugallanmagan oksidlanish
Benzol halqasi KMnO 4 va K 2 Cr 2 O 7 kabi oksidlovchi moddalarga chidamli. Hech qanday reaktsiya yo'q.
Benzol halqasidagi o'rinbosarlar ikki turga bo'linadi:
Misol tariqasida toluol yordamida benzol gomologlarining kimyoviy xossalarini ko'rib chiqamiz.
Toluolning kimyoviy xossalari
Galogenlash
Toluol molekulasini benzol va metan molekulalarining bo'laklaridan tashkil topgan deb hisoblash mumkin. Shuning uchun, toluolning kimyoviy xossalari ma'lum darajada alohida olingan bu ikki moddaning kimyoviy xossalarini birlashtirishi kerak, deb taxmin qilish mantiqan to'g'ri. Bu ko'pincha uning galogenlanishi paytida kuzatiladi. Biz allaqachon bilamizki, benzol elektrofil mexanizm orqali xlor bilan almashtirish reaksiyasiga kirishadi va bu reaksiyani amalga oshirish uchun katalizatorlardan (alyuminiy yoki temir galogenidlaridan) foydalanish kerak. Shu bilan birga, metan xlor bilan reaksiyaga kirishishga qodir, ammo erkin radikal mexanizm orqali, bu dastlabki reaktsiya aralashmasini UV nurlari bilan nurlantirishni talab qiladi. Toluol, xlorlanishga duchor bo'lgan sharoitga qarab, benzol halqasida vodorod atomlarini almashtirish mahsulotlarini berishi mumkin - buning uchun siz benzolni xlorlash yoki vodorodni almashtirish mahsulotlarini ishlatishingiz kerak. metil radikalidagi atomlar, agar u ultrabinafsha nurlanishda xlorning metanga qanday ta'sir qilishi:
Ko'rib turganingizdek, alyuminiy xlorid ishtirokida toluolning xlorlanishi ikki xil mahsulot - orto- va para-xlorotoluolga olib keldi. Bu metil radikalining birinchi turdagi o'rinbosar ekanligi bilan bog'liq.
Agar toluolni AlCl 3 ishtirokida xlorlash xlordan ortiqcha amalga oshirilsa, triklor bilan almashtirilgan toluol hosil bo'lishi mumkin:
Xuddi shunday, toluol yuqori xlor/toluol nisbatida nurda xlorlanganda, diklorometilbenzol yoki triklorometilbenzol olinishi mumkin:
Nitrlash
Toluolni konsentrlangan nitrat va sulfat kislotalar aralashmasi bilan nitrlash jarayonida vodorod atomlarini nitroguruh bilan almashtirish metil radikaliga emas, balki aromatik halqadagi mahsulotlarning o'rnini bosishiga olib keladi:
Alkillanish
Yuqorida aytib o'tilganidek, metil radikali birinchi turdagi yo'naltiruvchi vositadir, shuning uchun uning Friedel-Kraftsga ko'ra alkillanishi orto- va para-pozitsiyalardagi o'rnini bosuvchi mahsulotlarga olib keladi:
Qo'shilish reaktsiyalari
Toluolni metall katalizatorlar (Pt, Pd, Ni) yordamida metilsiklogeksanga gidrogenlash mumkin:
C 6 H 5 CH 3 + 9O 2 → 7CO 2 + 4H 2 O
Tugallanmagan oksidlanish
Kaliy permanganatning suvli eritmasi kabi oksidlovchi vositaga ta'sir qilganda, yon zanjir oksidlanishga uchraydi. Bunday sharoitda aromatik yadro oksidlana olmaydi. Bunda eritmaning pH darajasiga qarab yo karboksilik kislota yoki uning tuzi hosil bo'ladi.
Uglevodorodlarning xarakterli kimyoviy xossalari: alkanlar, alkenlar, dienlar, alkinlar, aromatik uglevodorodlar
Alkanlar
Alkanlar uglevodorodlar boʻlib, molekulalarida atomlari bir bogʻ bilan bogʻlangan va $C_(n)H_(2n+2)$ umumiy formulasiga mos keladi.
Metanning gomologik qatori
Siz allaqachon bilganingizdek, gomologlar- bular tuzilishi va xossalari bo'yicha o'xshash va bir yoki bir nechta $CH_2$ guruhlari bilan farq qiluvchi moddalardir.
Toʻyingan uglevodorodlar metanning gomologik qatorini tashkil qiladi.
Izomeriya va nomenklatura
Alkanlar strukturaviy izomeriya deb ataladigan xususiyatga ega. Strukturaviy izomerlar uglerod skeletining tuzilishida bir-biridan farq qiladi. Ma'lumki, strukturaviy izomerlar bilan tavsiflangan eng oddiy alkan butandir:
Keling, alkanlar uchun IUPAC nomenklaturasining asoslarini batafsil ko'rib chiqaylik:
1. Asosiy sxemani tanlash.
Uglevodorod nomining shakllanishi asosiy zanjirni aniqlashdan boshlanadi - molekuladagi uglerod atomlarining eng uzun zanjiri, go'yo uning asosi.
2.
Asosiy zanjirning atomlariga raqamlar berilgan. Asosiy zanjirning atomlarini raqamlash o'rinbosar eng yaqin bo'lgan uchidan boshlanadi (A, B tuzilmalari). Agar o'rinbosarlar zanjir oxiridan teng masofada joylashgan bo'lsa, raqamlash ular ko'proq bo'lgan oxiridan boshlanadi (B tuzilmasi). Agar turli xil o'rinbosarlar zanjirning uchlaridan teng masofada joylashgan bo'lsa, raqamlash eng kattasi eng yaqin bo'lgan oxiridan boshlanadi (D tuzilmasi). Старшинство углеводородных заместителей определяется по тому, в каком порядке следует в алфавите буква, с которой начинается их название: метил (—$СН_3$), затем пропил ($—СН_2—СН_2—СН_3$), этил ($—СН_2—СН_3$ ) va hokazo.
E'tibor bering, o'rnini bosuvchining nomi qo'shimchani almashtirish orqali yasaladi -an qo‘shimchasini olmoq -il tegishli alkan nomi bilan.
3. Ismning shakllanishi.
Ismning boshida raqamlar ko'rsatilgan - o'rnini bosuvchi moddalar joylashgan uglerod atomlarining raqamlari. Agar ma'lum bir atomda bir nechta o'rinbosar bo'lsa, unda nomdagi tegishli raqam vergul bilan ajratilgan holda ikki marta takrorlanadi ($2,2-$). Raqamdan keyin o'rnini bosuvchilar soni defis bilan ko'rsatiladi ( di- ikki, uch- uch, tetra- to'rtta, penta- besh) va deputatning ismi ( metil, etil, propil). Keyin, bo'sh joy yoki defissiz, asosiy zanjirning nomi. Asosiy zanjir uglevodorod deb ataladi - metanning gomologik seriyasining a'zosi ( metan, etan, propan va boshqalar.).
Strukturaviy formulalari yuqorida keltirilgan moddalarning nomlari quyidagicha:
— A tuzilmasi: $2$ -metilpropan;
— B tuzilmasi: $3$ -etilgeksan;
— B tuzilmasi: $2,2,4$ - trimetilpentan;
— G tuzilmasi: $2$ -metil$4$-etilgeksan.
Alkanlarning fizik va kimyoviy xossalari
Jismoniy xususiyatlar. Metanning gomologik qatorining dastlabki to'rtta vakili gazlardir. Ulardan eng oddiyi metan, rangsiz, ta'msiz va hidsiz gazdir (gazning hidi, uni sezganingizdan so'ng, siz $104 $ deb atashingiz kerak, merkaptanlarning hidi bilan aniqlanadi - metanga maxsus qo'shilgan oltingugurt saqlovchi birikmalar. maishiy va sanoat gaz moslamalari , shunda ularning yonida joylashgan odamlar hid orqali sizib chiqayotganini aniqlashlari mumkin).
$S_5N_(12)$ dan $S_(15)N_(32)$ gacha tarkibidagi uglevodorodlar suyuqlikdir; og'irroq uglevodorodlar qattiq moddalardir.
Alkanlarning qaynash va erish nuqtalari uglerod zanjiri uzunligi ortishi bilan asta-sekin ortadi. Barcha uglevodorodlar suvda yomon eriydi, suyuq uglevodorodlar keng tarqalgan organik erituvchilardir.
Kimyoviy xossalari.
1. Almashtirish reaksiyalari. Alkanlar uchun eng xarakterli reaktsiyalar erkin radikallarni almashtirish reaktsiyalari bo'lib, ular davomida vodorod atomi galogen atomi yoki biron bir guruh bilan almashtiriladi.
Eng xarakterli reaksiyalar tenglamalarini keltiramiz.
Galogenlash:
$CH_4+Cl_2→CH_3Cl+HCl$.
Haddan tashqari halogen bo'lsa, xlorlash barcha vodorod atomlarini xlor bilan to'liq almashtirishgacha davom etishi mumkin:
$CH_3Cl+Cl_2→HCl+(CH_2Cl_2)↙(\text"diklorometan (metilenxlorid)")$,
$CH_2Cl_2+Cl_2→HCl+(CHSl_3)↙(\text"triklorometan(xloroform)")$,
$CHCl_3+Cl_2→HCl+(CCl_4)↙(\text"uglerod tetraxlorid(uglerod tetraxlorid)")$.
Hosil boʻlgan moddalar organik sintezlarda erituvchi va boshlangʻich material sifatida keng qoʻllaniladi.
2. Dehidrogenatsiya (vodorodni yo'q qilish). Alkanlarni katalizator ($Pt, Ni, Al_2O_3, Cr_2O_3$) orqali yuqori haroratda ($400-600°C$) oʻtkazganda vodorod molekulasi ajralib chiqadi va alken hosil boʻladi:
$CH_3—CH_3→CH_2=CH_2+H_2$
3. Uglerod zanjirining buzilishi bilan kechadigan reaksiyalar. Barcha to'yingan uglevodorodlar yonmoqdalar karbonat angidrid va suv hosil bo'lishi bilan. Muayyan nisbatlarda havo bilan aralashtirilgan gazsimon uglevodorodlar portlashi mumkin. To'yingan uglevodorodlarning yonishi erkin radikal ekzotermik reaktsiya bo'lib, u alkanlarni yoqilg'i sifatida ishlatishda juda muhimdir:
$SN_4+2O_2→SO_2+2N_2O+880 kJ.$
Umuman olganda, alkanlarning yonish reaktsiyasini quyidagicha yozish mumkin:
$C_(n)H_(2n+2)+((3n+1)/(2))O_2→nCO_2+(n+1)H_2O$
Uglevodorodlarning termik bo‘linishi:
$C_(n)H_(2n+2)(→)↖(400-500°C)C_(n-k)H_(2(n-k)+2)+C_(k)H_(2k)$
Jarayon erkin radikal mexanizm orqali sodir bo'ladi. Haroratning oshishi uglerod-uglerod aloqasining gomolitik ajralishiga va erkin radikallarning paydo bo'lishiga olib keladi:
$R—CH_2CH_2:CH_2—R→R—CH_2CH_2·+·CH_2—R$.
Bu radikallar bir-biri bilan oʻzaro taʼsirlashib, vodorod atomini almashtirib, alkan molekulasi va alken molekulasini hosil qiladi:
$R—CH_2CH_2·+·CH_2—R→R—CH=CH_2+CH_3—R$.
Uglevodorod krekingining sanoat jarayoni asosida termal parchalanish reaksiyalari yotadi. Bu jarayon neftni qayta ishlashning eng muhim bosqichidir.
Metan $1000°C$ haroratgacha qizdirilganda metan pirolizi boshlanadi - oddiy moddalarga parchalanadi:
$CH_4(→)↖(1000°C)C+2H_2$
$1500°C$ haroratgacha qizdirilganda asetilen hosil boʻlishi mumkin:
$2CH_4(→)↖(1500°C)CH=CH+3H_2$
4. Izomerizatsiya. Chiziqli uglevodorodlar izomerizatsiya katalizatori (alyuminiy xlorid) bilan qizdirilganda, tarvaqaylab ketgan uglerod skeleti bo'lgan moddalar hosil bo'ladi:
5. Aromatizatsiya. Zanjirda olti yoki undan ortiq uglerod atomiga ega alkanlar katalizator ishtirokida sikllanadi va benzol va uning hosilalarini hosil qiladi:
Alkanlarning erkin radikal reaksiyaga kirishishining sababi nima? Alkan molekulalaridagi barcha uglerod atomlari $sp^3$ gibridlanish holatidadir. Bu moddalarning molekulalari kovalent qutbsiz $C-C$ (uglerod-uglerod) va zaif qutbli $C-H$ (uglerod-vodorod) aloqalari yordamida qurilgan. Ular elektron zichligi oshgan yoki kamaygan joylarni yoki oson polarizatsiyalanadigan bog'lanishlarni o'z ichiga olmaydi, ya'ni. tashqi omillar (ionlarning elektrostatik maydonlari) ta'sirida elektron zichligi o'zgarishi mumkin bo'lgan bunday bog'lanishlar. Binobarin, alkanlar zaryadlangan zarralar bilan reaksiyaga kirishmaydi, chunki alkan molekulalaridagi aloqalar geterolitik mexanizm bilan uzilmaydi.
Alkenlar
To'yinmaganlarga molekulalaridagi uglerod atomlari o'rtasida bir nechta bog'langan uglevodorodlar kiradi. Cheksiz alkenlar, alkadienlar (polienlar), alkinlar. Tarkibida halqada qoʻsh bogʻ boʻlgan siklik uglevodorodlar (sikloalkenlar), shuningdek, halqada oz sonli uglerod atomlari (uch yoki toʻrt atom) boʻlgan sikloalkanlar ham toʻyinmagan xarakterga ega. To'yinmaganlik xususiyati bu moddalarning to'yingan yoki to'yingan uglevodorodlar - alkanlar hosil bo'lishi bilan, birinchi navbatda, vodorodni qo'shish reaktsiyalariga kirishi bilan bog'liq.
Alkenlar molekulada bitta bog'lardan tashqari, uglerod atomlari orasidagi bitta qo'sh bog'ni o'z ichiga olgan va $C_(n)H_(2n)$ umumiy formulasiga mos keladigan asiklik uglevodorodlardir.
Uning ikkinchi nomi olefinlar- alkenlar to'yinmagan yog 'kislotalari (oleik, linoleik) bilan o'xshashlik yo'li bilan olingan, ularning qoldiqlari suyuq yog'lar - yog'lar (lot. oleum- moy).
Etenning gomologik qatori
Tarmoqlanmagan alkenlar etenning (etilen) gomologik qatorini hosil qiladi:
$S_2N_4$ - eten, $S_3N_6$ - propen, $S_4N_8$ - buten, $S_5N_(10)$ - penten, $S_6N_(12)$ - geksen va boshqalar.
Izomeriya va nomenklatura
Alkenlar ham alkanlar kabi tuzilish izomeriyasi bilan ajralib turadi. Strukturaviy izomerlar uglerod skeletining tuzilishida bir-biridan farq qiladi. Strukturaviy izomerlar bilan tavsiflangan eng oddiy alken butendir:
Strukturaviy izomeriyaning alohida turi qo'sh bog'lanish pozitsiyasining izomeriyasidir:
$CH_3—(CH_2)↙(buten-1)—CH=CH_2$ $CH_3—(CH=CH)↙(buten-2)—CH_3$
Yagona uglerod-uglerod aloqasi atrofida uglerod atomlarining deyarli erkin aylanishi mumkin, shuning uchun alkan molekulalari turli xil shakllarga ega bo'lishi mumkin. Qo'sh bog' atrofida aylanish mumkin emas, bu alkenlarda izomeriyaning boshqa turi - geometrik yoki cis-trans izomeriyaning paydo bo'lishiga olib keladi.
Cis- izomerlari bilan farqlanadi trans - izomerlarni molekulyar fragmentlarning (bu holda metil guruhlari) $p$ bog‘lanish tekisligiga nisbatan fazoda joylashishi va demak, ularning xossalari bo‘yicha.
Alkenlar sikloalkanlarga izomerdir (sinflararo izomeriya), masalan:
Alkenlar uchun IUPAC nomenklaturasi alkanlarnikiga o'xshaydi.
1. Asosiy sxemani tanlash.
Uglevodorodni nomlash asosiy zanjirni - molekuladagi uglerod atomlarining eng uzun zanjirini aniqlashdan boshlanadi. Alkenlar bo'lsa, asosiy zanjirda qo'sh bog' bo'lishi kerak.
2. Asosiy zanjir atomlarini raqamlash.
Asosiy zanjirning atomlarini raqamlash qo'sh bog'lanish eng yaqin bo'lgan uchidan boshlanadi. Masalan, to'g'ri ulanish nomi:
Kutilganidek, $2$-metilheksen-$4$ emas, balki $5$-metilheksen-$2$.
Agar qo'sh bog'lanishning pozitsiyasi zanjirdagi atomlarning raqamlanishining boshlanishini aniqlay olmasa, u to'yingan uglevodorodlar kabi o'rinbosarlarning pozitsiyasi bilan aniqlanadi.
3. Ismning shakllanishi.
Alkenlarning nomlari ham alkanlarning nomlari kabi shakllanadi. Ismning oxirida qo'sh bog'lanish boshlanadigan uglerod atomining raqamini va birikmaning alkenlar sinfiga tegishli ekanligini ko'rsatadigan qo'shimchani ko'rsating - -en.
Masalan:
Alkenlarning fizik va kimyoviy xossalari
Jismoniy xususiyatlar. Alkenlarning gomologik qatorining dastlabki uchta vakili gazlardir; $S_5N_(10)$ - $S_(16)N_(32)$ tarkibidagi moddalar - suyuqliklar; Yuqori alkenlar qattiq moddalardir.
Aralashmalarning molekulyar og'irligi oshishi bilan qaynash va erish nuqtalari tabiiy ravishda ortadi.
Kimyoviy xossalari.
Qo'shilish reaktsiyalari. Eslatib o'tamiz, to'yinmagan uglevodorodlar - alkenlar vakillarining o'ziga xos xususiyati qo'shilish reaktsiyalariga kirish qobiliyatidir. Ushbu reaktsiyalarning aksariyati mexanizmga muvofiq davom etadi
1. Alkenlarning gidrogenlanishi. Alkenlar gidrogenlash katalizatorlari, metallar - platina, palladiy, nikel ishtirokida vodorod qo'shishga qodir:
$CH_3—CH_2—CH=CH_2+H_2(→)↖(Pt)CH_3—CH_2—CH_2—CH_3$.
Bu reaktsiya atmosfera va ko'tarilgan bosimda sodir bo'ladi va yuqori haroratni talab qilmaydi, chunki ekzotermikdir. Harorat ko'tarilganda, xuddi shu katalizatorlar teskari reaktsiyaga olib kelishi mumkin - dehidrogenatsiya.
2. Galogenlash (galogenlarni qo'shish). Alkenning bromli suv yoki bromning organik erituvchidagi eritmasi ($CCl_4$) bilan oʻzaro taʼsiri alkenga halogen molekulasi qoʻshilishi va digalogen alkanlarning hosil boʻlishi natijasida bu eritmalarning tez rangsizlanishiga olib keladi:
$CH_2=CH_2+Br_2→CH_2Br—CH_2Br$.
3.
$CH_3-(CH)↙(propen)=CH_2+HBr→CH_3-(CHBr)↙(2-bromopropen)-CH_3$
Bu reaktsiya bo'ysunadi Markovnikov qoidasi:
Alkenga vodorod halidi qo'shilsa, vodorod ko'proq vodorodlangan uglerod atomiga qo'shiladi, ya'ni. vodorod atomlari ko'p bo'lgan atomga, galogen esa kamroq vodorodlanganga.
Alkenlarning hidratsiyasi spirtlar hosil bo'lishiga olib keladi. Masalan, etenga suv qo'shilishi etil spirtini ishlab chiqarishning sanoat usullaridan biri hisoblanadi:
$(CH_2)↙(eten)=CH_2+H_2O(→)↖(t,H_3PO_4)CH_3-(CH_2OH)↙(etanol)$
E'tibor bering, birlamchi spirt (birlamchi uglerodda gidrokso guruhi bilan) faqat eten gidratlanganda hosil bo'ladi. Propen yoki boshqa alkenlar gidratlanganda ikkilamchi spirtlar hosil bo'ladi.
Bu reaktsiya ham Markovnikov qoidasiga muvofiq davom etadi - vodorod kationi ko'proq vodorodlangan uglerod atomiga, gidroksoguruh esa kamroq vodorodlangan atomga biriktiriladi.
5. Polimerizatsiya. Qo'shishning alohida holati alkenlarning polimerizatsiya reaktsiyasidir:
$nCH_2(=)↙(eten)CH_2(→)↖(UV nuri, R)(...(-CH_2-CH_2-)↙(polietilen)...)_n$
Ushbu qo'shilish reaktsiyasi erkin radikal mexanizm orqali sodir bo'ladi.
6. Oksidlanish reaktsiyasi.
Har qanday organik birikmalar singari, alkenlar ham kislorodda yonib $SO_2$ va $N_2O$ hosil qiladi:
$SN_2=SN_2+3O_2→2SO_2+2N_2O$.
Umuman:
$C_(n)H_(2n)+(3n)/(2)O_2→nCO_2+nH_2O$
Eritmalarda oksidlanishga chidamli alkanlardan farqli ravishda alkenlar kaliy permanganat eritmalari bilan oson oksidlanadi. Neytral yoki gidroksidi eritmalarda alkenlar diollarga (dihidrik spirtlar) oksidlanadi va oksidlanishdan oldin qo'sh aloqa mavjud bo'lgan atomlarga gidroksil guruhlari qo'shiladi:
Alkadienlar (dien uglevodorodlari)
Alkadienlar molekulada bitta bog'lardan tashqari, uglerod atomlari orasidagi ikkita qo'sh bog'lanishni o'z ichiga olgan va $C_(n)H_(2n-2)$ umumiy formulasiga mos keladigan asiklik uglevodorodlardir.
Qo'sh bog'larning nisbiy joylashishiga qarab, dienlarning uch turi ajratiladi:
- alkadienlar bilan jamlangan qo'sh bog'lanishlarni tartibga solish:
- alkadienlar bilan konjugatsiyalangan ikki tomonlama aloqalar;
$CH_2=CH—CH=CH_2$;
- alkadienlar bilan izolyatsiya qilingan ikki tomonlama aloqalar
$CH_2=CH—CH_2—CH=CH_2$.
Ushbu uch turdagi alkadienlar tuzilishi va xossalari bo'yicha bir-biridan sezilarli darajada farq qiladi. Toʻplangan bogʻlarga ega alkadienlardagi markaziy uglerod atomi (ikki qoʻsh bogʻ hosil qiluvchi atom) $sp$-gibridlanish holatida boʻladi. U bir to g ri chiziqda yotgan va qarama-qarshi yo nalishga yo naltirilgan ikkita $s$-bog lanishni va perpendikulyar tekislikda yotgan ikkita $p$-bog ni hosil qiladi. $p$-bog'lar har bir uglerod atomining gibridlanmagan p-orbitallari hisobiga hosil bo'ladi. Izolyatsiya qilingan qo'sh bog'li alkadienlarning xossalari juda o'ziga xosdir, chunki konjugat $p$-bog'lar bir-biriga sezilarli ta'sir ko'rsatadi.
Konjugatsiyalangan $p$-bog'larni hosil qiluvchi p-orbitallar amalda yagona tizimni tashkil qiladi (u $p$-tizim deb ataladi), chunki qo'shni $p$-bog'larning p-orbitallari qisman ustma-ust tushadi.
Izomeriya va nomenklatura
Alkadienlar ham strukturaviy izomeriya, ham sis-, trans-izomeriya bilan tavsiflanadi.
Strukturaviy izomeriya.
— uglerod skeleti izomeriyasi:
— Ko'p bog'lanish pozitsiyasining izomeriyasi:
$(CH_2=CH—CH=CH_2)↙(butadien-1,3)$ $(CH_2=C=CH—CH_3)↙(butadien-1,2)$
Cis-, trans- izomeriya (fazoviy va geometrik)
Masalan:
Alkadienlar alkinlar va sikloalkenlar sinflarining izomer birikmalaridir.
Alkadien nomini hosil qilishda qo'sh bog'lanish raqamlari ko'rsatiladi. Asosiy zanjirda ikkita ko'p bog'lanish bo'lishi kerak.
Masalan:
Alkadienlarning fizik va kimyoviy xossalari
Jismoniy xususiyatlar.
Oddiy sharoitda propandien-1,2, butadien-1,3 gazlar, 2-metilbutadien-1,3 uchuvchi suyuqlikdir. Izolyatsiya qilingan qoʻsh bogʻli alkadienlar (ulardan eng oddiyi pentadien-1,4) suyuqlikdir. Yuqori dienlar qattiq moddalardir.
Kimyoviy xossalari.
Izolyatsiya qilingan qoʻsh bogʻli alkadienlarning kimyoviy xossalari alkenlarning xossalaridan unchalik farq qilmaydi. Konjugatsiyalangan bog'langan alkadienlar o'ziga xos xususiyatlarga ega.
1. Qo'shilish reaktsiyalari. Alkadienlar vodorod, galogenlar va vodorod galogenidlarini qo'shishga qodir.
Alkadienlarni konjugatsiyalangan bog'lanishlarga qo'shishning o'ziga xos xususiyati 1 va 2 pozitsiyalarda ham, 1 va 4 pozitsiyalarda ham molekulalarni qo'shish qobiliyatidir.
Mahsulotlarning nisbati mos keladigan reaktsiyalarni o'tkazish shartlari va usuliga bog'liq.
2.Polimerlanish reaktsiyasi. Dienlarning eng muhim xususiyati kationlar yoki erkin radikallar ta'sirida polimerlanish qobiliyatidir. Ushbu birikmalarning polimerizatsiyasi sintetik kauchuklarning asosidir:
$nCH_2=(CH—CH=CH_2)↙(butadien-1,3)→((... —CH_2—CH=CH—CH_2— ...)_n)↙(\text"sintetik butadien kauchuk")$ .
Konjugatsiyalangan dienlarning polimerizatsiyasi 1,4-qo'shimcha sifatida davom etadi.
Bunday holda, qo'sh bog'lanish birlikda markaziy bo'lib chiqadi va elementar birlik, o'z navbatida, ikkalasini ham qabul qilishi mumkin. cis-, shunday trans - konfiguratsiya
Alkinlar
Alkinlar molekulada bitta bog'lardan tashqari, uglerod atomlari orasidagi bir uchlik bog'ni o'z ichiga olgan va $C_(n)H_(2n-2)$ umumiy formulasiga mos keladigan asiklik uglevodorodlardir.
Etinning gomologik qatori
To'g'ri zanjirli alkinlar etin (atsetilen) ning gomologik qatorini hosil qiladi:
$S_2N_2$ - etin, $S_3N_4$ - propin, $S_4N_6$ - butin, $S_5N_8$ - pentin, $S_6N_(10)$ - geksin va boshqalar.
Izomeriya va nomenklatura
Alkinlar, alkenlar kabi, strukturaviy izomeriya bilan tavsiflanadi: uglerod skeletining izomeriyasi va ko'p bog'lanish pozitsiyasining izomeriyasi. Alkin sinfining ko'p bog'lanish holatining strukturaviy izomerlari bilan tavsiflangan eng oddiy alkin butindir:
$SN_3—(SN_2)↙(butin-1)—S≡SN$ $SN_3—(S≡S)↙(butin-2)—SN_3$
Pentindan boshlab alkinlarda uglerod skeletining izomeriyasi mumkin:
Uch tomonlama bog'lanish uglerod zanjirining chiziqli tuzilishini qabul qilganligi sababli, geometrik ( cis-, trans-) alkinlar uchun izomeriya mumkin emas.
Ushbu sinfdagi uglevodorod molekulalarida uchlik bog'lanishning mavjudligi qo'shimcha orqali aks ettiriladi -in, va uning zanjirdagi holati uglerod atomining soni.
Masalan:
Boshqa sinflarning birikmalari alkinlarga izomerdir. Shunday qilib, $C_6H_(10)$ kimyoviy formulasida geksin (alkin), geksadien (alkadien) va siklogeksen (sikloalken) mavjud:
Alkinlarning fizik va kimyoviy xossalari
Jismoniy xususiyatlar. Alkinlarning, shuningdek alkenlarning qaynash va erish nuqtalari birikmalarning molekulyar og'irligi oshishi bilan tabiiy ravishda ortadi.
Alkinlarning o'ziga xos hidi bor. Ular alkanlar va alkenlarga qaraganda suvda yaxshi eriydi.
Kimyoviy xossalari.
Qo'shilish reaktsiyalari. Alkinlar toʻyinmagan birikmalar boʻlib, qoʻshilish reaksiyalariga kirishadi. Ko'pincha reaktsiyalar elektrofil qo'shilishi.
1. Galogenlash (galogen molekulasini qo'shish). Alkin ikkita halogen molekulasini (xlor, brom) biriktira oladi:
$CH≡CH+Br_2→(CHBr=CHBr)↙(1,2-dibromoetan),$
$CHBr=CHBr+Br_2→(CHBr_2-CHBr_2)↙(1,1,2,2-tetrabrometan)$
2. Gidrogalogenlash (galogen vodorod qo'shilishi). Elektrofil mexanizm orqali sodir bo'ladigan vodorod galoidining qo'shilish reaktsiyasi ham ikki bosqichda sodir bo'ladi va ikkala bosqichda ham Markovnikov qoidasi qondiriladi:
$CH_3-C≡CH+Br→(CH_3-CBr=CH_2)↙(2-bromopropen),$
$CH_3-CBr=CH_2+HBr→(CH_3-CHBr_2-CH_3)↙(2,2-dibromopropan)$
3. Hidratsiya (suv qo'shilishi). Ketonlar va aldegidlarning sanoat sintezi uchun suv qo'shilishi (gidratlanish) reaktsiyasi katta ahamiyatga ega. Kucherovning munosabati:
4. Alkinlarning gidrogenlanishi. Alkinlar vodorodni metall katalizatorlar ($Pt, Pd, Ni$) ishtirokida qo‘shadilar:
$R-C≡C-R+H_2(→)↖(Pt)R-CH=CH-R,$
$R-CH=CH-R+H_2(→)↖(Pt)R-CH_2-CH_2-R$
Uchlik bog'lanish ikkita reaktiv $p$ aloqani o'z ichiga olganligi sababli, alkanlar vodorodni bosqichma-bosqich qo'shadilar:
1) trimerizatsiya.
Etin faollashtirilgan ugleroddan o'tkazilganda mahsulotlar aralashmasi hosil bo'ladi, ulardan biri benzoldir:
2) dimerizatsiya.
Asetilenning trimerizatsiyasidan tashqari, uning dimerizatsiyasi ham mumkin. Bir valentli mis tuzlari ta'sirida vinil asetilen hosil bo'ladi:
$2HC≡CH→(HC≡C-CH=CH_2)↙(\text"buten-1-in-3(vinilatsetilen)")$
Ushbu modda xloropren ishlab chiqarish uchun ishlatiladi:
$HC≡C-CH=CH_2+HCl(→)↖(CaCl)H_2C=(CCl-CH)↙(xloropren)=CH_2$
polimerizatsiya natijasida xloropren kauchuk olinadi:
$nH_2C=CCl-CH=CH_2→(...-H_2C-CCl=CH-CH_2-...)_n$
Alkinlarning oksidlanishi.
Etin (atsetilen) kislorodda yonib, juda katta miqdorda issiqlik chiqaradi:
$2C_2H_2+5O_2→4CO_2+2H_2O+2600kJ$ Kislorod-atsetilen mash’alining ta’siri shu reaksiyaga asoslangan bo‘lib, uning alangasi juda yuqori haroratga ega (3000°C$ dan ortiq), bu esa undan foydalanish imkonini beradi. metallarni kesish va payvandlash.
Havoda asetilen tutunli alanga bilan yonadi, chunki uning molekulasidagi uglerod miqdori etan va eten molekulalariga qaraganda yuqori.
Alkinlar, alkenlar kabi, kaliy permanganatning kislotali eritmalarini rangini o'zgartiradi; Bunday holda, bir nechta aloqa yo'q qilinadi.
Organik kimyoda ion (V.V. Markovnikov qoidasi) va radikal reaksiya mexanizmlari
Organik kimyoda kimyoviy reaksiyalarning turlari
Organik moddalarning reaksiyalarini rasmiy ravishda to'rtta asosiy turga bo'lish mumkin: almashtirish, qo'shish, yo'q qilish (eliminatsiya) va qayta tashkil etish (izomerizatsiya). Ko'rinib turibdiki, organik birikmalarning barcha reaktsiyalarini taklif qilingan tasnifga (masalan, yonish reaktsiyalari) qisqartirish mumkin emas. Biroq, bunday tasnif noorganik kimyo kursidan sizga tanish bo'lgan noorganik moddalar o'rtasida sodir bo'ladigan reaktsiyalar bilan o'xshashlikni o'rnatishga yordam beradi.
Odatda, reaksiyada ishtirok etuvchi asosiy organik birikma substrat deb ataladi va reaksiyaning boshqa komponenti shartli ravishda reaktiv deb hisoblanadi.
Almashtirish reaksiyalari
Dastlabki molekulada (substratda) bir atom yoki atomlar guruhining boshqa atomlar yoki atomlar guruhi bilan almashinishiga olib keladigan reaksiyalar almashtirish reaksiyalari deyiladi.
O'zgartirish reaktsiyalari alkanlar, sikloalkanlar yoki arenlar kabi to'yingan va aromatik birikmalarni o'z ichiga oladi.
Keling, bunday reaktsiyalarga misollar keltiraylik.
Yorug'lik ta'sirida metan molekulasidagi vodorod atomlari halogen atomlari bilan almashtirilishi mumkin, masalan, xlor atomlari:
$CH_4+Cl_2→CH_3Cl+HCl$
Vodorodni galogen bilan almashtirishning yana bir misoli benzolning bromobenzolga aylanishidir:
Ushbu reaksiya tenglamasini boshqacha yozish mumkin:
Belgilanishning bu shaklida reagentlar, katalizator va reaksiya sharoitlari strelka tepasida, noorganik reaksiya mahsulotlari esa uning ostida yoziladi.
Qo'shilish reaktsiyalari
Reaksiyaga kirishuvchi moddalarning ikki yoki undan ortiq molekulalari bittaga birikadigan reaksiyalar qo‘shilish reaksiyalari deyiladi.
Alkenlar yoki alkinlar kabi to'yinmagan birikmalar qo'shilish reaktsiyalariga uchraydi.
Qaysi molekula reagent vazifasini bajarishiga qarab gidrogenlanish (yoki qaytarilish), galogenlash, gidrogalogenlash, gidratlanish va boshqa qo‘shilish reaksiyalari farqlanadi. Ularning har biri ma'lum shartlarni talab qiladi.
1. Gidrogenatsiya— vodorod molekulasining koʻp bogʻlanish orqali qoʻshilishi reaksiyasi:
$CH_3(-CH=)↙(\matn"propen")CH_2+H_2(→)↖(Pt)CH_3(-CH_2-)↙(\matn"propan")-CH_3$
2.Gidrogalogenlash- galogen vodorod qo'shilish reaktsiyasi (gidroklorlash):
$(CH_2=)↙(\text"eten")CH_2+HCl→CH_3(-CH_2-)↙(\text"xloroetan")-Cl$
3.Galogenlash- halogen qo'shilish reaktsiyasi:
$(CH_2=)↙(\text"eten")CH_2+Cl_2→(CH_2Cl-CH_2Cl)↙(\text"1,2-dikloroetan")$
4. Polimerizatsiya- kichik molekulyar og'irlikdagi moddaning molekulalari bir-biri bilan qo'shilib, juda yuqori molekulyar og'irlikdagi moddaning molekulalarini hosil qiladigan qo'shilish reaktsiyasining maxsus turi - makromolekulalar.
Polimerlanish reaktsiyalari - past molekulyar og'irlikdagi moddaning (monomer) ko'plab molekulalarini polimerning yirik molekulalariga (makromolekulyarlariga) birlashtirish jarayonlari.
Polimerlanish reaksiyasiga ultrabinafsha nurlanish ta'sirida etilendan (eten) polietilen olish va radikal polimerlanish inisiatori $R:$ misol bo'la oladi.
$(nCH_2=)↙(\text"eten")CH_2(→)↖(\text"UV nur, R")((...-CH_2-CH_2-...)_n)↙(\text" polietilen ")$
Organik birikmalar uchun eng xarakterli kovalent bog'lanish atom orbitallari bir-birining ustiga chiqishi va umumiy elektron juftlari hosil bo'lishi natijasida hosil bo'ladi. Buning natijasida ikkita atom uchun umumiy orbital hosil bo'lib, unda umumiy elektron jufti joylashgan. Bog'lanish buzilganda, bu umumiy elektronlarning taqdiri boshqacha bo'lishi mumkin.
Organik kimyoda reaktiv zarrachalar turlari
Bir atomga tegishli bo'lgan juftlashtirilmagan elektronga ega bo'lgan orbital boshqa atomning orbitali bilan qoplanishi mumkin, unda juftlashtirilmagan elektron ham mavjud. Bunday holda, bo'ylab kovalent bog'lanish hosil bo'ladi almashinuv mexanizmi:
$H + H→H:H,$ yoki $H-H$
Ayirboshlash mexanizmi Kovalent bog'lanishning hosil bo'lishi, agar turli atomlarga tegishli bo'lmagan elektronlardan umumiy elektron juft hosil bo'lsa, amalga oshiriladi.
Almashinuv mexanizmi orqali kovalent bog'lanish hosil bo'lishiga qarama-qarshi jarayon bog'lanishning parchalanishi bo'lib, bunda har bir atomga bittadan elektron yo'qoladi. Natijada, juftlashtirilmagan elektronlarga ega bo'lgan ikkita zaryadsiz zarracha hosil bo'ladi:
Bunday zarralar deyiladi erkin radikallar.
Erkin radikallar- juftlanmagan elektronlarga ega bo'lgan atomlar yoki atomlar guruhlari.
Erkin radikallar ta'sirida va ishtirokida sodir bo'ladigan reaksiyalar erkin radikal reaktsiyalar deyiladi.
Noorganik kimyo kursida bular vodorodning kislorod, galogenlar bilan reaksiyalari va yonish reaksiyalaridir. E'tibor bering, ushbu turdagi reaktsiyalar yuqori tezlik va katta miqdorda issiqlik chiqishi bilan tavsiflanadi.
Kovalent bog'lanish donor-akseptor mexanizmi orqali ham hosil bo'lishi mumkin. Yakka elektron juft bo'lgan atomning (yoki anionning) orbitallaridan biri band bo'lmagan orbitalga ega bo'lgan boshqa atomning (yoki kationning) band bo'lmagan orbitali bilan ustma-ust tushadi va kovalent bog'lanish hosil bo'ladi, masalan:
$H^(+)+(:O-H^(-))↙(\text"qabul qiluvchi")→(H-O-H)↙(\text"donor")$
Kovalent bog'lanishning uzilishi natijasida musbat va manfiy zaryadlangan turlar hosil bo'ladi; chunki bu holda umumiy elektron juftlikdagi ikkala elektron ham atomlardan birida qoladi, ikkinchi atom to'ldirilmagan orbitalga ega:
$R:|R=R:^(-)+R^(+)$
Keling, kislotalarning elektrolitik dissotsiatsiyasini ko'rib chiqaylik:
$H:|Cl=H^(+)+Cl^(-)$
Yagona elektron jufti $R:^(-)$ bo'lgan zarracha, ya'ni manfiy zaryadlangan ion musbat zaryadlangan atomlarga yoki hech bo'lmaganda qisman yoki samarali musbat zaryad bo'lgan atomlarga tortilishini osongina taxmin qilish mumkin. Yagona juft elektronli zarralar deyiladi nukleofil moddalar (yadro- yadro, atomning musbat zaryadlangan qismi), ya'ni yadroning "do'stlari", musbat zaryad.
Nukleofillar ($Nu$)- samarali musbat zaryadga ega bo'lgan molekulalarning qismlari bilan o'zaro ta'sir qiluvchi yolg'iz elektron juftiga ega bo'lgan anionlar yoki molekulalar.
Nukleofillarga misollar: $Cl^(-)$ (xlorid ioni), $OH^(-)$ (gidroksid anioni), $CH_3O^(-)$ (metoksid anioni), $CH_3COO^(-)$ (atsetat anioni) ).
To'ldirilmagan orbitalga ega bo'lgan zarralar, aksincha, uni to'ldirishga moyil bo'ladi va shuning uchun molekulalarning elektron zichligi oshgan, manfiy zaryadli va yolg'iz elektron juftiga ega bo'lgan qismlariga tortiladi. Ular elektrofillar, elektronning "do'stlari", manfiy zaryad yoki elektron zichligi oshgan zarralardir.
Elektrofillar- to'ldirilmagan elektron orbitalga ega bo'lgan kationlar yoki molekulalar, uni elektronlar bilan to'ldirishga intiladi, chunki bu atomning yanada qulay elektron konfiguratsiyasiga olib keladi.
Elektrofillarga misollar: $NO_2$ (nitroguruhi), -$COOH$ (karboksil), -$CN$ (nitril guruhi), -$SON$ (aldegid guruhi).
To'ldirilmagan orbitali bo'lgan har bir zarracha elektrofil emas. Masalan, gidroksidi metall kationlari inert gazlar konfiguratsiyasiga ega va elektron olishga moyil emas, chunki ular past elektronga yaqinlikka ega. Bundan xulosa qilishimiz mumkinki, to'ldirilmagan orbital mavjudligiga qaramay, bunday zarralar elektrofil bo'lmaydi.
Asosiy reaktsiya mexanizmlari
Biz reaksiyaga kirishuvchi turlarning uchta asosiy turini aniqladik - erkin radikallar, elektrofillar, nukleofillar va uchta mos keladigan reaksiya mexanizmlari:
- erkin radikal;
- elektrofil;
- nukleofil.
Reaksiyalarni reaksiyaga kirishuvchi zarrachalar turiga ko‘ra tasniflashdan tashqari, organik kimyoda molekulalarning tarkibini o‘zgartirish tamoyiliga asoslangan to‘rt turdagi reaksiyalar mavjud: qo‘shilish, almashtirish, ajralish yoki yo‘q qilish (lot. bartaraf etish- olib tashlash, ajratish) va qayta tartibga solish. Qo'shish va almashtirish har uch turdagi reaktiv turlarning ta'siri ostida sodir bo'lishi mumkinligi sababli, bir nechta asosiy reaktsiya mexanizmlarini ajratib ko'rsatish mumkin.
1.Erkin radikallarni almashtirish:
$(CH_4)↙(\text"metan")+Br_2(→)↖(\text"UV nur")(CH_3Br)↙(\text"bromometan")+HBr$
2. Erkin radikal qo'shilishi:
$nCH_2=CH_2(→)↖(\text"UV nuri,R")(...-CH_2-CH_2-...)_n$
3. Elektrofil almashtirish:
4. Elektrofil ulanish:
$CH_3-(CH=)↙(\matn"propen")CH_2+HBr(→)↖(\matn"eritma")(CH_3-CHBr-CH_3)↙(\matn"2-bromopropan")$
$CH_3(-C≡)↙(\text"propin")CH+Cl_2(→)↖(\text"eritma")(CH_3-CCl=CHCl)↙(\text"1,2-dikloropropen")$
5. Nukleofil qo'shilish:
Bundan tashqari, nukleofil zarrachalar - asoslar ta'sirida yuzaga keladigan yo'q qilish reaktsiyalarini ko'rib chiqamiz.
6. Yo'q qilish:
$SH_3-CHBr-CH_3+NaOH(→)↖(\matn"spirtli eritma")CH_3-CH=CH_2+NaBr+H_2O$
V.V. Markovnikov qoidasi
Alkenlarning (to'yinmagan uglevodorodlar) o'ziga xos xususiyati ularning qo'shilish reaktsiyalarini o'tkazish qobiliyatidir. Ushbu reaktsiyalarning aksariyati mexanizmga muvofiq davom etadi elektrofil qo'shilishi.
Gidrogalogenlash (vodorod galogenini qo'shish):
$SH_3(-CH-)↙(\text"propen")CH_2+HBr→CH_3(-CHBr-CH_3)↙(\text"2-bromopropan")$
Bu reaktsiya bo'ysunadi V.V.Markovnikov qoidasi: Alkenga vodorod halidi qo'shilsa, vodorod ko'proq vodorodlangan uglerod atomiga qo'shiladi, ya'ni. vodorod atomlari ko'p bo'lgan atomga, galogen esa kamroq vodorodlanganga.
ALKENLAR
Molekulasida oddiy uglerod-uglerod va uglerod-vodorod s-bog'lardan tashqari uglerod-uglerod p-bog'lari mavjud bo'lgan uglevodorodlar deyiladi. cheksiz. p bog'ining hosil bo'lishi rasmiy ravishda molekula tomonidan ikkita vodorod atomining yo'qolishiga teng bo'lganligi sababli, to'yinmagan uglevodorodlar tarkibida 2p cheklovchilarga qaraganda kamroq vodorod atomlari bor, bu erda P - p obligatsiyalar soni:
A'zolari bir-biridan (2H) n ga farq qiladigan qator deyiladi izologik qator. Shunday qilib, yuqoridagi sxemada izologlar geksanlar, geksenlar, geksadienlar, geksinlar, geksatrienlar va boshqalar.
Tarkibida bitta p bog (yaʼni qoʻsh bogʻ) boʻlgan uglevodorodlar deyiladi alkenlar (olefinlar) yoki seriyaning birinchi a'zosiga ko'ra - etilen, etilen uglevodorodlari. Ularning gomologik qatorlarining umumiy formulasi C p H 2l.
1. Nomenklatura
IUPAC qoidalariga ko'ra, alkenlarning nomlarini qurishda qo'sh bog'lanishni o'z ichiga olgan eng uzun uglerod zanjiriga oxiri bo'lgan tegishli alkan nomi beriladi. -an bilan almashtirildi -en. Ushbu zanjir shunday raqamlanganki, qo'sh bog'lanish hosil bo'lishida ishtirok etgan uglerod atomlari mumkin bo'lgan eng kichik raqamlarni oladi:
Radikallar alkanlardagi kabi nomlanadi va raqamlanadi.
Nisbatan oddiy tuzilishga ega alkenlar uchun oddiyroq nomlarga ruxsat beriladi. Shunday qilib, eng tez-tez uchraydigan alkenlarning ba'zilari qo'shimchani qo'shish orqali nomlanadi -en bir xil uglerod skeletiga ega uglevodorod radikali nomiga:
Alkenlardan hosil bo'lgan uglevodorod radikallari qo'shimchani oladi -enil. Radikaldagi raqamlash erkin valentlikka ega bo'lgan uglerod atomidan boshlanadi. Biroq, eng oddiy alkenil radikallari uchun tizimli nomlar o'rniga, ahamiyatsizlarini ishlatishga ruxsat beriladi:
To'yinmagan uglerod atomlari bilan to'g'ridan-to'g'ri bog'langan vodorod atomlari ko'pincha qo'sh bog'lanish hosil qiladi vinil vodorod atomlari,
2. Izomeriya
Alkenlar qatorida uglerod skeletining izomeriyasidan tashqari qoʻsh bogʻlanish holatining izomeriyasi ham namoyon boʻladi. Umuman olganda, bu turdagi izomeriya o'rnini bosuvchi joy (funktsiya) izomeriyasi- molekulada har qanday funktsional guruhlar mavjud bo'lgan barcha hollarda kuzatiladi. C4H10 alkan uchun ikkita strukturaviy izomer bo'lishi mumkin:
C4H8 alken (buten) uchun uchta izomer bo'lishi mumkin:
Buten-1 va buten-2 funktsiya pozitsiyasining izomerlaridir (bu holda uning roli qo'sh bog' bilan o'ynaydi).
Fazoviy izomerlar o'rinbosarlarning bir-biriga nisbatan fazoda joylashishi bilan farqlanadi va ular deyiladi. cis izomerlari, agar o'rinbosarlar qo'sh bog'ning bir tomonida joylashgan bo'lsa va trans izomerlari, qarama-qarshi tomonlarda bo'lsa:
3. Qo`sh bog`lanishning tuzilishi
C=C qo‘sh bog‘lanishda molekulaning parchalanish energiyasi 611 kJ/mol; C-C s bog'ning energiyasi 339 kJ/mol bo'lgani uchun p bog'lanishning uzilish energiyasi atigi 611-339 = 272 kJ/mol. p -elektronlar s -elektronlarga qaraganda ancha engilroq va, masalan, qutblanish erituvchilar yoki har qanday hujum qiluvchi reagentlar ta'siriga sezgir. Bu s- va p-elektronlarning elektron bulutining taqsimlanish simmetriyasidagi farq bilan izohlanadi. P-orbitallarning maksimal qoplanishi va shuning uchun molekulaning minimal erkin energiyasi faqat vinil bo'lagining tekis tuzilishi va 0,134 nm ga teng qisqartirilgan C-C masofasi bilan amalga oshiriladi, ya'ni. bitta bog' bilan bog'langan uglerod atomlari orasidagi masofadan sezilarli darajada kichikroq (0,154 nm). Molekulaning "yarmlari" er-xotin bog'lanish o'qi bo'ylab bir-biriga nisbatan aylanganda, orbital qoplama darajasi kamayadi, bu energiya sarfi bilan bog'liq. Buning oqibati er-xotin bog'lanish o'qi bo'ylab erkin aylanishning yo'qligi va uglerod atomlarida tegishli almashtirish bilan geometrik izomerlarning mavjudligi.
1. Alkenlarning oksidlanishi.
1.1 Yonish.
Haddan tashqari havo yoki kislorodda barcha alkenlar karbonat angidrid va suvga yonadi:
CH 3 - CH = CH 2 + 4,5 O 2 3 CO 2 + 3 H 2 O
Alkenlarning yonishi ichki yonuv dvigatellarida ishlatilmaydi, chunki benzinni saqlash paytida ular qatronga aylanadi va qatronlar yonilg'i uskunasini (injektor) yopib qo'yadi.
Kimyoviy korxonalarda tashish va saqlash vaqtida alkenlarning yonish imkoniyatini hisobga olish kerak.
1.2 Kumush ishtirokida alkenlarni atmosfera kislorodining hisoblangan miqdori bilan oksidlanishi.
Epoksi aralashmalari turli maqsadlar uchun yopishtiruvchi moddalarni yaratish uchun ishlatiladi.
1.3 Alkenlarni kaliy permanganatning suvdagi bir foizli eritmasi bilan oksidlanishi - E.E.Vagnerning alkenlarga sifatli reaksiyasi.
Reaksiya birinchi marta E.E. Vagner 1886 yilda Rossiya fizika-kimyo jamiyati jurnalida. Alkenlar yoki boshqa to'yinmagan birikmalarning oksidlanishi xona haroratida sodir bo'ladi va permanganat ionining binafsha rangining yo'qolishi va marganets dioksidining jigarrang cho'kmasi hosil bo'lishi bilan birga keladi.Alkenning tuzilishidan qat'i nazar (lekin alkadien emas, balki misol), Vagner reaktsiyasidagi koeffitsientlar doimo bir xil (324-322). Quyida o'ziga xos alkenlarning oksidlanishiga misollar keltirilgan va ion va molekulyar shaklda yarim reaksiyalar va umumiy ORR ko'rsatilgan:
:
Vagner reaktsiyasida ko'rinib turibdiki, yakuniy organik mahsulotlar ikki atomli spirtlardir. Ular glikollar deb ham ataladi. Masalan, 1,2-etandiol etilen glikol deb ataladi.
1.4 Alkenlarni kislotali muhitda suyuq fazada kuchli oksidlovchi moddalar bilan oksidlanishi.
Alkenlarning tuzilishiga qarab, bu sharoitda oksidlanganda turli xil mahsulotlar, ya'ni CO 2, karboksilik kislotalar va ketonlar olinadi. Turli tuzilishdagi alkenlar uchun oksidlanish sxemasi quyida ko'rsatilgan.
Ushbu sxemadan foydalanishni ko'rsatish uchun sulfat kislotali muhitda 2-metilpentenning kaliy permanganat bilan oksidlanishiga misol keltiriladi. Oksidlanish sxemasiga ko'ra, bu alken uchun yakuniy organik mahsulotlar karboksilik kislota va ketondir:
Ushbu jarayon uchun yarim reaktsiyalar:
Yana bir misol: 2-etilbuten-1 ning sulfat kislotada kaliy bixromat bilan oksidlanishi. Oksidlanish sxemasi qoidalariga muvofiq, bu holda keton va karbonat angidrid olinadi:
Uchinchi misol: oksidlanish cis- Suyultirilgan nitrat kislotada 3,4,5-trimetilgepten-3 natriy vismutat. Oksidlanish sxemasi qoidalariga muvofiq, bu holda ikkita keton olinadi:
1.5 Ozonoliz
Ozonoliz ikki bosqichli jarayon bo'lib, uning birinchi bosqichida alkenga ozon qo'shilib ozonid hosil bo'ladi, ikkinchi bosqichda esa bu ozonid suv ta'sirida vodorod peroksid, aldegidlar va ketonlar hosil bo'lishi bilan yoki asta-sekin parchalanadi, yoki sink oksidi va bir xil aldegidlar va ketonlar hosil bo'lishi bilan sink changi bilan tezda kamayadi.
Quyida 3-metil-ning ozonoliziga misol keltirilgan. cis-gepten-3.
Ozonoliz ikki xil keton hosil qiladi:
Oksidlanish mahsulotlaridan biri sifatida formaldegid (metanal) olinishi mumkin, agar terminal alken reaksiyaga kirsa:
2. Alkenlarning qo`sh bog`ida qo`shilish reaksiyalari.
Alkenlarning qo'sh bog'iga qutbsiz va qutbli molekulalar qo'shilishi mumkin.
Qutbsiz: H 2, Cl 2, Br 2, J 2. Ftor F2 alkenlarga qo'shilmaydi, lekin ularni CF4 va HF ga kuydiradi:
CH 3 - CH = CH - CH 3 + 12 F 2 → 4 CF 4 + 8 HF
2.1 Vodorod qo'shilishi.
Qo'shish faqat katalizator ishtirokida sodir bo'ladi. Ko'pincha palladiy yoki platina sanoatda qo'llaniladi, ular kaltsiylash orqali osongina qayta tiklanadi. Nikel amalda qo'llanilmaydi, chunki an'anaviy kalsinatsiya sharoitida u oksidga aylanadi, uning kamayishi iqtisodiy jihatdan foydali emas.
CH 3 - CH = CH 2 + H 2 CH 3 - CH 2 - CH 3
2.2 Xlor qo'shilishi.
Ikki atomga qoʻsh bogʻlanishda boradi. Alkanlarning dikloro hosilalari olinadi. Reaktsiya suvli eritmada xona haroratida yoki undan past haroratlarda yoki organik erituvchilarda, masalan, uglerod tetraklorid CCl 4 yoki dikloroetan C 2 H 4 Cl 2 da sodir bo'lishi mumkin:
2.3 Brom qo'shilishi.
Bromli suv bilan 0 0 S gacha bo'lgan haroratda ham, bir xil organik erituvchilarda ham xuddi shunday sodir bo'ladi. Ikkinchi holda, reaktsiya - 25 0 S gacha bo'lgan haroratda, ya'ni sovuqda sodir bo'lishi mumkin.
Brom bilan reaktsiya gazsimon va suyuq aralashmalarda alkenlarning mavjudligini sifatli tekshirish hisoblanadi, chunki u to'q sariq brom eritmalarining rangi o'zgarishi bilan birga keladi:
2.4 Yod bilan reaksiyasi.
Reaksiya alkenlardagi kabi qoʻsh bogʻlangan toʻyinmagan yogʻ kislotalarining hosilalari boʻlgan yogʻlarning umumiy toʻyinmaganligini aniqlashda keng qoʻllaniladi:
100 g yog‘ni to‘liq yodlash uchun sarflangan yodning grammdagi massasi yod soni deyiladi. U qanchalik baland bo'lsa, yog 'odamlar uchun shunchalik foydali bo'ladi, chunki organizm gormonlarni faqat ko'p to'yinmagan yog'li kislotalardan sintez qiladi. Yod raqamlariga misollar: palma yog'i - 12, qo'zichoq yog'i - 35, zaytun moyi - 80, soya yog'i - 150, seld yog'i - 200, muhr yog'i - 280
2.5 Qutbli molekulalar bilan reaksiyalar.
H-A tipidagi qutbli molekulalarga quyidagilar kiradi: H-F, H-Cl, H-Br, H-J, H-OH,
H-O-R (spirtli ichimliklar) va karboksilik kislotalar -
Vodorod xlorid va boshqa qutbli molekulalarning qo'shilishi shunga mos ravishda davom etadi, ya'ni qutbli molekuladagi vodorod atomi qo'sh bog'lanishda ko'proq vodorodlangan uglerod atomiga, A qoldig'i esa qo'sh bog'lanishda boshqa atomga biriktiriladi.
Shunday qilib, reaktsiya yomon tanlanadi.
Gidrogenlanishdagi farq ortishi bilan reaksiyada selektivlik kuchayadi. Darhaqiqat, propendagi 1 va 2 atomlarining gidrogenlanishidagi farq bitta vodorod atomini tashkil etadi va xlorning 85% kamroq vodorodlangan uglerod atomiga o'tadi.
2-metilpropenda 1 va 2 atomlari orasidagi gidrogenlanishdagi farq allaqachon ikkita vodorod atomini tashkil etadi va xlorning 98% dan ko'prog'i 2-atomga o'tadi:
HF, HBr, HJ qo'shilishi xuddi shunday davom etadi:
Aks holda, HBr (va faqat HBr, HCl, HF va HI emas) vodorod periks H 2 O 2 ishtirokida qo'shiladi:
Bu reaksiya Karasga ko'ra HBr qo'shilishi deyiladi. Undagi selektivlik vodorod peroksid bo'lmaganda HBr qo'shilishi bilan solishtirganda deyarli teskarisiga o'zgaradi (Markovnikov qoidasiga ko'ra).
500 °C da alkenlarning xlor bilan reaksiyasi juda qiziq.Bunday sharoitda qo'sh bog'da xlor qo'shilishi reaksiyasi teskari bo'ladi, bundan tashqari undagi muvozanat boshlang'ich moddalar tomon kuchli siljiydi. Aksincha, allik holatida, ya'ni qo'sh bog'ning yonida radikal almashtirishning ancha sekinroq, ammo qaytarilmas reaktsiyasi oxirigacha boradi:
Bu reaksiya katta amaliy ahamiyatga ega. Masalan, glitserinning yirik sanoat sintezining bosqichlaridan biri propenni xlorlashdir.
3-xloropropen-1.
Alkenlarga katalitik miqdorda sulfat yoki fosfor kislotalari ishtirokida suv qo'shilsa, spirtlar olinadi. Qo'shilish Markovnikov qoidasiga muvofiq amalga oshiriladi:
Alkenlarga spirt qo'shilsa, efirlar olinadi:
Ushbu izomer efirlarni alkoksi o'rinbosarlari va efirlarni o'z ichiga olgan alkanlar deb atash mumkin. Birinchi holda, uglerod atomlarining eng uzun zanjiri tanlanadi va alkoksi o'rnini bosuvchiga eng yaqin tomonda raqamlanadi. Masalan, translyatsiya uchun I qavs ichidagi raqamlar bilan raqamlangan zanjir. Va tegishli nom ham qavs ichida. Izomer uchun II, aksincha, qavs ichidagi raqamlar kislorod atomi bilan bog'langan uglerod atomidan boshlab zanjirni raqamlaydi. Bu holda nom quyidagicha hosil bo'ladi: birinchi navbatda kislorod atomi bilan bog'liq bo'lgan oddiyroq radikal nomlanadi, keyin murakkabroq va nihoyat "efir" qo'shiladi.
Alkenlarga karboksilik kislotalar qo'shilsa, efirlar olinadi:
Efirlarning nomlari quyidagicha hosil bo'ladi: birinchidan, kislorod bilan bog'liq bo'lgan uglevodorod radikali nomlanadi. Bunday holda, atom raqami 1 kislorod bilan aloqa qiladigan uglerod atomi sifatida qabul qilinadi. Mavjud eng uzun zanjir shu atomdan raqamlangan. Asosiy zanjirga kiritilmagan atomlar guruhlari o'rinbosar hisoblanadi va odatiy qoidalarga muvofiq ro'yxatga olinadi. Keyin "falon kislotaning efiri" qo'shiladi.
