АЛКЕНЫ


Алкенами или олефинами, или этиленовыми углеводородами называются углеводороды, содержащие в молекуле одну двойную связь и имеющие общую формулу CnH2n.

Изомерия


Наряду с изомерией, связанной со строением углеродного скелета и положением двойной связи, в ряду алкенов имеет место геометрическая или цис-транс-изомерия. Ее существование обусловлено отсутствием свободного вращения атомов, связанных двойной связью.

CH3
\

 

/
H 

 

\
 H

 

/
H 

 

\
CH3

цис-изомер                     транс-изомер


Метильные группы в приведенных примерах могут располагаться как по одну сторону двойной связи (такой изомер называется цис-изомером), так и по разные стороны (такой изомер назывsup>°C,kat-

|
|

® CH2=CH-CH2-CH3(бутен-1) + H2

® CH3-CH=CH-CH3(бутен-2) + H2

3) >В лабораторной практике наиболее распространенным способом получения алкенов является дегидратация (отщепление воды) спиртов при нагревании с водоотнимающими средствами (концентрированная серная или фосфорная class=tx style='mso-layout-grid-align:none;text-autospace:none'>CH-C
 I       I

H-CH3(бутанол-2) ® CH3-CH=CH-CH3(бутен-2) + H2O

 

OH  H

4) Часто алкены получают реакцией дегидрогалогенирования (отщепление галогеноводорода) из галогенопроизводных при действии спиртового раствора щелочи. Направление данной реакции также соответствует правилу Зайцева.

® CH2=CH-CH3(пропен) + MgBr2
 I         I
Br      Br

Физические свойства


По физическим свойствам этиленовые углеводороды близки к алканам. При нормальных условиях углеводороды C2-C4 - газы, C5-C17 - жидкости, высшие представители - твердые вещества. Температура их плавления и кипения, а также плотность увеличиваются с ростом молекулярной массы. Все олефины легче воды, плохо растворимы в ней, однако растворимы в органических растворителях.

Химические свойства

Углеродные атомы в молекуле этилена находятся в состоянии sp2- гибридизации, т.е. в гибридизации участвуют одна s- и две p -орбитали.

-орбиталью, ось которой расположена под прямым углом к плоскости осей трех sp2 -орбиталей. Одна из трех гибридных орбиталей атома углерода перекрывается с подобной орбиталью другого атома углерода, образуя s- связь. Каждая оставшаяся гибридная орбиталь атомов углерода перекрывается с s- орбиталью атомов водорода, приводя к образованию в той же плоскости четырех s- связей C-H. Две негибридные p- орбитали атомов углерода взаимно перекрываются и образуют p- связь, максимальная плотность которой расположена перпендикулярно плоскости s- связей. Следовательно, двойная связь алкенов представляет собой сочетание s- и p- связей.

p- Связь менее прочна, чем H2C=CH2 + Br2  ®  BrCH2--CH2Br (1,2-дибромэтан)

Приведенная реакция - обесцвечивание алкеном бромной воды является качественной реакцией на двойную связь.

2)     Гидрирование. Алкены легко присоединяют водород в присутствии катализаторов (Pt, Pd, Ni), образуя предельные углеводороды.

CH3-CH=CH2 + H2  --Ni®  CH3-CH2-CH3 (пропаing=0 style='border-collapse:collapse; mso-padding-alt:0cm 0cm 0cm 0cm'>

CH3−CH=CH2 + HCl ® CH3−

CH−CH3 (2-хлорпропан)
 I
Cl

Электрофильное присоединение к алкенам


"Двойная связь алкенов легко поляризуется под влиянием заместителей. Рассмотрим влияние метильной группы и атома фтора как заместителей на распределение электронной плотности при двойной связи.
В молекуле этилена распределение электронной плотности равномерно вследствие симметричности молекулы. Электроно-донорные заместители (например, метильная группа) смещают электронную плотность двойной связи в сторону незамещенного атома углерода, в результате чего на атомах углерода возникают частичные заряды - d+ и H+ + Cl-

Образующийся протон атакует двойную связь исходного алкена, приводя к вторичному карбониевому катиону.


CH3−CH=CH2 + H+ ® CH3−C+H−CH3

На конечной стадии механизма хлорид-анион присоединяется к карбониевому катиону и образуется конечный продукт - хлористый изопропил.

®  CH3−

CH3−C+H-CH3 + Cl- ® CH3−

Cl
 I
CH−CH3.

C−CH3(2-метилпропанол-2)

 

 I
CH3

 I
CH3

5)     Сульфатация (O- сульфирование). Взаимодействие алкенов с серной кислотой приводит к кислым эфирам серной кислоты.

При сжигании на воздухе олефины дают углекислый газ и воду.

H2C=CH2 + 3O2 ® 2CO2 + 2H2O

 

b)    При окислении алкенов разбавленным раствором перманганата калия образуются двухатомные спирты - гликоли (реакция Е.Е.Вагнера). Реакция протекает на холоде.

3H2C=CH2 + 2KMnO4 + 4H2O ® 3

CH2−CH2® CH3−

C (уксусная кислота) + 

C−CH2−CH3(пропионовая кислота)

 

 I
OH

 I
OH
(пропанон-2) + 

C−CH3(уксусная кислота)

 I
CH3

 I
CH3

 I
OH

По образовавшимся продуктам (кислотам и кетонам) можно сделать заключение о строении и составе радикалов, связанных с этиленовой группировкой в исходном соединении. До широкого внедрения спектральных методов идентификации органических соединений данная реакция широко использовалась для определения строения неизвестных алкенов.



Назад

Hosted by uCoz