Алкены

ЛЕКЦИЯ 2 АЛКЕНЫ ПЛАН ЛЕКЦИИ: 1. Гомологический ряд. Номенклатура. Изомерия. 2. Электронное строение. 3. Физические свойства. 4. Методы синтеза. 5. Химические свойства. 6. Представители и применение. ОПРЕДЕЛЕНИЕ Алкены – это непредельные углеводороды с открытой цепью, содержащие одну двойную связь. – ненасыщенные углеводороды – олефины (лат. gas olefiant – маслянистый газ (этилен) – этиленовые углеводороды Общая формула: СnH2n СН2 = СН2 CH2 = CH ― CH3 ГОМОЛОГИЧЕСКИЙ РЯД Формула Название Формула Название С6Н12 гексен С2Н4 этен С7Н14 гептен С3Н6 пропен С8Н18 октен С4Н8 бутен С9Н20 нонен С5Н10 пентен С10Н22 декен НОМЕНКЛАТУРА 1. Тривиальная номенклатура – исторически сложившаяся. этилен, пропилен, бутилен 2. Рациональная номенклатура – как производные родоначальника этилена, путем перечисления радикалов. Производные этилена с двумя заместителями у разных углеродных атомов называются симметричными, а у одного – несимметричными: СН3 СН3 СН3 Н С=С С=С Н Н СН3 Н сим-диметилэтилен несим-диметилэтилен НОМЕНКЛАТУРА 3. Систематическая номенклатура 1. Выбирают длинную неразветвленную цепь. 2. Двойная связь входит в главную цепь. 3. Цепь нумеруют с того конца, где ближе кратная связь. 4. Называют как соответствующие алканы с заменой суффикса -ан на -ен. 5. Различные заместители перечисляют в алфавитном порядке (по сложности). СН3 СН3 1 2 3 4 СН2=СН-СН-СН3 СН3 3-метилбутен-1 СН3-С-СН2-СН-СН3 СН=СН2 ИЗОМЕРИЯ 1. Изомерия углеродного скелета СН2=CH-CH2-СН3 бутен-2 2. Изомерия положения кратной связи СН2=CH-CH2-СН3 бутен-1 3. Геометрическая изомерия СH2=C-СН3 СН3 2-метилпропен СН3-CH=CH-СН3 бутен-2 ЭЛЕКТРОННОЕ СТРОЕНИЕ • sp -гибридизация, ЭО(С)=2,62 2 2 2 С +6 1s 2s 2p • II валентное состояние 2 С* • валентный угол 120о • геометрия – плоский треугольник • длина связи С=С 0,134 нм ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА • C2-C4 – газы, характерный запах • • • • • • • • C5-C17 – жидкости C18 и далее – твёрдые вещества легче воды; плохо растворимы в воде, но лучше, чем алканы; хорошо растворимы в органических растворителях; малополярные, легко поляризуемые; ↑ Мr → to кип. и to плав. ↑ to кип. изоалкенов < to кип. н-алкенов - пространственные препятствия to кип. транс-алкенов < to кип. цис-алкенов этилен, пропилен горят желтым слегка коптящим пламенем. МЕТОДЫ СИНТЕЗА ПРОМЫШЛЕННЫЕ МЕТОДЫ 1. Крекинг алканов С10Н22 → С5Н12 + С5Н10 Условия: to, kat декан пентан пентен 2. Дегидрирование алканов С4Н10 → С4Н8 + Н2 бутан бутен Условия: to = 400-600о С kat Сr2O3 МЕТОДЫ СИНТЕЗА ЛАБОРАТОРНЫЕ СПОСОБЫ 1. Дегидрогалогенирование галогеналканов СН3-CH-CH-СН3 + KOH (спирт. р-р) → СH3-CH=CH-СН3 + KCl + H2O H Cl 2-хлорбутан 2-бутен правило Зайцева 2. Дегалогенирование вицинальных дигалогенопроизводных СН3-CH-CH2 + Zn → СH3-CH=CH2 + ZnBr2 Br Br Zn 1,2-дибромпропан пропен МЕТОДЫ СИНТЕЗА ЛАБОРАТОРНЫЕ СПОСОБЫ 3. Дегидратация спиртов СН3-CH-CH-СН3 H → to = 350-500о С СH3-CH=CH-СН3 kat Al2O3 + H2O ОН бутанол-2 бутен-2 правило Зайцева 4. Гидрирование алкинов Pd / PbCO3 СН3-C≡C-СН3 + H2 бутин Li / NH3 → цис-бутен транс-бутен ВЕЛИКИЕ ХИМИКИ • • • • 1841-1910 Зайцев Александр Михайлович русский химик-органик; руководил кафедрой органической химии Казанского университета (более 40 лет); ученик А.М. Бутлерова, развитие научных идей и экспериментальное подтверждение теории химического строения; работы по изучению отщепления галогеноводородов от галогеналканов с образованием олефинов. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Алкены – реакционные соединения. Типы химических реакций: - присоединения   связь  C    связь Д A | С   А  Д  C |    связь - полимеризации - окисления Качественные реакции на кратную связь: а) обесцвечивание бромной воды б) обесцвечивание раствора перманганата калия С ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АЕ+ 1. Гидрирование – присоединение водорода kat Ni / Pt / Pd СН3-CH=СН2 + Н2 → СH3-CH2-СН3 пропен пропан 2. Галогенирование – качественная реакция на кратную связь СН3-CH=СН2 + Br2 → СH3-CH-СН2 Br Br пропен 1,2-дибромпропан ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АЕ+ 3. Гидрогалогенирование – присоединение галогеноводородов СН3-CH=СН2 + НBr → СH3-CH-СН3 Br пропен 2-бромпропан Правило Марковникова: по месту разрыва двойной связи водород присоединяется к наиболее гидрированному атому углерода. CH3-CH2-+CH2 (I) CH3-CH=CH2 + H+ → CH3-C+H-CH3 (II) устойчив ВЕЛИКИЕ ХИМИКИ • • • • 1837-1904 Марковников Владимир Васильевич русский химик, ученик А.М. Бутлерова; заложил основы нефтехимии; открыл в Бакинской нефти (1883) новый класс органических соединений – циклоалканы (нафтены); на основании экспериментальных исследований в 1869 г. установил правило присоединения по двойной связи к несимметричным алкенам. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РЕАКЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЯ АЕ+ 4. Гидратация – присоединение воды (правило Марковникова) kat H2SO4 / ZnCl2 СН3-CH=СН2 + Н-ОН СH3-CH-СН3 ОН пропен 5. Полимеризация n CH=СН2 СН3 пропанол-2 [-CH-СН2-]n СH3 степень полимеризации мономер элементарное звено пропилен полипропилен ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РЕАКЦИИ ОКИСЛЕНИЯ 6. Горение СН2=СН2 + 3О2 → 2СО2 + 2Н2О 7. Реакция Вагнера – качественная реакция на кратную связь 3CH2=СН2 + 2КМnО4 + 4Н2О → 3CH2-СН2 + 2МnО2 + 2KОH OH OН 8. Окисление энергичными окислителями (HNO3, KMnO4 + H2SO4) СН3-CH=С-СН3 + [O] → СН3-COOH + O=C-СН3 СН3 2-метилбутен-2 СH3 этановая кислота пропанон ПРИМЕНЕНИЕ синт. каучук бутадиен-1,2 этанол ацетальдегид уксусная к-та полиэтилен этилен дихлорэтан винилхлорид ПВХ этиленгликоль антифриз ПРИМЕНЕНИЕ СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ