Гомологический ряд и изомерия
Алкены, число атомов углерода в которых больше двух, (т.е. кроме этилена) имеют изомеры. Для алкенов характерны изомерия углеродного скелета, положения двойной связи, межклассовая и пространственная. Например, единственным изомером пропена является циклопропан (C3H6) по межклассовой изомерии. Начиная с бутена, существуют изомеры по положению двойной связи (бутен-1 и бутен-2), по углеродному скелету (изобутилен или метилпропен) и геометрические изомеры (цис-бутен-2 и транс-бутен-2). С ростом числа атомов углерода в молекуле количество изомеров быстро возрастает.
этен (этилен) | C2H4 |
пропен | C3H6 |
бутен | C4H8 |
пентен | C5H10 |
Алкены могут существовать в виде пространственных или геометрических изомеров:
цис- изомеры: заместители расположены по одну сторону от двойной связи;
транс- изомеры: заместители расположены по разные стороны от двойной связи.
Физические свойства
§ Температуры плавления и кипения алкенов (упрощенно) увеличиваются с молекулярной массой и длиной главной углеродной цепи.
§ При нормальных условиях алкены с C2H4 до C4H8 — газы; с C5H10 до C17H34 — жидкости, после C18H36 — твёрдые тела. Алкены не растворяются в воде, но хорошо растворяются в органических растворителях.
Химические свойства
Алкены химически активны. Их химические свойства во многом определяются наличием двойной связи. Для алкенов наиболее характерны реакции электрофильного присоединения и реакции радикального присоединения. Реакции нуклеофильного присоединения обычно требуют наличие сильного нуклеофила и для алкенов не типичны.
1. Галогенирование
2. Гидрогалогенирование
3. Гидратация
, реакция протекает по правилу Марковникова.
4. Присоединение спиртов
5. Реакции радикального присоединения
6. Реакции радикального замещения
7. Окисление
8. Реакции полимеризации
Методы получения алкенов
Дегидрирование алканов
Дегидрогалогенирование и дегалогенирование алканов
Дегидратация спиртов
Гидрирование алкинов
(цис-изомер)
(транс-изомер)
Идентификация алкенов
Часто для идентификации алкенов используют реакцию Вагнера: обесцвечивание раствора перманганата калия в слабощелочной среде (окисление алкенов до гликолей). Другой вариант — обесцвечивание раствора брома в четыреххлористом углероде при отсутствии выделения бромоводорода (реакция присоединения)[44].
19.Диеновые углеводороды (диены). Общая характеристика: строение, классификация, номенклатура. Эффект сопряжения. Физические и химические свойства. Методы получения и идентификации. Отдельные представители.
Дие́ны — органические соединения, содержащие две двойных связи углерод-углерод. В зависимости от взаимного расположения двойных связей диены подразделяются на три группы: сопряженные диены, в которых двойные связи разделены одинарной (1,3-диены), аллены скумулированными двойными связями (1,2-диены) и диены с изолированными двойными связями, в которых двойные связи разделены несколькими одинарными. Гетероаналоги диенов, в которых один из ненасыщенных углеродных атомов замещён гетероатомом, называютсягетеродиенами[1].
Обычно к диенам относят ациклические и циклические 1,3-диены, образующие гомологические ряды общих формул и
соответственно, ациклические диены являются структурными изомерами алкинов.
Физические свойства
Низшие диены - бесцветные легкокипящие жидкости (температуры кипения изопрена - 34 °C, 2,2-диметил-1,3-бутадиена — 68.78 °C, 1,3-циклопентадиена — 41.5 °C). 1,3-Бутадиен иаллен (1,2-пропадиен) — газы (Tкип −4,5 °C и −34 °C соответственно).
Сопряженные диены существуют в виде двух конформаций - цисоидной (s-цис-форма) и трансоидной (s-транс-форма), способных переходить друг в друга, более устойчивой является s-транс-форма:
Реакционная способность
Реакционная способнось диенов определяется спецификой сопряжения двойных связей - если для диенов с изолированными двойными связями реакционная способность аналогична реакционной способности алкенов, то в случае алленов и 1,3-диенов эффекты сопряжения ведут к специфике реакционной способности этих классов соединений.
1. Реакции алленов
CH2=C=CH2 + PhSH CH2=C(SPh)-CH3 + CH2=CH-CH2SPh
RCH2CH=C=CH2 RCH=CHCH=CH2
2. Реакции 1,3-диенов
Специфика реакционной способности 1,3-диенов обусловлена мезомерией вследствие сопряжения двойных связей:
Результатом является то, что в случае электрофильного присоединения к сопряженным диенам типичны реакции 1,4-присоединения, идушие через промежуточное образование резонансно стабилизированных аллильных карбокатионов:
CH2=CH-CH=CH2 + X+ XCH2-CH=CH-CH2+
XCH2-CH=CH-CH2+ + Y- XCH2-CH=CH-CH2Y
Х = Hal, H, Y = Hal, OH
Сопряженные диены легко полимеризуются по механизму 1,4-присоединения, реакция полимеризации 1,3-диенов лежат в основе синтеза диеновых каучуков.
Диены также реагируют с алкенами и другими соединениями - диеновилами с активированной электронакцепторными заместителями кратной связью, образуя продукты [4+2]-присоединения (реакция Дильса — Альдера)
Получение
Синтез Лебедева:
2CH3-CH2-OH --Al2O3, ZnO, t--> CH2=CH-CH=CH2 + 2H2O + H2