Главная страница Случайная лекция Мы поможем в написании ваших работ! Порталы: БиологияВойнаГеографияИнформатикаИскусствоИсторияКультураЛингвистикаМатематикаМедицинаОхрана трудаПолитикаПравоПсихологияРелигияТехникаФизикаФилософияЭкономика Мы поможем в написании ваших работ! |
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ. Непредельные углеводороды содержат в своей молекуле меньшее чис-ло водородных атомов, чем соответствующие предельные углеводороды с тем же числом углеродных
Непредельные углеводороды содержат в своей молекуле меньшее чис-ло водородных атомов, чем соответствующие предельные углеводороды с тем же числом углеродных атомов, поэтому их и называютн е п р е д е л ь н ы м и. А л к е н а м и называютсяуглеводороды, в молекулах которых между углеродными атомами имеется одна двойная связь. Алкены образуют свой гомологический ряд с общей формулой СnH2n . Простейший представитель этого ряда э т и л е н С2Н4. По названию этого соединения алкены называют также этиленовыми. А л к и н а м и называются углеводороды, в молекулах которых между углеродными атомами имеется одна тройная связь. Алкины образуют свой гомологический ряд с общей формулой СnH2n-2 . Простейший представитель этого ряда а ц е т и л е н С2Н2. По названию это-го соединения алкены называют также ацетиленовыми. В молекуле этилена атомы углерода находятся во втором валент-ном состоянии (sp2- гибридизация).В этом случае из четырех орбиталей атома углерода гибридизованы только три - одна 2s- и две 2p-. Перекрываясь, они образуют обычные σ-связи (одну С-С и две С-Н –связи). Четвертая 2p-орби-таль, будучи негибридизованной, располагается в плоскости, которая перпен-дикулярна плоскости σ-связи. Эта орбиталь, перекрываясь с такой же орби-талью другого углеродного атома, образует качественно новую связь - π-связь. В молекуле этилена имеется пять σ-связей и одна π-связь.Таким образом, двойная связь между атомами углерода в молекулах алкенов является не прос-тым удвоением одинарной связи, а комбинацией одной σ- и одной π- связей. В молекуле ацетилена атомы углерода, образующие тройную связь, нахо-дятся в третьем валентном состоянии (sp-гибридизация). В образовании этой связи принимают участие четыре орбитали – одна 2s- и три 2р-орбитали. Из них гибридизованы только две (2s- и 2p-). Гибридное облако углеродного атома образует σ-связи с другими атомами углерода и водорода. Две негибридизо- ванные орбитали, перекрываясь с аналогичными орбиталями соседнего ато-ма углерода в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, образуют две π-связи. То есть тройная связь – комбинация одной σ- и двух π-связей. Названия этиленовых углеводородов, согласно с и с т е м а т и ч е с к о й номенклатры производят из названий соответствующих алканов с заменой суффикса -ан на -ен. Например: бутан - бутен. Для углеводородов с трой-ной связью суффикс -ан меняется на -ин. Например: бутан - бутин.Полное название вещества производится, согласно некоторым правилам: 1. Находим главную цепь, которая обязательно содержит кратную связь. Нумерация этой цепи начинается с того конца, к которому ближе кратная связь. Цифру, обозначающую положение кратной связи, ставят после названия цепи; 2. Если в цепи есть заместители, то название углеводорода начинается с указания цифрой места расположения заместителя, затем называют этот ради-кал. Если в главной цепи содержится несколько одинаковых радикалов, то их число обозначается греческими числительными- (ди-, три-, тэтра- и т. д.), кото-рые ставят перед названием этих радикалов Кроме того, необходимо учиты-вать, что перечисляются заместители в алфавитном порядке. Например: 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 СН3―С═СН―СН2 ―СН―СН3 ; СН3―С═С―СН―СН3 │ │ │ │ СН3 С2Н5 СН3 СН3 2-метил-5этилгексен-2 2,4-диметилпентин-2.
Если молекула содержит одновременно двойную и тройную связи, то предпоч-тение отдается в нумерации двойной связи: 1 2 3 4 5 СН2═С― СН2 ―С═СН 2-метилпентен-1-ин-4. │ СН3
Согласно р а ц и о н а л ь н о й номенклатуре, этиленовые углеводороды рассматриваются как замещенные этилена или ацетилена. Например:
СН3―С═СН―СН2 ―СН―СН3 ; СН3―С═С―СН―СН3 │ │ │ │ СН3 С2Н5 СН3 СН3
диметилизобутилэтилен диметилизопропилацетилен
Для алкенов и з о м е р и я становится более сложной по сравнению с алканами. Помимо изомерии, связанной со строением углеродного скелета, появляется изомерия зависящая от положения кратной связи в цепи. Первые два члена гомологического ряда (этен и пропен) изомеров не имеют и их строение выражается только одной формулой. Для бутена возможны уже три изомера:
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 СН2═СН―СН2―СН3 ; СН3―СН═СН―СН3 ; СН2═С―СН3 │ СН3 бутен-1 бутен-2 2-метилпропен-1
Для алкенов возможен еще один вид изомерии, характерный только для соединений с двойной связью. Это связано с тем, что наличие двойной связи препятствует свободному вращению атомов или группировок. Отсутствие сво-бодного вращения вокруг двойной связи приводит к возникновению г е о м е -т р и ч е с к и х изомеров (цис- и транс- изомерия). Изомеры, у которых одинаковые заместители расположены по одну сто-рону от двойной связи, называются цис-изомерами, а по разную - транс-изо-мерами: Н Н Н СН3 С═С С═С СН3 СН3 СН3 Н цис-бутен-2 транс-бутен-2 Изомерия ацетиленовых углеводородов определяется двумя факторами: строе-нием углеводородного скелета и положением тройной связи. Химические свойства алкенов и алкинов определяет кратная углерод-углеродная связь. При действии на кратную связь реагентов в первую очередь разрывается та, которая образована π-электронами, как наименее прочная и наиболее реакционноспособная. Это объясняется тем, что образующие ее элек-троны более доступны для атакующего реагента. Освободившиеся электроны в результате разрыва валентности углеродного атома затрачиваются на при-соединение атомов или групп атомов. Таким образом, для непредельных угле-водородов характерны реакции присоединения: 1. Гидрирование (присоединение водорода) в присутствии катализаторов (Pt, Pd, t = 25 ◦С) СН═ СН + Н2 → СН2═ СН2 + Н2 → СН3─ СН3 . этин этен этан
2. Галогенирование (присоединение галогенов) СН3─С═ СН + Br2 → СН3─СBr ═ СНBr + Br2 → СН3─СBr2 ―СНBr2 . пропин 1,2-дибромпропен 1,2-тетрабромпропан
Реакцию с бромной водой применяют для обнаружения непредельных углево-дородов (качественная реакция). С ацетиленом эта реакция протекает с мень-шей скоростью. 3. Гидрогалогенирование (присоединение галогеноводорода) протекает, согласно правилу Марковникова: в случае присоединения к несимметричным алкенам водород присоединяется по месту двойной связи к наиболее гидроге-низированному (связанному с большим числом водородных атомов) атому углерода, а галоген – к менее гидрогенизированному. СН3─С═ СН + НBr → СН3─СBr ═ СН2 + НBr → СН3─НBr2 ―СН3 . пропин 2-бромпропен 2,2-дибромпропан С позиций электронной теории это правило можно объяснить перераспределе-нием электронной плотности внутри молекулы несимметричного углеводорода, которое имеет место за счет различия в электроотрицательности атомов угле-
рода в sp3- и sp2- (sp3- и sp-) состояниях. Происходит сдвиг электронного облака π-связи в сторону крайнего непредельного углеродного атома:
Н ↓ σ+ σ- σ+ σ- Н→С→СН═ СН2 Н ― Br. ↑ Н
4. Гидратация (присоединение воды) алкенов протекает в присутствии катализатора (конц. H2SO4, ZnCl2 и др.), согласно правилу Марковникова: σ+ σ- σ+ σ- H2SO4 СН3─СН═ СН2 + Н ― ОН ――→ СН3─ СНОН― СН3 . пропанол-2 Гидратация алкинов протекает в присутствии катализатора (HgSO4) c образо-ванием соответствующего альдегида: СН ═ СН + НОН → СН3 ―СОН (уксусный альдегид). 5. Кроме того, алкены вступают в реакции алкилирования, изомеризации, полимеризации. 6. Алкины вступают в реакции полимеризации и конденсации с карбо-нильными соединениями. 7. Ацетилен вступает в реакции замещения с металлами (реакции метал-лирования) с образованием а ц е т и л е н и д о в металлов. Это происходит вследствие некоторой подвижности атомов водорода в молекуле ацетилена: σ+ σ- σ- σ+ Н → С═С ← Н.
Такой поляризации достаточно, чтобы атомы водорода в ацетилене заместились на атомы металла в щелочной среде. Например, при действии на ацетиле амми-ачного раствора серебра образуется ацетеленид серебра: СН ═ СН + 2 Ag(NH3) OH → Ag ― С═С ―Ag + 4 NH3 + Н2О. Однако надо помнить, что ацетилен даже более слабая ”кислота”, чем вода (но более сильная, чем аммиак).
8. Окисление протекает довольно легко. Продукты, образованные при этом, зависят в основном, от природы углеводорода и условий проведения реакции. Горение (полное окисление на воздухе) можно выразить уравнением: СН2═ СН2 + 3О2 → 2СО2 + 2Н2О. Неполное окисление алкенов возможно при их взаимодействии с сильными окислителями (KMnO4, HNO3, хромовая смесь). Например, действие водного раствора KMnO4 при нагревании: СН2═ СН2 + 4KMnO4 → 2СО2 + 4КОН + 4MnO2
Или кислого раствора KMnO4: СН2═ СН2 + [О] → Н―СООН, часто кислород из сильного окислителя обозначают [О]. Ацетиленовые углеводороды легко окисляются с полным или частичным разрывом молекулы по тройной связи. 2СН ═ СН + 5О2 → 4СО2 + 2Н2О (горение);
СН3 ─ С ═ СН + 3 O + Н2О → Н─СООН + СН3 ─ СООН. (неполное окисление в нейтральной среде)
Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 240; Нарушение авторских прав Мы поможем в написании ваших работ! |