Alkénové uhľovodíky (olefíny) sú jednou z tried organických látok, ktoré majú svoje vlastné. Typy izomérie alkénov v predstaviteľoch tejto triedy sa neopakujú s izomériou iných organických látok.

V kontakte s

Charakteristické črty triedy

Etylénové olefíny sú tzv jedna z tried nenasýtených uhľovodíkov obsahujúcich jednu dvojitú väzbu.

Autor: fyzikálne vlastnosti Zástupcovia tejto kategórie nenasýtených zlúčenín sú:

• plyny,
• tekutiny,
• tuhé zlúčeniny.

V zložení molekúl nie je len väzba "sigma", ale aj väzba "pí". Dôvodom je prítomnosť hybridizácie v štruktúrnom vzorci " sp2“, ktorý sa vyznačuje usporiadaním atómov zlúčeniny v rovnakej rovine.

Súčasne je medzi nimi vytvorený uhol najmenej stodvadsať stupňov. nehybridizované orbitály" R» je charakteristické pre umiestnenie nad molekulárnou rovinou aj pod ňou.

Táto vlastnosť štruktúry vedie k vytvoreniu ďalších väzieb - "pi" alebo " π ».

Popísané spojenie je menej pevné v porovnaní s väzbami "sigma", pretože bočné prekrytie má slabú priľnavosť. Celková distribúcia elektrónových hustôt vytvorených väzieb je charakterizovaná nehomogenitou. Pri rotácii v blízkosti väzby uhlík-uhlík dochádza k porušeniu prekrytia „p“ orbitálov. Pre každý alkén (olefín) je takýto vzor charakteristickou črtou.

Takmer všetky zlúčeniny etylénu majú vysoké teploty varu a topenia, ktoré nie sú charakteristické pre všetky organické látky. Zástupcovia tejto triedy nenasýtených sacharidov sa rýchlo rozpúšťajú v iných organických rozpúšťadlách.

Pozor! Acyklické nenasýtené zlúčeniny etylénové uhľovodíky majú všeobecný vzorec - C n H 2n.

Homológia

Na základe skutočnosti, že všeobecný vzorec alkénov je C n H 2n, majú určitú homológiu. Homologická séria alkénov začína prvým zástupcom etylénu alebo eténu. Táto látka v normálnych podmienkach je plyn a obsahuje dva atómy uhlíka a štyri atómy vodíka -C2H4. Za eténom pokračuje homologická séria alkénov s propénom a buténom. Ich vzorce sú nasledovné: "C3H6" a "C4H8". Za normálnych podmienok sú to aj plyny, ktoré sú ťažšie, čo znamená, že ich treba zbierať skúmavkou otočenou hore dnom.

Všeobecný vzorec alkénov vám umožňuje vypočítať ďalšieho zástupcu tejto triedy, ktorý má v štruktúrnom reťazci najmenej päť atómov uhlíka. Ide o pentén so vzorcom "C 5 H 10".

Autor: fyzicka charakteristikašpecifikovaná látka patrí medzi kvapaliny, ako aj dvanásť nasledujúcich zlúčenín homologickej línie.

Medzi alkény s uvedenými charakteristikami sú aj pevné látky, ktoré začínajú vzorcom C18H36. Kvapalné a pevné etylénové uhľovodíky nemajú tendenciu sa rozpúšťať vo vode, ale keď sa dostanú do organických rozpúšťadiel, reagujú s nimi.

Opísaný všeobecný vzorec pre alkény zahŕňa nahradenie predtým platnej prípony „an“ za „en“. Toto je zakotvené v pravidlách IUPAC. Bez ohľadu na to, ktorý zástupca tejto kategórie zlúčenín vezmeme, všetky majú opísanú príponu.

V názve etylénových zlúčenín je vždy určité číslo, ktoré označuje umiestnenie dvojitej väzby vo vzorci. Príklady sú: "butén-1" alebo "pentén-2". Atómové číslovanie začína od okraja najbližšie k dvojitej konfigurácii. Toto pravidlo je vo všetkých prípadoch „železné“.

izoméria

V závislosti od existujúceho typu hybridizácie alkénov majú určité typy izomérie, z ktorých každá má svoje vlastné charakteristiky a štruktúru. Zvážte hlavné typy izomérie alkénov.

konštrukčný typ

Štrukturálna izoméria sa ďalej delí na izoméry podľa:

• uhlíková kostra;
• umiestnenie dvojitej väzby.

Štrukturálne izoméry uhlíkového skeletu vznikajú v prípade výskytu radikálov (vetvy z hlavného reťazca).

Izoméry alkénov uvedenej izomérie budú:

CH 2 \u003d CH — CH 2 — CH 3.

2-metylpropén-1:

CH2=C — CH 3

│

Prezentované zlúčeniny majú celkový počet atómov uhlíka a vodíka (C 4 H 8), ale odlišnú štruktúru uhľovodíkového skeletu. Ide o štruktúrne izoméry, aj keď ich vlastnosti nie sú rovnaké. Butén-1 (butylén) má charakteristický zápach a narkotické vlastnosti, ktoré dráždia dýchacie cesty. Tieto vlastnosti nemajú 2-metylpropén-1.

V tomto prípade etylén (C2H4) nemá žiadne izoméry, pretože pozostáva len z dvoch atómov uhlíka, kde radikály nemôžu byť substituované.

Poradte! Radikál môže byť umiestnený na strednom a predposlednom uhlíkovom atóme, ale nie je povolené umiestniť ich blízko krajných substituentov. Toto pravidlo platí pre všetky nenasýtené uhľovodíky.

Pokiaľ ide o umiestnenie dvojitej väzby, izoméry sa rozlišujú:

CH 2 \u003d CH — CH 2 — CH2-CH3.

CH3-CH = CH — CH2-CH3.

Všeobecný vzorec pre alkény v uvedených príkladoch je:C5H10,, ale umiestnenie jednej dvojitej väzby je iné. Vlastnosti týchto zlúčenín sa budú líšiť. Toto je štrukturálna izoméria.

izoméria

Priestorový typ

Priestorová izoméria alkénov je spojená s povahou usporiadania uhľovodíkových substituentov.

Na základe toho sa rozlišujú izoméry:

• "cis";
• "Trance".

Všeobecný vzorec alkénov umožňuje tvorbu "trans-izomérov" a "cis-izomérov" tej istej zlúčeniny. Vezmite si napríklad butylén (butén). Pre ňu je možné vytvoriť izoméry priestorovej štruktúry usporiadaním substituentov rôznym spôsobom vzhľadom na dvojitú väzbu. S príkladmi by izoméria alkénov vyzerala takto:

"cis-izomér" "trans-izomér"

Butén-2 Butén-2

Z tohto príkladu je možné vidieť, že "cis-izoméry" majú dva rovnaké radikály na jednej strane roviny dvojitej väzby. Pre "trans-izoméry" toto pravidlo nefunguje, pretože majú dva odlišné substituenty v porovnaní s uhlíkovým reťazcom "C \u003d C". Vzhľadom na túto pravidelnosť je možné vytvoriť "cis" a "trans" izoméry pre rôzne acyklické etylénové uhľovodíky.

Prezentovaný "cis-izomér" a "trans-izomér" pre butén-2 sa nedajú navzájom premeniť, pretože to vyžaduje rotáciu okolo existujúceho uhlíkového dvojitého reťazca (C=C). Na uskutočnenie tejto rotácie je potrebné určité množstvo energie na prerušenie existujúcej „p-väzby“.

Na základe vyššie uvedeného možno konštatovať, že "trans" a "cis" izoméry tohto druhu sú jednotlivé zlúčeniny s určitým súborom chemických a fyzikálnych vlastností.

Ktorý alkén nemá žiadne izoméry. Etylén nemá žiadne priestorové izoméry v dôsledku rovnakého usporiadania vodíkových substituentov vzhľadom na dvojitý reťazec.

Medzitrieda

Medzitriedna izoméria v alkénových uhľovodíkoch je rozšírená. Dôvodom je podobnosť všeobecného vzorca zástupcov tejto triedy so vzorcom cykloparafínov (cykloalkánov). Tieto kategórie látok majú rovnaký počet atómov uhlíka a vodíka, násobok zloženia (C n H 2n).

Medzitriedne izoméry by vyzerali takto:

CH 2 \u003d CH — CH 3.

cyklopropán:

Ukazuje sa, že vzorecC3H6sú zodpovedné dve zlúčeniny: propén-1 a cyklopropán. Zo štruktúrnej štruktúry je vidieť rozdielne vzájomné usporiadanie uhlíka. Vlastnosti týchto zlúčenín sú tiež odlišné. Propén-1 (propylén) je plynná zlúčenina s nízkou teplotou varu. Cyklopropán sa vyznačuje plynným skupenstvom so štipľavým zápachom a štipľavou chuťou. Chemické vlastnosti týchto látok sa tiež líšia, ale ich zloženie je identické. V organickej forme sa tento typ izoméru nazýva interclass.

Alkény. Izoméria alkénov. POUŽÍVAŤ. Organická chémia.

Alkény: Štruktúra, nomenklatúra, izoméria

Záver

Ich dôležitou vlastnosťou je alkénová izoméria, vďaka ktorej sa v prírode objavujú nové zlúčeniny s inými vlastnosťami, ktoré sa využívajú v priemysle a každodennom živote.

Pokračovanie. Na začiatok viď № 15, 16, 17, 18, 19/2004

Lekcia 9
Chemické vlastnosti alkénov

Chemické vlastnosti alkénov (etylénu a jeho homológov) sú do značnej miery určené prítomnosťou d ... väzieb v ich molekulách. Alkény vstupujú do reakcií všetkých troch typov a najcharakteristickejšie z nich sú reakcie p .... Zvážte ich pomocou propylénu C3H6 ako príkladu.
Všetky adičné reakcie prebiehajú cez dvojitú väzbu a spočívajú v rozštiepení α-väzby alkénu a vytvorení dvoch nových α-väzieb v mieste prerušenia.

Prídavok halogénov:

Pridávanie vodíka(hydrogenačná reakcia):

Prípojka vody(hydratačná reakcia):

Pridanie halogenovodíkov (HHal) a vody na nesymetrické alkény podľa pravidla V.V. Markovnikova (1869). Kyselina vodíka Hhal sa viaže na najviac hydrogenovaný atóm uhlíka na dvojitej väzbe. V súlade s tým sa zvyšok Hal viaže na atóm C, ktorý má menší počet atómov vodíka.

Spaľovanie alkénov vo vzduchu.
Po zapálení alkény horia na vzduchu:

2CH2 \u003d CHCH3 + 9026C02 + 6H20.

Plynné alkény tvoria výbušné zmesi so vzdušným kyslíkom.
Alkény sa oxidujú manganistanom draselným vo vodnom prostredí, čo je sprevádzané odfarbením roztoku KMnO 4 a tvorbou glykolov (zlúčeniny s dvoma hydroxylovými skupinami na susedných atómoch uhlíka). Tento proces - hydroxylácia alkénov:

Alkény sa oxidujú vzdušným kyslíkom na epoxidy. pri zahrievaní v prítomnosti strieborných katalyzátorov:

Polymerizácia alkénov- väzba mnohých molekúl alkénu na seba. Reakčné podmienky: zahrievanie, prítomnosť katalyzátorov. K spojeniu molekúl dochádza štiepením vnútromolekulových väzieb a tvorbou nových medzimolekulových väzieb:

V tejto reakcii je rozsah hodnôt n = 10 3 –10 4 .

Cvičenia.

1. Napíšte reakčné rovnice pre butén-1 s: a) Br2; b) HBr; V) H20; G) H2. Pomenujte produkty reakcie.

2. Sú známe podmienky, za ktorých adícia vody a halogenovodíkov na dvojitú väzbu alkénov postupuje proti Markovnikovovmu pravidlu. Napíšte reakčné rovnice
3-brómpropylén podľa anti-Markovnikova s: a) vodou; b) bromovodík.

3. Napíšte rovnice pre polymerizačné reakcie: a) butén-1; b) vinylchlorid CH2=CHCI;
c) 1,2-difluóretylén.

4. Napíšte rovnice pre reakcie etylénu s kyslíkom pre nasledujúce procesy: a) spaľovanie na vzduchu; b) hydroxylácia vodou KMn04; c) epoxidácia (250 °C, Ag ).

5. Napíšte štruktúrny vzorec alkénu s vedomím, že 0,21 g tejto zlúčeniny môže pridať 0,8 g brómu.

6. Pri spaľovaní 1 litra plynného uhľovodíka, ktorý odfarbuje malinový roztok manganistanu draselného, ​​sa spotrebuje 4,5 litra kyslíka a získajú sa 3 litre CO2. Napíšte štruktúrny vzorec tohto uhľovodíka.

Lekcia 10
Získavanie a používanie alkénov

Reakcie na získanie alkénov sú redukované na reverzné reakcie predstavujúce Chemické vlastnosti alkény (tečú ich sprava doľava, pozri lekciu 9). Len si treba nájsť vhodné podmienky.
Eliminácia dvoch halogénových atómov z dihalogénalkánov obsahujúce halogény na susedných atómoch C. Reakcia prebieha pôsobením kovov (Zn a pod.):

Krakovanie nasýtených uhľovodíkov. Takže pri krakovaní (pozri lekciu 7) etánu sa vytvorí zmes etylénu a vodíka:

Dehydratácia alkoholov. Keď sú alkoholy ošetrené prostriedkami odstraňujúcimi vodu (koncentrovaná kyselina sírová) alebo keď sa zahrievajú na 350 ° C v prítomnosti katalyzátorov, voda sa odštiepi a tvoria sa alkény:

Týmto spôsobom sa v laboratóriu získava etylén.
Priemyselná metóda výroby propylénu spolu s krakovaním je dehydratácia propanolu nad oxidom hlinitým:

Dehydrochlorácia chlóralkánov sa uskutočňuje pôsobením alkalického roztoku v alkohole, pretože Vo vode nie sú reakčnými produktmi alkény, ale alkoholy.

Použitie etylénu a jeho homológov na základe ich chemických vlastností, t.j. schopnosti premeniť sa na rôzne užitočné látky.

Motorové palivá s vysokým oktánovým číslom sa získavajú hydrogenáciou rozvetvených alkénov:

Odfarbenie žltého roztoku brómu v inertnom rozpúšťadle (CCl 4) nastane, keď sa pridá kvapka alkénu alebo sa cez roztok nechá prejsť plynný alkén. Interakcia s brómom - charakteristická kvalitatívna reakcia na dvojitú väzbu:

Produkt hydrochlorácie etylénu, chlóretán, sa používa v chemická syntéza na zavedenie skupiny C2H5 do molekuly:

Chlóretán má aj lokálny anestetický (bolesť tlmiaci) účinok, ktorý sa využíva pri chirurgických operáciách.

Alkoholy sa získavajú hydratáciou alkénov, napr. etanol:

Alkohol C 2 H 5 OH sa používa ako rozpúšťadlo, na dezinfekciu, pri syntéze nových látok.

Hydratácia etylénu v prítomnosti oxidačného činidla [O] vedie k etylénglykolu - nemrznúca zmes a medziprodukt chemickej syntézy:

Etylén sa oxiduje za vzniku etylénoxidu a acetaldehydu. suroviny v chemickom priemysle:

Polyméry a plasty- produkty polymerizácie alkénov, napríklad polytetrafluóretylén (teflón):

Cvičenia.

1. Doplňte rovnice pre eliminačné reakcie (štiepenie), pomenovať výsledné alkény:

2. Zostavte rovnice pre hydrogenačné reakcie: a) 3,3-dimetylbutén-1;
b) 2,3,3-trimetylbutén-1. Tieto reakcie produkujú alkány používané ako motorové palivá, pomenujte ich.

3. 100 g etylalkoholu sa nechalo prejsť trubicou naplnenou zahriatym oxidom hlinitým. C2H5OH. Výsledkom bolo 33,6 litra uhľovodíkov (n.o.s.). Koľko alkoholu (v %) reagovalo?

4. Koľko gramov brómu bude reagovať s 2,8 litrami etylénu?

5. Napíšte rovnicu pre polymerizáciu trifluórchlóretylénu. (Výsledný plast je odolný voči horúcej kyseline sírovej, kovovému sodíku atď.)

Odpovede na cvičenia k téme 1

Lekcia 9

5. Reakcia alkénu C n H2 n s obsahom brómu všeobecný pohľad:

Molárna hmota alkén M(S n H2 n) = 0,21 160/0,8 = 42 g/mol.
Toto je propylén.
Odpoveď. Alkénový vzorec je CH2 \u003d CHCH3 (propylén).

6. Pretože všetky látky zapojené do reakcie sú plyny, stechiometrické koeficienty v reakčnej rovnici sú úmerné ich objemovým pomerom. Napíšeme reakčnú rovnicu:

S a H V+ 4,5023C02 + 3H20.

Počet molekúl vody určuje reakčná rovnica: zreagovalo 4,5 2 = 9 atómov O, 6 atómov O je viazaných v CO 2, zvyšné 3 atómy O sú súčasťou troch molekúl H 2 O. Indexy sú teda rovnaké: A = 3, V\u003d 6. Požadovaný uhľovodík je propylén C3H6.
Odpoveď. Štruktúrny vzorec propylénu je CH2 = CHCH3.

Lekcia 10

1. Eliminačné (štiepiace) reakčné rovnice - syntéza alkénov:

2. Hydrogenačné reakcie alkénov pri zahrievaní pod tlakom v prítomnosti katalyzátora:

3. Reakcia dehydratácie etylalkoholu má formu:

Tu cez X uvádza sa hmotnosť alkoholu premeneného na etylén.
Poďme nájsť hodnotu X: X\u003d 46 33,6 / 22,4 \u003d 69 g.
Podiel zreagovaného alkoholu bol: 69/100 = 0,69 alebo 69 %.
Odpoveď. Zreagovalo 69% alkoholu.

4.

Keďže stechiometrické koeficienty pred vzorcami reaktantov (C 2 H 4 a Br 2) sú rovné jednej, platí vzťah:
2,8/22,4 = X/160. Odtiaľ X= 20 g Br2.
Odpoveď. 20 g Br2.

Horia.

1. Spaľovanie na vzduchu

2. Oxidácia vodným roztokom manganistanu (Wagnerova reakcia)

V neutrálnom prostredí sa získa hnedý oxid mangánu (IV) a na dvojitú väzbu organickej látky sú pripojené dve skupiny OH:

Vľavo je alkén s manganistanom draselným, vpravo je alkán. Organická vrstva (hore) sa nemieša s vodnou vrstvou (spodná). Vpravo sa farba manganistanu nezmenila. Ryža. 1.

Ryža. 1. Wagnerova reakcia

3. Oxidácia okysleným roztokom manganistanu

V kyslom prostredí sa roztok stáva bezfarebným: Mn +7 sa redukuje na Mn +2. Odfarbenie okysleného roztoku manganistanu draselného - kvalitatívna reakcia na nenasýtené zlúčeniny.

5CH2\u003d CH2 + 12 KMn04 + 18H2S04 \u003d 12MnS04 + 10C02 + 6K2S04 + 28H20.

Závislosť produktov oxidácie od štruktúry alkénov:

Radikálová substitúcia v alkénoch

Propén a chlór pri vysokej teplote: 400-500 o C (priaznivé podmienky radikálne reakcie) dávajú produkt nie sčítania, ale substitúcie.

V priemysle alkény sa získavajú krakovaním alebo dehydrogenáciou ropných alkánov.

Laboratórne metódy získavanie alkénov na základe štiepnych reakcií.

1. Dehalogenácia

Reakcia dihalogénalkánov, v molekulách ktorých sú atómy halogénu umiestnené na susedných atómoch uhlíka, s horčíkom alebo zinkom vedie k vytvoreniu dvojitej väzby:

CH2Cl-CH2Cl + Zn → CH2 \u003d CH2 + ZnCl2

2. Dehydrohalogenácia

Keď halogénalkány reagujú s horúcim alkoholovým roztokom alkálie, molekula halogenovodíka sa odštiepi a vytvorí sa alkén:

CH3-CH2-CHCl-CH3 + KOH alkohol. CH3-CH \u003d CH-CH3 + KCl + H20

3. Dehydratácia

Zahrievanie alkoholov koncentrovanou kyselinou sírovou alebo fosforečnou vedie k odstráneniu vody a tvorbe alkénu.

Eliminačné reakcie nesymetrických halogénalkánov a alkoholov často prebiehajú podľa Zaitsevovo pravidlo: Atóm vodíka je prevažne odštiepený od atómu uhlíka, ktorý je spojený s najmenšie číslo atómy N.

Zaitsevovo pravidlo, podobne ako Markovnikovovo pravidlo, možno vysvetliť porovnaním stability medziproduktov, ktoré vznikajú pri reakcii.

Etylén, propén a butény sú východiskovými materiálmi pre petrochemickú syntézu, predovšetkým pre výrobu plastov.

Keď sa k alkénom pridá chlór, získajú sa deriváty chlóru.

CH2 \u003d CH-CH3+Cl 2 → CH 2 Cl- CHCI- CH 3 (1,2-dichlórpropán)

Ale späť v roku 1884 ruský vedec Lvov M.D. (Obr. 2) uskutočnili reakciu chlorácie propénu za tvrdších podmienok, pri t = 400 0 C. Výsledkom bolo, že produktom nebolo pridanie chlóru, ale substitúcia.

CH2 \u003d CH-CH3+Cl 2 CH 2 \u003d CH-CH 2Cl + HCl

Ryža. 2. Ruský vedec M.D. Ľvov

Interakcia rovnakých látok za rôznych podmienok vedie k rôznym výsledkom. Táto reakcia sa široko používa na získanie glycerolu. Niekedy sa v skladoch zeleniny používa etylén na urýchlenie dozrievania ovocia.

Zhrnutie lekcie

V tejto lekcii ste sa zaoberali témou „Alkény. Chemické vlastnosti - 2. Príprava a použitie alkénov. Počas hodiny ste si mohli prehĺbiť svoje vedomosti o alkénoch, dozvedeli ste sa o chemických vlastnostiach alkénov, ako aj o vlastnostiach získavania a používania alkénov.

Bibliografia

1. Rudzitis G.E. Chémia. Základy všeobecná chémia. 10. ročník: učebnica pre vzdelávacie inštitúcie: základná úroveň/ G. E. Rudzitis, F.G. Feldman. - 14. vydanie. - M.: Vzdelávanie, 2012.

2. Chémia. 10. ročník Úroveň profilu: štúdie. pre všeobecné vzdelanie inštitúcie / V.V. Eremin, N.E. Kuzmenko, V.V. Lunin a ďalší - M.: Drofa, 2008. - 463 s.

3. Chémia. 11. ročník Úroveň profilu: učebnica. pre všeobecné vzdelanie inštitúcie / V.V. Eremin, N.E. Kuzmenko, V.V. Lunin a ďalší - M.: Drofa, 2010. - 462 s.

4. Khomchenko G.P., Khomchenko I.G. Zbierka úloh z chémie pre tých, ktorí vstupujú na univerzity. - 4. vyd. - M.: RIA "Nová vlna": Vydavateľstvo Umerenkov, 2012. - 278 s.

Domáca úloha

1. Č. 12, 13 (s. 39) Rudzitis G.E., Feldman F.G. Chémia: Organická chémia. 10. ročník: učebnica pre vzdelávacie inštitúcie: základná úroveň / G. E. Rudzitis, F.G. Feldman. - 14. vydanie. - M.: Vzdelávanie, 2012.

2. Čo je kvalitatívna reakcia pre etylén a jeho homológy?

3. Pri chlorácii propénu nemôže dôjsť k adícii, ale substitúcii? S čím to súvisí?

Vedomostný hypermarket >>Chémia >>Chémia 10. ročník >> Chémia: Alkény

Nenasýtené uhľovodíky zahŕňajú uhľovodíky obsahujúce viacnásobné väzby medzi atómami uhlíka v molekulách. Nenasýtené sú alkény, alkíny, alkadiény (polyény). Cyklické uhľovodíky obsahujúce dvojitú väzbu v cykle (cykloalkény), ako aj cykloalkány s malým počtom atómov uhlíka v cykle (tri alebo štyri atómy) majú tiež nenasýtený charakter. Vlastnosť "nenasýtenosti" je spojená so schopnosťou týchto látok vstúpiť do adičných reakcií, predovšetkým vodíka, za vzniku nasýtených, alebo nasýtených uhľovodíkov - alkánov.

Štruktúra

Alkény sú acyklické, obsahujú v molekule okrem jednoduchých väzieb aj jednu dvojitú väzbu medzi atómami uhlíka a zodpovedajú všeobecnému vzorcu C n H 2n.

Alkény dostali svoje druhé meno - "olefíny" analogicky s nenasýtenými mastnými kyselinami (olejová, linolová), ktorých zvyšky sú súčasťou tekutých tukov - olejov (z anglického oil - oil).

Atómy uhlíka, medzi ktorými je dvojitá väzba, ako viete, sú v stave hybridizácie sp2. To znamená, že jeden s- a dva p-orbitály sa zúčastňujú hybridizácie, zatiaľ čo jeden p-orbitál zostáva nehybridizovaný. Prekrývanie hybridných orbitálov vedie k vytvoreniu α-väzby a v dôsledku nehybridizovaných α-orbitálov susedných molekúl etylénu tvoria atómy uhlíka druhú, P-spojenie. Dvojitá väzba teda pozostáva z jednej z- a jednej p-väzby.

Hybridné orbitály atómov tvoriacich dvojitú väzbu sú v rovnakej rovine, zatiaľ čo orbitály tvoriace n-väzbu sú kolmé na rovinu molekuly (pozri obr. 5).

Dvojitá väzba (0,132 nm) je kratšia ako jednoduchá väzba a jej energia je väčšia, to znamená, že je odolnejšia. Prítomnosť mobilnej, ľahko polarizovateľnej 7r väzby však vedie k tomu, že alkény sú chemicky aktívnejšie ako alkány a sú schopné vstupovať do adičných reakcií.

Homológna séria eténu

Nerozvetvené alkény tvoria homológny rad eténu (etylénu).

C2H4 - etén, C3H6 - propén, C4H8 - butén, C5H10 - pentén, C6H12 - hexén atď.

Izoméria a nomenklatúra

Pre alkény, ako aj pre alkány, je charakteristická štruktúrna izoméria. Ako si pamätáte, štruktúrne izoméry sa navzájom líšia štruktúrou uhlíkovej kostry. Najjednoduchším alkénom, ktorý sa vyznačuje štruktúrnymi izomérmi, je butén.

CH3-CH2-CH=CH2CH3-C=CH2
l
CH3
butén-1 metylpropén

Špeciálnym typom štruktúrnej izomérie je izoméria polohy dvojitej väzby:

CH3-CH2-CH=CH2CH3-CH=CH-CH3
butén-1 butén-2

Okolo jednej väzby uhlík-uhlík je možná takmer voľná rotácia atómov uhlíka, takže molekuly alkánov môžu nadobúdať rôzne tvary. Rotácia okolo dvojitej väzby je nemožná, čo vedie k vzniku iného typu izomérie v alkénoch – geometrickej, príp. cis-trans izoméria.

Cis-izoméry sa líšia od thorax-izomérov priestorovým usporiadaním molekulárnych fragmentov (v tomto prípade metylových skupín) vzhľadom na rovinu P vzťahy, a teda vlastnosti.

Alkény sú izomérne k cykloalkánom (medzitriedna izoméria), napríklad:

ch2=ch-ch2-ch2-ch2-ch3
hexén-1-cyklohexán

Nomenklatúra alkény, vyvinutý IUPAC, je podobný nomenklatúre alkánov.

1. Výber hlavného okruhu

Tvorba názvu uhľovodíka začína definíciou hlavného reťazca - najdlhšieho reťazca atómov uhlíka v molekule. V prípade alkénov musí hlavný reťazec obsahovať dvojitú väzbu.

2. Číslovanie atómov hlavného reťazca

Číslovanie atómov hlavného reťazca začína od konca, ku ktorému je dvojitá väzba najbližšie. Napríklad správny názov pripojenia je

ch3-chn-ch2-ch=ch-ch3 ch3

5-metylhexén-2, nie 2-metylhexén-4, ako by sa dalo očakávať.

Ak nie je možné určiť začiatok číslovania atómov v reťazci umiestnením dvojitej väzby, potom je určený polohou substituentov rovnakým spôsobom ako pre nasýtené uhľovodíky.

CH3-CH2-CH=CH-CH-CH3
l
CH3
2-metylhexén-3

3. Tvorba mena

Názvy alkénov sa tvoria rovnakým spôsobom ako názvy alkánov. Na konci názvu je uvedené číslo atómu uhlíka, na ktorom začína dvojitá väzba, a prípona označujúca, že zlúčenina patrí do triedy alkénov, -én.

Potvrdenie

1. Krakovanie ropných produktov. V procese tepelného krakovania nasýtených uhľovodíkov spolu s tvorbou alkánov dochádza k tvorbe alkénov.

2. Dehydrogenácia nasýtených uhľovodíkov. Keď alkány prechádzajú cez katalyzátor pri vysokej teplote (400-600 °C), molekula vodíka sa odštiepi a vytvorí sa alkén:

3. Dehydratácia alkoholov (štiepenie vody). Účinok látok odstraňujúcich vodu (H2804, Al203) na jednosýtne alkoholy pri vysokých teplotách vedie k eliminácii molekuly vody a tvorbe dvojitej väzby:

Táto reakcia sa nazýva intramolekulárna dehydratácia (na rozdiel od intermolekulárnej dehydratácie, ktorá vedie k tvorbe éterov a bude skúmaná v § 16 „Alkoholy“).

4. Dehydrohalogenácia (eliminácia halogenovodíka).

Keď halogénalkán reaguje s alkáliou v alkoholovom roztoku, vzniká dvojitá väzba ako výsledok eliminácie molekuly halogenovodíka.

Všimnite si, že táto reakcia produkuje prevažne butén-2 ​​a nie butén-1, čo zodpovedá Zaitsevovo pravidlo:

Keď sa halogenovodík odštiepi od sekundárnych a terciárnych halogénalkánov, odštiepi sa atóm vodíka od najmenej hydrogenovaného atómu uhlíka.

5. Dehalogenácia. Pôsobením zinku na dibrómderivát alkánu sa atómy halogénu odštiepia od susedných atómov uhlíka a vytvorí sa dvojitá väzba:

Fyzikálne vlastnosti

Prví traja zástupcovia homologická séria alkény - plyny, látky zloženia C5H10-C16H32 - kvapaliny, vyššie alkény - tuhé látky.

Teploty varu a topenia sa prirodzene zvyšujú so zvyšujúcou sa molekulovou hmotnosťou zlúčenín.

Chemické vlastnosti

Adičné reakcie

Pripomeňme, že charakteristickým znakom predstaviteľov nenasýtených uhľovodíkov - alkénov je schopnosť vstupovať do adičných reakcií. Väčšina týchto reakcií prebieha mechanizmom elektrofilnej adície.

1. Hydrogenácia alkénov. Alkény sú schopné pridávať vodík v prítomnosti hydrogenačných katalyzátorov - kovy - platina, paládium, nikel:

CH3-CH2-CH=CH2 + H2 -> CH3-CH2-CH2-CH3

Táto reakcia prebieha pri atmosférickom aj zvýšenom tlaku a nevyžaduje vysokú teplotu, pretože je exotermická. So zvýšením teploty na rovnakých katalyzátoroch môže dôjsť k reverznej reakcii, dehydrogenácii.

2. Halogenácia (adícia halogénov). Interakcia alkénu s brómovou vodou alebo roztokom brómu v organickom rozpúšťadle (Cl4) vedie k rýchlemu odfarbeniu týchto roztokov v dôsledku pridania molekuly halogénu k alkénu a vzniku dihalogénalkánov.

Markovnikov Vladimir Vasilievič

(1837-1904)

Ruský organický chemik. Formulované (1869) pravidlá o smere reakcií substitúcie, eliminácie, adície dvojitej väzby a izomerizácie v závislosti od chemickej štruktúry. Skúmal (od roku 1880) zloženie ropy, položil základy petrochémie ako samostatnej vedy. Otvoril (1883) novú triedu organických látok - cykloparafíny (naftény).

3. Hydrohalogenácia (prídavok halogenovodíka).

Adičná reakcia s halogenovodíkom bude podrobnejšie diskutovaná nižšie. Táto reakcia sa riadi Markovnikovovým pravidlom:

Keď sa k alkénu pridá halogenovodík, vodík sa naviaže na viac hydrogenovaný atóm uhlíka, t.j. atóm, na ktorom sa nachádza. viac atómov vodík a halogén - na menej hydrogenované.

4. Hydratácia (pridávanie vody). Hydratácia alkénov vedie k tvorbe alkoholov. Napríklad pridanie vody do eténu je základom jednej z priemyselných metód výroby etylalkoholu:

CH2=CH2 + H20 -> CH3-CH2OH
etén etanol

Všimnite si, že primárny alkohol (s hydroxylovou skupinou na primárnom uhlíku) sa tvorí iba vtedy, keď je etén hydratovaný. Keď sa propén alebo iné alkény hydratujú, tvoria sa sekundárne alkoholy.

Aj táto reakcia prebieha v súlade s Markovnikovovým pravidlom – k viac hydrogenovanému atómu uhlíka sa pridá vodíkový katión a k menej hydrogenovanému sa pridá hydroxylová skupina.

5. Polymerizácia. Špeciálnym prípadom adície je polymerizačná reakcia alkénov:

Táto adičná reakcia prebieha mechanizmom voľných radikálov.

Oxidačné reakcie

Ako každý Organické zlúčeniny alkény horia v kyslíku za vzniku CO2 a H20.

Na rozdiel od alkánov, ktoré sú odolné voči oxidácii v roztokoch, sa alkény ľahko oxidujú vodnými roztokmi manganistanu draselného. V neutrálnych alebo mierne alkalických roztokoch sa alkény oxidujú na dioly (dvojsýtne alkoholy) a hydroxylové skupiny sa viažu na tie atómy, medzi ktorými pred oxidáciou existovala dvojitá väzba.

Ako už viete, nenasýtené uhľovodíky - alkény sú schopné vstúpiť do adičných reakcií. Väčšina týchto reakcií prebieha mechanizmom elektrofilnej adície.

elektrofilný prídavok

Elektrofilné reakcie sú reakcie, ktoré sa vyskytujú pri pôsobení elektrofilov - častíc, ktoré nemajú elektrónovú hustotu, ako napríklad nevyplnený orbitál. Najjednoduchšou elektrofilnou časticou je katión vodíka. Je známe, že atóm vodíka má jeden elektrón na 3-orbitál. Vodíkový katión sa vytvorí, keď atóm tento elektrón stratí, takže vodíkový katión nemá vôbec žiadne elektróny:

H-le-->H+

V tomto prípade má katión pomerne vysokú elektrónovú afinitu. Kombinácia týchto faktorov robí z vodíkového katiónu dosť silnú elektrofilnú časticu.

Tvorba vodíkového katiónu je možná počas elektrolytickej disociácie kyselín:

HBr -> H + + Br -

Z tohto dôvodu dochádza k mnohým elektrofilným reakciám v prítomnosti a za účasti kyselín.

Elektrofilné častice, ako už bolo uvedené, pôsobia na systémy obsahujúce oblasti so zvýšenou hustotou elektrónov. Príkladom takéhoto systému môže byť viacnásobná (dvojitá alebo trojitá) väzba uhlík-uhlík.

Už viete, že atómy uhlíka, medzi ktorými sa vytvára dvojitá väzba, sú v stave hybridizácie sp 2. Nehybridizované p-orbitály susedných atómov uhlíka, ktoré sú v rovnakej rovine, sa prekrývajú a tvoria P- väzba, ktorá je menej pevná ako väzba z, a čo je najdôležitejšie, je ľahko polarizovaná pôsobením vonkajšieho elektrické pole. To znamená, že pri priblížení kladne nabitej častice sa elektróny väzby TC posunú v jej smere a dôjde k tzv. P- komplexné.

Ukázalo sa P-komplex a po pridaní vodíkového katiónu k P-spojenia. Katión vodíka ako keby narazil na elektrónovú hustotu vyčnievajúcu z roviny molekuly P-prepojí a pripojí sa k nemu.

V ďalšej fáze dôjde k úplnému vytesneniu elektrónového páru. P-viaže sa na jeden z atómov uhlíka, čo vedie k tomu, že sa na ňom objaví osamelý pár elektrónov. Orbitál atómu uhlíka, na ktorom sa tento pár nachádza, a nevyplnený orbitál katiónu vodíka sa prekrývajú, čo vedie k vzniku kovalentná väzba podľa mechanizmu donor-akceptor. Druhý atóm uhlíka zároveň zostáva nevyplneným orbitálom, t.j. kladným nábojom.

Výsledná častica sa nazýva karbokation, pretože obsahuje kladný náboj na atóme uhlíka. Táto častica sa môže kombinovať s akýmkoľvek aniónom, časticou, ktorá má nezdieľaný elektrónový pár, t.j. nukleofil.

Zvážte mechanizmus elektrofilnej adičnej reakcie na príklade hydrobromácie (adícia bromovodíka) eténu:

CH2= CH2 + HBr --> CHBr-CH3

Reakcia začína tvorbou elektrofilnej častice – vodíkového katiónu, ku ktorému dochádza v dôsledku disociácie molekuly bromovodíka.

Útoky katiónov vodíka P-spájanie, formovanie P- komplex, ktorý sa rýchlo mení na karbokation:

Teraz zvážte zložitejší prípad.

Adičná reakcia bromovodíka na etén prebieha jednoznačne a interakciou bromovodíka s propénom môžu teoreticky vzniknúť dva produkty: 1-brómpropán a 2-brómpropán. Experimentálne údaje ukazujú, že sa získa hlavne 2-brómpropán.

Aby sme to vysvetlili, budeme musieť zvážiť prechodnú časticu - karbokation.

Pridanie vodíkového katiónu k propénu môže viesť k vytvoreniu dvoch karbokatiónov: ak je vodíkový katión pripojený k prvému atómu uhlíka, k atómu, ktorý je na konci reťazca, potom druhý, t.j. stred molekuly (1), bude mať kladný náboj; ak sa spojí s druhým, potom prvý atóm (2) bude mať kladný náboj.

Výhodný smer reakcie bude závisieť od toho, ktorý karbokation bude viac v reakčnom médiu, čo je zase určené stabilitou karbokationu. Experiment ukazuje prevládajúcu tvorbu 2-brómpropánu. To znamená, že vo väčšej miere dochádza k tvorbe karbokationu (1) s kladným nábojom na centrálnom atóme.

Väčšia stabilita tohto karbokationu sa vysvetľuje skutočnosťou, že kladný náboj na centrálnom atóme uhlíka je kompenzovaný pozitívnym indukčným účinkom dvoch metylových skupín, ktorých celkový účinok je vyšší ako +/- účinok jednej etylovej skupiny:

Vzory reakcií hydrohalogenácie alkénov študoval známy ruský chemik V. V. Markovnikov, žiak A. M. Butlerova, ktorý, ako už bolo spomenuté vyššie, sformuloval pravidlo, ktoré nesie jeho meno.

Toto pravidlo bolo stanovené empiricky, teda empiricky. V súčasnosti na to vieme podať úplne presvedčivé vysvetlenie.

Je zaujímavé, že aj iné elektrofilné adičné reakcie sa riadia Markovnikovovým pravidlom, takže by bolo správne formulovať ho vo všeobecnejšej forme.

Pri elektrofilných adičných reakciách je elektrofil (častica s nevyplneným orbitálom) pripojený k viac hydrogenovanému atómu uhlíka a nukleofil (častica s osamelým párom elektrónov) je pripojený k menej hydrogenovanému.

Polymerizácia

Špeciálnym prípadom adičnej reakcie je polymerizácia alkénov a ich derivátov. Táto reakcia prebieha mechanizmom adície voľných radikálov:

Polymerizácia sa uskutočňuje v prítomnosti iniciátorov - peroxidových zlúčenín, ktoré sú zdrojom voľných radikálov. Peroxidové zlúčeniny sa nazývajú látky, ktorých molekuly zahŕňajú skupinu -O-O-. Najjednoduchšou peroxidovou zlúčeninou je peroxid vodíka HOOH.

Pri teplote 100 °C a tlaku 100 MPa dochádza k homolýze nestabilnej väzby kyslík-kyslík a k tvorbe radikálov – iniciátorov polymerizácie. Pôsobením KO- radikálov sa iniciuje polymerizácia, ktorá sa vyvíja ako adičná reakcia voľných radikálov. Rast reťazca sa zastaví, keď sa v reakčnej zmesi rekombinujú radikály - polymérny reťazec a radikály alebo KOCH2CH2-.

Pomocou reakcie radikálovej polymerizácie látok obsahujúcich dvojitú väzbu sa získa veľké množstvo makromolekulárnych zlúčenín:

Použitie alkénov s rôznymi substituentmi umožňuje syntetizovať širokú škálu polymérnych materiálov so širokým rozsahom vlastností.

Všetky tieto polymérne zlúčeniny majú široké využitie v rôznych oblastiach ľudskej činnosti – priemysel, medicína, používajú sa na výrobu zariadení pre biochemické laboratóriá, niektoré sú medziproduktmi pre syntézu iných makromolekulárnych zlúčenín.

Oxidácia

Už viete, že v neutrálnych alebo mierne alkalických roztokoch sa alkény oxidujú na dioly (dvojsýtne alkoholy). V kyslom prostredí (roztok okyslený kyselinou sírovou) sa dvojitá väzba úplne zničí a atómy uhlíka, medzi ktorými dvojitá väzba existovala, sa premenia na atómy uhlíka karboxylovej skupiny:

Na určenie ich štruktúry možno použiť deštruktívnu oxidáciu alkénov. Takže napríklad, ak sa kyselina octová a propiónová získajú počas oxidácie nejakého alkénu, znamená to, že pentén-2 prešiel oxidáciou, a ak kyselina maslová (butánová) a oxid uhličitý potom je pôvodným uhľovodíkom pentén-1.

Aplikácia

Alkény sú široko používané v chemickom priemysle ako surovina na výrobu rôznych organických látok a materiálov.

Takže napríklad etén je východiskovým materiálom na výrobu etanolu, etylénglykolu, epoxidov, dichlóretánu.

Veľké množstvo eténu sa spracováva na polyetylén, ktorý sa používa na výrobu obalových fólií, riadu, rúr a elektroizolačných materiálov.

Glycerín, acetón, izopropanol, rozpúšťadlá sa získavajú z propénu. Polymerizáciou propénu vzniká polypropylén, ktorý je v mnohých ohľadoch lepší ako polyetylén: má vyššiu teplotu topenia a chemickú odolnosť.

V súčasnosti sa vlákna s unikátnymi vlastnosťami vyrábajú z polymérov - analógov polyetylénu. Napríklad polypropylénové vlákno je pevnejšie ako všetky známe syntetické vlákna.

Materiály vyrobené z týchto vlákien sú perspektívne a čoraz častejšie sa využívajú v rôznych oblastiach ľudskej činnosti.

1. Aké typy izomérií sú charakteristické pre alkény? Napíšte vzorce pre možné izoméry penténu-1.
2. Aké zlúčeniny možno získať z: a) izobuténu (2-metylpropénu); b) butén-2; c) butén-1? Napíšte rovnice zodpovedajúcich reakcií.
3. Dešifrujte nasledujúci reťazec transformácií. Pomenujte zlúčeniny A, B, C. 4. Navrhnite spôsob získania 2-chlórpropánu z 1-chlórpropánu. Napíšte rovnice zodpovedajúcich reakcií.
5. Navrhnite spôsob čistenia etánu od etylénových nečistôt. Napíšte rovnice zodpovedajúcich reakcií.
6. Uveďte príklady reakcií, ktoré možno použiť na rozlíšenie nasýtených a nenasýtených uhľovodíkov.
7. Úplnou hydrogenáciou 2,8 g alkénu sa spotrebovalo 0,896 l vodíka (n.a.). Aká je molekulová hmotnosť a štruktúrny vzorec tejto zlúčeniny, ktorá má normálny reťazec atómov uhlíka?
8. Aký plyn je vo fľaši (etén alebo propén), ak je známe, že na úplné spálenie 20 cm3 tohto plynu bolo potrebných 90 cm3 kyslíka?
9*. Pri reakcii alkénu s chlórom v tme vzniká 25,4 g dichloridu a pri reakcii tohto alkénu rovnakej hmotnosti s brómom v tetrachlórmetáne vzniká 43,2 g dibromidu. Nainštalujte všetko možné štruktúrne vzorce pôvodný alkén.

História objavov

Z vyššie uvedeného materiálu sme už pochopili, že etylén je predchodcom homologického radu nenasýtených uhľovodíkov, ktorý má jednu dvojitú väzbu. Ich vzorec je C n H 2n a nazývajú sa alkény.

Nemecký lekár a chemik Becher v roku 1669 ako prvý získal etylén pôsobením kyseliny sírovej na etylalkohol. Becher zistil, že etylén je reaktívnejší ako metán. Bohužiaľ, v tom čase vedec nedokázal identifikovať prijatý plyn, preto mu nepriradil žiadne meno.

O niečo neskôr použili rovnakú metódu na získanie etylénu aj holandskí chemici. A keďže pri interakcii s chlórom mal schopnosť vytvárať olejovú kvapalinu, dostal názov „kyslíkový plyn“. Neskôr sa zistilo, že touto kvapalinou je dichlóretán.

In francúzsky výraz „olejový“ znie ako oléfiant. A po objavení ďalších uhľovodíkov tohto typu zaviedol Antoine Fourcroix, francúzsky chemik a vedec, nový termín, ktorý sa stal spoločným pre celú triedu olefínov alebo alkénov.

Ale už na začiatku devätnásteho storočia francúzsky chemik J. Gay-Lussac ukázal, že etanol pozostáva nielen z „olejového“ plynu, ale aj z vody. Okrem toho sa rovnaký plyn našiel v etylchloride.

A hoci chemici zistili, že etylén pozostáva z vodíka a uhlíka, a už poznali zloženie látok, dlho nevedeli nájsť jeho skutočný vzorec. A až v roku 1862 sa E. Erlenmeyerovi podarilo dokázať prítomnosť dvojitej väzby v molekule etylénu. Uznal to aj ruský vedec A. M. Butlerov a správnosť tohto pohľadu potvrdil experimentálne.

Nález v prírode a fyziologická úloha alkénov

Mnohí sa zaujímajú o otázku, kde možno nájsť alkény v prírode. Ukazuje sa teda, že sa v prírode prakticky nevyskytujú, pretože jeho najjednoduchší zástupca, etylén, je hormónom pre rastliny a syntetizuje sa v nich iba v malých množstvách.

Je pravda, že v prírode existuje taký alkén ako muscalur. Tento jeden z prírodných alkénov je sexuálnym atraktantom samičky muchy domácej.

Je potrebné venovať pozornosť skutočnosti, že pri vysokej koncentrácii majú nižšie alkény narkotický účinok, ktorý môže spôsobiť kŕče a podráždenie slizníc.

Aplikácia alkénov

Život moderná spoločnosť dnes je ťažké si predstaviť bez použitia polymérnych materiálov. Keďže na rozdiel od prírodných materiálov majú polyméry iné vlastnosti, ľahko sa spracovávajú a ak sa pozriete na cenu, sú relatívne lacné. Ďalším dôležitým aspektom v prospech polymérov je, že mnohé z nich možno recyklovať.

Alkény našli svoje uplatnenie pri výrobe plastov, gumy, fólií, teflónu, etylalkoholu, acetaldehydu a iných organických zlúčenín.

IN poľnohospodárstvo používa sa ako prostriedok, ktorý urýchľuje proces dozrievania plodov. Na získanie rôzne polyméry a alkoholy používajú propylén a butylény. Ale pri výrobe syntetického kaučuku sa používa izobutylén. Preto môžeme konštatovať, že alkény sa nemožno vzdať, pretože sú najdôležitejšou chemickou surovinou.

Priemyselné využitie etylénu

V priemyselnom meradle sa propylén zvyčajne používa na syntézu polypropylénu a na výrobu izopropanolu, glycerolu, maslových aldehydov atď. Každý rok sa potreba propylénu zvyšuje.

1. Oxidácia alkénov.

1.1 Spaľovanie.

V nadbytku vzduchu alebo kyslíka sa všetky alkény spália na oxid uhličitý a vodu:

CH 3 - CH \u003d CH 2 + 4,5 O 2 3 CO 2 + 3 H20

Spaľovanie alkénov sa v spaľovacích motoroch nepoužíva, pretože pri skladovaní benzínu sú živicové a živice upchávajú palivové zariadenie (vstrekovač).

Počas prepravy a skladovania v chemických závodoch by sa mala brať do úvahy možnosť horenia alkénov.

1.2 Oxidácia alkénov vypočítaným množstvom vzdušného kyslíka v prítomnosti striebra.

Epoxidové zlúčeniny sa používajú na vytváranie lepidiel na rôzne účely.

1.3 Oxidácia alkénov 1% roztokom manganistanu draselného vo vode - kvalitatívna reakcia na alkény podľa E.E.Wagnera.

Reakciu prvýkrát opísal E.E. Wagner v časopise Ruskej fyzikálnej a chemickej spoločnosti v roku 1886. Oxidácia alkénov alebo iných nenasýtených zlúčenín prebieha pri izbovej teplote a je sprevádzaná vymiznutím fialovej farby manganistanu a vyzrážaním hnedej zrazeniny oxidu manganičitého.. Bez ohľadu na štruktúru alkénu (nie však alkadiénu, napríklad), koeficienty vo Wagnerovej reakcii sú vždy rovnaké (324-322). Nižšie sú uvedené príklady oxidácie špecifických alkénov a ukazujú polovičné reakcie a celkový OVR v iónovej a molekulárnej forme:

:

Ako je možné vidieť vo Wagnerovej reakcii, konečnými organickými produktmi sú dvojsýtne alkoholy. Nazývajú sa aj glykoly. Napríklad 1,2-etándiol sa nazýva etylénglykol.

1.4 Oxidácia alkénov silnými oxidačnými činidlami v kvapalnej fáze v kyslom prostredí.

V závislosti od štruktúry alkénov sa pri oxidácii za týchto podmienok získavajú rôzne produkty, a to CO 2 , karboxylové kyseliny a ketóny. Schéma oxidácie alkénov rôznych štruktúr je uvedená nižšie.

Na ilustráciu použitia tejto schémy je uvedený príklad oxidácie 2-metylpenténu manganistanom draselným v prostredí kyseliny sírovej. Podľa oxidačnej schémy sú konečnými organickými produktmi pre daný alkén karboxylová kyselina a ketón:

Polovičné reakcie pre tento proces sú:

Ďalším príkladom je oxidácia 2-etylbuténu-1 dvojchrómanom draselným v kyseline sírovej. V súlade s pravidlami oxidačnej schémy sa v tomto prípade získa ketón a oxid uhličitý:

Tretí príklad: oxidácia cis- 3,4,5-trimetylheptén-3 bizmutitan sodný v zried kyselina dusičná. V súlade s pravidlami oxidačnej schémy sa v tomto prípade získajú dva ketóny:

1.5 Ozonolýza

Ozonolýza je dvojstupňový proces, v prvom stupni sa k alkénu pridáva ozón a vzniká ozonid a v druhom stupni sa tento ozonid buď pomaly ničí vodou za vzniku peroxidu vodíka, aldehydov a ketónov, resp. sa rýchlo redukuje zinkovým prachom s tvorbou oxidu zinočnatého a rovnakých aldehydov a ketónov.

Nižšie je uvedený príklad ozonolýzy 3-metyl- cis-heptén-3.

Ozonolýza produkuje dva rôzne ketóny:

Formaldehyd (metanal) možno získať ako jeden z oxidačných produktov, ak sa do reakcie prijme koncový alkén:

2. Adičné reakcie na dvojitej väzbe alkénov.

Na dvojitú väzbu alkénov sa môžu pripojiť nepolárne aj polárne molekuly.

Nepolárne: H2, Cl2, Br2, J2. Fluór F 2 sa nepridáva k alkénom, ale spaľuje ich na CF 4 a HF:

CH 3 - CH \u003d CH - CH 3 + 12 F 2 → 4 CF 4 + 8 HF

2.1 Pridávanie vodíka.

K pripojeniu dochádza iba v prítomnosti katalyzátora. V priemysle sa najčastejšie používa paládium alebo platina, ktoré sa ľahko regenerujú kalcináciou. Nikel sa prakticky nepoužíva, pretože v podmienkach bežnej kalcinácie sa mení na oxid, ktorého obnova nie je ekonomicky výhodná.

CH 3 - CH \u003d CH 2 + H 2 CH 3 - CH 2 - CH 3

2.2 Prírastok chlóru.

Ide o dva atómy s dvojitou väzbou. Získajú sa dichlórderiváty alkánov. Reakcia môže prebiehať ako vodný roztok pri laboratórnej alebo nižšej teplote a v organických rozpúšťadlách, napríklad tetrachlórmetáne CCI4 alebo dichlóretán C2H4CI2:

2.3 Pridanie brómu.

Prechádza podobne ako s brómovou vodou pri teplotách do 0 0 С, tak v rovnakých organických rozpúšťadlách. V druhom prípade môže reakcia prebiehať aj pri teplotách do -25 0 C, teda v chlade.

Reakcia s brómom je kvalitatívna pre prítomnosť alkénov v plynných a kvapalných zmesiach, pretože je sprevádzaná odfarbením oranžových roztokov brómu:

2.4 Reakcia s jódom.

Reakcia sa široko používa na stanovenie celkovej nenasýtenosti tukov, ktoré pochádzajú z nenasýtených mastné kyseliny obsahujúce dvojité väzby, ako v alkénoch:

Hmotnosť jódu v gramoch, ktorá prešla úplnou jodizáciou 100 g tuku, sa nazýva jódové číslo. Čím je vyššia, tým je pre človeka užitočnejší tuk, pretože telo syntetizuje hormóny iba z polynenasýtených mastných kyselín. Príklady jódových čísel: palmový olej - 12, baraní tuk - 35, olivový olej - 80, sójový olej - 150, sleďový tuk - 200, tuleňový tuk - 280

2.5 Reakcie s polárnymi molekulami.

na polárne molekuly typ H-A zahŕňajú nasledujúce: H-F, H-Cl, H-Br, H-J, H-OH,

H-O-R (alkoholy) a karboxylové kyseliny -

K adícii chlorovodíka a iných polárnych molekúl dochádza pozdĺž, to znamená, že atóm vodíka z polárnej molekuly sa prednostne viaže na viac hydrogenovaný atóm uhlíka na dvojitej väzbe a zvyšok A na druhý atóm na dvojitej väzbe.

Reakcia teda nie je selektívna.

So zvyšujúcim sa rozdielom v hydrogenácii sa zvyšuje selektivita v reakcii. V skutočnosti je rozdiel v hydrogenácii na atómoch 1 a 2 v propéne jeden atóm vodíka a 85 % chlóru ide na menej hydrogenovaný atóm uhlíka, zatiaľ čo v

V 2-metylpropéne je rozdiel v hydrogenácii na atómoch 1 a 2 už dva atómy vodíka a viac ako 98 % chlóru ide na atóm 2:

Pridávanie HF, HBr, HJ prebieha podobne:

V opačnom prípade sa pridá HBr (a iba HBr, nie HCl, HF a HI) v prítomnosti peroxidu vodíka H202:

Táto reakcia sa nazýva Karaszova adícia HBr. Selektivita sa v ňom prakticky mení na inverznú v porovnaní so selektivitou pri pridávaní HBr v neprítomnosti peroxidu vodíka (podľa Markovnikovovho pravidla).

Veľmi zaujímavá je reakcia alkénov s chlórom pri 500 ° C. Za týchto podmienok je reakcia pridávania chlóru na dvojitú väzbu reverzibilná, navyše rovnováha v nej je silne posunutá smerom k východiskovým látkam. Naopak, je oveľa pomalší, ale nezvratná reakcia radikálna substitúcia v alylovej polohe, to znamená, že ide na koniec vedľa dvojitej väzby:

Táto reakcia má veľký praktický význam. Napríklad jednou z fáz priemyselnej syntézy glycerolu vo veľkom meradle je chlorácia propénu na

3-chlórpropén-1.

Keď sa k alkénom pridá voda v prítomnosti katalytického množstva kyseliny sírovej alebo kyseliny ortofosforečnej, získajú sa alkoholy. Pridanie sa riadi Markovnikovovým pravidlom:

Keď sa k alkénom pridajú alkoholy, získajú sa étery:

Tieto izomérne estery sa môžu označovať ako alkoxyderiváty alkánov, tak aj étery. V prvom prípade je najdlhší reťazec uhlíkových atómov vybraný a očíslovaný zo strany, ktorá je bližšie k alkoxy substituentu. Napríklad na vysielanie ja reťaz očíslovaná v zátvorkách. A zodpovedajúci názov je tiež v zátvorkách. Pre izomér II, naopak, čísla v zátvorkách označujú reťazec začínajúci od atómu uhlíka viazaného na atóm kyslíka. Názov je v tomto prípade vytvorený nasledovne: najprv sa nazýva jednoduchší radikál spojený s atómom kyslíka, potom zložitejší a nakoniec sa pridá „nový éter“.

Keď sa k alkénom pridajú karboxylové kyseliny, získajú sa estery:

Názvy esterov sa tvoria nasledovne: najprv pomenúvajú uhľovodíkový radikál spojený s kyslíkom. V tomto prípade sa atóm uhlíka v kontakte s kyslíkom považuje za atóm číslo 1. Od tohto atómu je očíslovaný najdlhší dostupný reťazec. Skupiny atómov, ktoré nie sú zahrnuté v hlavnom reťazci, sa považujú za substituenty a sú uvedené podľa zvyčajných pravidiel. Potom sa pridá "nový ester takej a takej kyseliny".