Специфика органической химии

Специфика органической химии

Органическая химия - часть общей химии, тесно связанная с неорганической, физической и биологической химией общими квантово-механическими представлениями о строении молекул, закономерностями протекания реакций и природой химических соединений.

База органической химии- гибридные формы атома углерода, на основе которых построены многочисленные классы органических веществ.

Специфика углеводородов и их производных заключена в своеобразных свойствах атома углерода, в его элементарной структуре. Углерод расположен в 4 группе периодической системы, и в возбужденном состоянии вступает в химические взаимодействия, не имея ни свободных электронов, ни вакантных низкоэнергетических орбиталей, поэтому в соединениях углерода (4-х валентных) возникает стабильное электронное состояние, без свободного химического сродства, с высокой прочностью ковалентных связей. Эти особенности гибридизованного углерода отражают возможность образования длинных углерод-углеродных цепей, и заложены в явлении изомерии. Атом углерода в отличие от многих других атомов способен к образованию π-связей различного характера:

Углероды, соединенные кратными (двойными или тройными) связями обладают более высокой реакционной способностью, чем алканы или циклоалканы (насыщенные углеводороды).

Неразрывная связь органической химии с неорганической проявляется у функциональных производных углеводородов С_nH_mФ_p, где Ф - функция: любой атом периодической системы(кроме С и Н) или любая группировка органической, неорганической природы – COOH, SO₂OH, Hal, Me, С=О и т.д.

Теория гибридизации

Типы гибридных орбиталей

С +6 1s²2s²2p²

Исходя из электронной структуры возбужденного атома, можно предположить, что метан CH₄ имеет три сигма-связи (σ-связи), образованные p-орбиталями и одну, образованную s-орбиталью, следовательно, орбитали не должны быть равноценны по энергии.

На самом деле, как показали исследования, молекула CH₄ имеет 4 равноценные σ-связи. Это можно объяснить выравниванием энергии всех орбиталей атома С, т.е. смешением и перераспределением их энергий в процессе образования связей. Таким образом, суть гибридизации - в смешении орбиталей.

2.2 Первое валентное состояние атома углерода
Гибридизация sp³

1s + P_X + P_Y + P_Z → 4sp³

Молекула этана (C₂H₆)

2.3 Второе валентное состояние атома углерода
Гибридидизация sp²

1s + P_X + P_Y + P_Z → 3sp² + P_Z

π-связь, боковое перекрывание

Молекула этилена (C₂H₄)

2.4 Третье валентное состояние атома углерода
Гибридизация sp

1s + P_X + P_Y + P_Z → 2sp + P_Y + P_Z

Молекула ацетилена (Н–С≡С–Н)

Структурная формула (бутен-2-аль)

Рациональная номенклатура

За основу названия принимается младший или удобный представитель гомологического ряда.

4.2.1 Алканы

За основу принят метан (метановая номенклатура)

Углеродные заместители (часто называемые радикалами) могут иметь не систематические названия. В зависимости от количества атомов углерода, с которыми соединен углерод со свободной валентностью, заместители могут быть первичными, вторичными или третичными:

Бутильные радикалы:

Пентильные заместители (амилы):

Перечисленные заместители называют одновалентными, но есть и многовалентные заместители.

Двухвалентные:

Например,

Например,

и т.д.

Трехвалентные:

4.2.2 Алкены

Называют через этилен

например,

4.2.3 Диены

Называют через этилен, обозначая одну двойную связь основной.

4.2.4 Алкины

Называют через ацетилен.

В рациональной номенклатуре тройная связь старше двойной.

Некоторые непредельные заместители имеют несистематические названия.

4.2.5 Спирты

Спирты называют через метанол, который в номенклатуре обозначают как карбинол, альдегиды - через уксусный альдегид

4.2.6 Альдегиды

Карбоновые кислоты

Называют через уксусную кислоту

4.2.8 Кетоны

4.2.9 Простые эфиры

За основу принимается группировка называемая эфиром.

4.2.10 Амины

Называют как производные аммиака

4.2.11 Основные заместители - производные
от ароматических соединений

Некоторые заместители (радикалы) сохраняют во всех номенклатурах свои несистематические названия.

Радикалы на основе бензола

Радикалы на основе толуола

Номенклатура ИЮПАК (JUPAC)

Структурная изомерия

Структурными изомерами называют соединения, имеющие одинаковый состав, но различающиеся строением углерод-углеродного скелета. Например:

н-бутан

изо-бутан

Для циклических:

циклогексан, метилциклопентан,

1,3-диметилциклобутан, триметилциклопропан

Изомерия положения

Изомерами положения могут быть замещенные алканы, циклоалканы и непредельные соединения:

1,1-дихлорэтан, 1,2-дихлорэтан

Циклические соединения:

1-метилциклогесанол, 3-метилциклогексанол

бутен-2, бутен-1.

5.3 Геометрическая изомерия
(зеркальная, цис- транс- изомерия)

Например, для бутена-2:

транс-бутен-2, цис-бутен-2

Изомеры этилендикарбоновой кислоты:

транс – бутендиовая-1,4 кислота (фумаровая кислота),

цис – бутендиовая-1,4 кмслота (малеиновая кислота)

Цис- и транс- изомерия используется , как правило, в тех случаях, когда при двойной связи имеются два атома водорода и два заместителя, причем у каждого атома углерода при двойной связи должны быть различные заместители. Так, метиленмалоновая кислота:

не является объектом рассмотрения геометрической (цис-транс) изомерии. Геометрические изомеры существуют в дизамещенных циклоалканах. Для хлорциклопентанола:

транс (OH, Cl) цис (OH, Cl)

Цис-транс изомерия является частным случаем Z, E и ε, τ изомерии. Они отличаются только системой определения старшинства заместителей. Формально - Z (цис), E (транс); ε (цис), τ (транс). В общем случае при определенном изменении старшинства заместителей, для алкена заданной структуры существует ряд изомеров:

При R>R’>R’’>R’’’ соединение имеет ε (Z) конфигурацию двойной связи.

При R>R’’’>R’’>R’ соединение является t (Е)-изомером.

Система старшинства ε,τ-изомерии

Основана В.М. Потаповым и сотр. в 60-х гг. в МГУ. Суть системы - использованиеноменклатуры ИЮПАК. Например:

Главная цепь содержит 8 атомов углерода. Она расположена по разным сторонам плоскости p-связи, поэтому данное соединение является τ изомером (понятие цис- транс- изомерии здесь неприемлемо!)

Система старшинства Z, E-изомерии

Система старшинства по Z, E типу основана на периодической системе элементов Д.И. Менделеева. (по порядковому номеру элементов)

4-бромметил-2,5-диметилоктен-4 (Z)

I слой. Все заместители (атомы углерода) равны между собой

II слой. CH₂Br>x или y>CH₃ (å порядковых номеров CH₂Br равна: 6+2+35=43. Для CH₃ – 6+3=9)

III слой i-Bu>н-Bu (т.к. для i-Bu, по третьему слою: 6+6+1=13, для н-Bu: 6+1+1=8). Где: i-Bu - изобутил, н-Bu - н-бутил.

Таким образом, уменьшение старшинства заместителей имеет вид: CH₂Br>i-Bu>н-Bu>CH₃. Следовательно, рассматриваемое соединение является Z - изомером.

Оптическая изомерия

Проявляется в тех случаях, когда изомеры одного и того же соединения, в свзи с различным расположением заместителей у определенного центра, не совместимы в пространстве. Для производных алифатического ряда изомерия связана со стереохимическими особенностями sp³ гибридного атома углерода.

Еще Ле-Бель в конце 18 века предположил тетраэдрическую структуру атома углерода. В том случае, если атом углерода соединен с четырьмя различными заместителями, появляется возможность существования 2-х изомеров, являющихся зеркальным отражением друг друга.

Атом углерода, имеющий все различные заместители называют асимметрическимили хиральным центром («хирос» - рука).

Рассмотрим на примере перспективных формул:

Стереоизомеры I и II не совместимы в пространстве, являются антиподами или оптическими изомерами (энантиомерами, стереомерами).

Проекционные формулы Фишера

Рассмотрим перспективные формулы в другой плоскости.

Расположим асимметрический центр (атом углерода) в плоскости листа; заместители a и b за плоскостью листа (от наблюдателя); заместители f и d над плоскостью листа (ближе к наблюдателю) – в соответствии со стрелками, указывающими направление взгляда наблюдателя. Получим взаимно перпендикулярное направление связей с хиральным центром. Такое построение изомеров называют проекционными формулами Фишера.

Таким образом, в проекционных формулах Фишера заместители, расположенные по горизонтали, направлены к наблюдателю, по вертикали - за плоскость листа.

При построении проекционных формул наиболее объемные заместители располагают по вертикали. Если заместителями являются атомы или малые группы, не имеющие отношения к главной цепи, то их располагают по горизонтали. Для 2-бромбутана

существуют два антипода:

Энантиомеры, антиподы, стереомеры практически неразличимы по свойствам (t кипения, t плавления и т.д.), а также имеют сходные термодинамические константы. В то же время у них есть различия:

4) - твердые антиподы кристаллизуются с образованием зеркально похожих друг на друга кристаллов, но не совместимых в пространстве.

5) - антиподы вращают плоскость поляризованного света на одинаковый угол, но в различные стороны. Если угол вращения света положителен (по часовой стрелке), то антипод называют правовращающим, если отрицателен (против часовой стрелки), то - левовращающим.

Угол оптического вращения плоскополяризованного света обозначают [α_D]. Если [α_D]= -31.2°, то исследовался левовращающий антипод.

Устройство поляриметра

Вещества, способные вращать плоскость поляризованного света, называются оптически активными или оптически деятельными.

Смесь двух энантиомеров в соотношении 1:1 не вращает плоскость поляризованного света и называется рацемической смесью, рацематом.

Если один антипод преобладает в смеси над другим, то говорят об его оптической чистоте (ee). Она вычисляется по разности содержания энантиомеров в смеси.

I - 70 %

II - 30 %, ee=70 – 30 = 40 (%)

Вторичные и третичные амины также могут обладать оптической активностью. Четвертым заместителем является неподеленная пара электронов на атоме азота.

5.4.1 Диастереомеры

Диастереометрия - явление более существенно сказывающееся на свойствах веществ и наблюдается в тех случаях, когда в соединении имеется два или более асимметрических центра. Например:

4-хлорпентанол-2

Изобразим все возможные для соединения антиподы (I-IV):

Оптические изомеры (стереоизомеры) одного и того же соединения, не являющиеся антиподами, называются диастереомерами. То есть пары изомеров I и III, I и IV, II и III, II и IV являются диастереомерными парами. Количество изомеров рассчитывают по формуле: q = 2ⁿ, где

q - общее количество стереоизомеров,

n - количество асимметрических центров (C*).

Например, глюкоза имеет 4 хиральных центра, тогда q = 2⁴ = 16 (D-глюкоза – 8 изомеров, L- глюкоза – 8 изомеров).

D-глюкоза

В природе встречаются случаи, когда асимметрические атомы в соединении имеют одинаковое окружение. Это приводит к тому, что половина антиподов не является оптически деятельными.

Пример:

винная кислота

åα=0 åα=0 åα=2α åα=-2α

мезоформа

Мезоформа оптически неактивная форма, возникающая вследствие внутренней симметрии в оптически деятельном веществе.

В отличие от антиподов, диастереомеры различаются по температуре кипения, плотности (d₄²⁰), показателю преломления (n₄²⁰) и т.д.

Номенклатура стереоизомеров

Особенности строения стереоизомеров (конфигурацию асимметрического центра) в начале пытались изобразить через угол вращения плоскости поляризованного света [α_D], но оказалось, что эта величина непостоянна и на направление вращения влияют:

природа растворителя,

концентрация оптически активного вещества в растворителе,

температура растворителя,

длина волны плоскополяризованного света.

Таким образом, [α_D] лишь косвенно характеризует строение стереоизомеров. Ученые пытались определить конфигурацию стереоизомеров, сводя их к эталонным веществам (относительная система номенклатуры). Для каждого класса соединений существует свой эталон. Так, для углеводородов эталоном выбран глицериновый альдегид. По предложению академика Розанова правовращающий антипод глицеринового альдегида отнесли к D-глицериновому альдегиду, левовращающий - к L-глицериновому альдегиду.

Розанов «угадал» строение правовращающего глицеринового альдегида, отнеся его к D-ряду. Как следует из проекционных формул, D-форме соответствует правостороннее расположение гидроксильной группы (выделено пуктиром)

Для отнесения неизвестного изомера углевода к какой-либо конфигурации (D или L) сравнивают нижнюю его часть с соответствующим изомером глицеринового альдегида.

Для a-оксикислот в качестве эталона выбрана молочная кислота

D, L номенклатура также является относительной номенклатурой стереоизомеров (как и (+), (-)).

В 1951 г. впервые две группы ученых в Англии и России предложили номенклатуру, определяющую абсолютную конфигурацию стереоизомеров.

Номенклатура Кана, Ингольда, Прелога (КИП)

Стереоизомер располагают в тетраэдре таким образом, чтобы младший заместитель находился в наиболее удаленной от наблюдателя вершине.

Для оставшихся трех заместителей (d, b, e) рассматривают изменение (в порядке уменьшения) их старшинства. При уменьшении старшинства по часовой стрелке, конфигурация асимметрического центра обозначается буквой R, против - S. Если в приведенном примере старшинство убывает в ряду e>d>b>a, то изомер будет иметь S - конфигурацию асимметрического центра.

При использовании проекционных формул Фишера для отнесения конфигурации по RS-номенклатуре меньший заместитель располагают внизу, а старший - слева от асимметрического центра.

Старшинство заместителей определяют по предложенной авторами системе, в основе которой лежит периодическая таблица Менделеева (по порядковому номеру элемента).

В том случае, если элементы связаны двойной или тройной связью, то соответствующий атомный номер удваивается или утраивается.

Примечание:

В геометрической изомерии эта система используется для определения Z, E изомеров.

Пример 1:

Определим абсолютную конфигурацию D-глицеринового альдегида по номенклатуре КИП.

Примечание: заместители, расположенные в проекциях Фишера по горизонтали, направлены к наблюдателю, по вертикали - от наблюдателя.

I слой: OH>X и Y>H. Где X=COH, Y=CH₂OH.

II слой: X=8´2+1=17; Y=6+1+1=8. Таким образом, COH>CH₂OH.

Направление уменьшения старшинства заместителей – по часовой стрелке, поэтому, D-глицериновый альдегид имеет R-конфигурацию асимметрического центра.

Пример 2:

Определим конфигурацию хирального центра для (+)-D-яблочной кислоты (двухосновная кислота)

I слой: OH>X и Y>H. Где X=COOH, Y=CH₂COOH.

II слой: X=8´2+8=24; Y=6+1+1=8. Таким образом, OH>X>Y>H.

Следовательно, асимметрический центр (+)-D-яблочной кислоты имеет R-конфигурацию.

Недостатки номенклатуры КИП:

Если автор ошибся в названии соединения по номенклатуре ИЮПАК, то читатель определяет конфигурацию хирального центра антипода.

При замене группы R, например, на Br конфигурация асимметрического центра не меняется, а абсолютная конфигурация (по номенклатуре КИП) измениться, так как Br и R имеют разные порядковые номера.

Значительные расхождения с номенклатурой ИЮПАК.

5.5 Номенклатура стереоизомеров Потапова В.М.,
Терентьева А.П. и сотрудников

Молекулу располагают таким образом, чтобы младший заместитель при асимметрическом центре был удален от наблюдателя, тогда при уменьшении старшинства остальных заместителей по часовой стрелке, конфигурацию асимметрического центра обозначают σ, против часовой стрелки - ρ (σ,ρ-номенклатура).

Старшинство заместителей определяют с использованием номенклатуры ИЮПАК!

Начало цепи младше, чем конец цепи (т.е. чем старше номер, тем старше заместитель).

В проекционных формулах Фишера углеродную цепь располагают таким образом, чтобы нумерация цепи: шла сверху вниз.

Для того, чтобы определить конфигурацию асимметрического центра, достаточно при обходе цепи сверху фиксировать положение заместителя. Если заместитель находится справа от основной цепи, то конфигурацию обозначают через ρ, если слева - то через σ. Например, определим конфигурацию 2-бром-2-метилбутановой кислоты следующего строения:

Обходим цепь слева: 2-(σ)-бром-2-метилбутановая кислота; справа - 2-бром-2-(ρ)-метилбутановая кислота. Оба названия правильны. С другой стороны, рассмотрим хиральный центр обычным способом:

Углеводородные заместители превалируют над другими, кроме функциональных групп, то есть Br – младший заместитель. Таким образом определяем конфигурацию соединения как 2-бром-2-(ρ)-метилбутановая кислота.

При наличии в молекуле двух асимметрических центров пользуются правилом старшинства по порядковым номерам. Например:

2-(σ)-бром-4-(σ)-гидрокси-2-метилпентановая кислота

Если цепь состоит из одного асимметрического атома углерода, заместители располагают таким образом, чтобы самый старший заместитель находился внизу, а атом водорода, если он есть, располагают слева или справа.

(σ)-хлориодметансульфокислота

Если цепь состоит из двух атомов углерода, то за начало цепи выбирается асимметрический центр.

1-(σ)-бром-1-нитроэтан

Преимущества номенклатуры Потапова В.М. и др.:

1. Используется та же система определения старшинства, как и в номенклатуре ИЮПАК.

2. Если автор ошибся в нумерации цепи, то читатель по данному названию сможет определить формулу вещества и конфигурацию асимметрических центров.

Определим конфигурацию асимметрического центра D-глицеринового альдегида:

2(ρ),3-диоксипропаналь

При замене одного заместителя на другой конфигурация асимметрического центра не меняется. Напрмер:

3,4-дихлорпентен-4-аль

3(ρ),4-дихлорпентен-4-аль

По номенклатуре КИП:

По горизонтали - над плоскостью, по вертикали - за плоскостью

I слой: Cl>X и Y>H. Где X: CCl=CH₂, Y: CH₂CHO.

II слой: X>Y. Третий атом углерода имеет S-конфигурацию: 3(S)-3,4-дихлорпентен-4-аль.

Реакции перегруппировки

Подобные реакции протекают с изменением структуры молекулы путем перехода заместителя в другие положения основной цепи.

Перегруппировки проходят в сторону образования более устойчивых частиц (третичный карбокатион более устойчив чем первичный, вторичный).

В этом же порядке перегруппировываются радикалы: третичные > вторичные > первичные >> CH₃ (самый неустойчивый).

6.2.6 Реакции деградации (распада)

Протекают с расщеплением углерод-углеродных связей, напрмер, при крекинге:

Карбоанионы (карбанионы)

Углерод находится в состоянии sp³-гибридизации. Строение тетраэдрическое.

карбанион - частица с «лишним» электроном (на углероде).

Карбанионы обладают различной степенью устойчивости, а, значит, и временем жизни. Чем большей энергией обладает частица, тем более она реакционоспособна и тем меньше время ее существования.

Устойчивость частиц уменьшается в ряду:

7.2 Карбокатионы

Считается, что частицы имеют строение, близкое к плоскостному (sp²-гибридное состояние атома углерода):

Устойчивость карбокатиона зависит от возможности распределения избыточного заряда по соседним группам и атомам. Из предельных карбокатионов наиболее устойчивы третичные, наименее - первичные карбокатионы.

Примечание: индукционный (индуктивный) эффект может быть и отрицательным, если углерод связан с сильной акцепторной группой.

Пример: с галогеном

Однако если галоген находится в α-положении по отношению к карбокатиону, то общий эффект группы зависит от количества атомов галогена и может меняться от донорного к акцепторному:

Свободные радикалы

Самые реакционноспособные частицы. Строение точно не установлено, однако считается, что оно ближе к sp²-гибридному, чем к sp³-гибридному (достаточно легко вступают в сопряжение с находящимися рядом двойными и тройными связями).

Общая тенденция устойчивости радикалов подобна карбокатионам, т.е. наиболее устойчивы третичные, наименее - первичные.

Доноры электронов, подавая электронную плотность, частично спаривают свободно радикальный электрон.

Устойчивость (неустойчивость) частиц с неспаренным электроном (радикалы) или избыточным зарядом (карбокатионы), находящимся рядом с непредельной системой объясняется эффектами сопряжения. Например, известно, что аллильный или бензильный радикал (или карбокатион) обладают значительной устойчивостью. Для аллильной системы:

Положительный заряд полностью распределяется между тремя атомами (т.е. на каждом атоме углерода находится по 1/3 заряда).

Аллил значительно более устойчив, чем третичный карбокатион.

Еще более устойчив бензильный карбокатион:

На каждом атоме углерода - 1/7 заряда (1/3>1/7!)

Еще более устойчив трифенилметильный карбокатион (или радикал):

Примечание: данная ароматическая система сопряжена не полностью, т.к. водородные атомы во втором положении трех ароматических ядер отталкиваются, поворачивая плоскость бензольного кольца (трехлопастной пропеллер).

Алканы (парафины)

Парафины - (parafinus) насыщенные органические соединения, состоящие только из углерода и водорода, малоактивные вещества с общей формулой C_nH_2n+2.

Алканы бывают разветвленные и неразветвленные (нормального строения)

Изомерные алканы начинаются с бутана С₄Н₁₀, который имеет два структурных изомера:

C₅ - 3 изомера,

C₆ - 5 изомеров,

C₉ - 27 изомеров,

C₁₀ - 75 изомеров.

В алканах длина углерод-углеродной связи 0,154 нм, валентный угол - 109° 28’. Структура атома углерода тетраэдрическая (sp³-гибридный).

Физические свойства

C-C₄ - газы,

C₅-C₁₇ - жидкости,

С₁₈…. - твердые вещества.

Газообразные алканы запаха не имеют.

Все жидкие и твердые - бесцветные жидкости со специфическим запахом.

Начиная с С₅ температура кипения каждого последующего гомолога увеличивается на 20¸25 °С.

Основной источник алканов в природе - природный и попутный газы и нефть.

Длинные алканы входят в состав природного минерала азоперита (воскообразное вещество).

Количество алканов в нефти меняется в зависимости от месторождения. «Белая» нефть содержит больше алканов.

Взаимодействие с галогенами

Механизм радикальных превращений рассмотрим на примере реакции бромирования 2-метилбутана:

Стадия образования радикала:

Рост и развитие цепи:

На основании выхода монобромпроизводных можно сделать вывод о различной скорости отщепления атома водорода от первичных, вторичных или третичных атомов углерода.

Относительные скорости взаимодействия рассчитываются как отношение процента выхода галогенпроизводного к суммарному количеству атомов водорода единого статуса (первичные, вторичные, третичные).

Таким образом, относительные скорости взаимодействия алканов с радикалом брома (а значит и относительная стабильность первичных, вторичных и третичных радикалов) может различаться в 20 и более раз.

Обрыв цепи (рекомбинация радикалов):

,

например, в нашем случае:

Примечание: процессы галогенирования алканов протекают неуправляемо, стихийно по всем возможным направлениям с образованием ди, три, тетра галогенпроизводных. В с связи с этим в промышленности галогенируют лишь простейшие углеводороды.

Например:

Хлорпроизводные метана используются в качестве растворителей органических соединений и химических реагентов.

Нитрование алканов

Парофазное нитрование.

Проводят при температурах до 400 °С и давлении. В продуктах реакции присутствуют соединения с меньшим количеством атомов углерода (деструкция):

Жидкофазное нитрование.

Проводят при t=125 °С и давлении P=14 атм (реакция Коновалова). В этих условиях образуются нитропроизводные с тем же числом атомов углерода. Реакция протекает селективно, с преимущественным образованием третичных нитропроизводных.

Сульфирование алканов

Проводится с целью получения моющих средств и детергентов.

Длина цепочки R=C₈¸C₁₄

Реакция носит радикальный характер.

8.4.4 Окисление алканов

Представляет собой сложный процесс в результате которого образуются спирты, альдегиды, кетоны, карбоновые кислоты. В каталитических процессах окисление воздухом или кислородом в основном образуются карбоновые кислоты. Промежуточными продуктами в реакции являются свободные радикалы и пироксисоединения:

Циклоалканы

В небольших количествах содержатся в нефти.

Основные способы получения

9.1.1 Гидрирование непредельных циклических
и ароматических углеводородов

Катализаторы гидрирования:

NiRe - никель Ренея. Используют для гидрирования при повышенных температурах (до 120 °С) и избыточном давлении (до 250 атм).

Катализаторы на основе благородных металлов - палладий, платина - работают при нормальных условиях.

Реакции циклизации

Реакция Вюрца-Густавсона

Реакция Дикмана

Восстановление циклического кетона амальгамами приводит к циклоалканам.

Алкены (этилены)

10.1 Строение алкенов

, R и R’ - алкильные заместители.

Атомы углерода при двойной связи находятся в состоянии sp²-гибридизации.

Двойная связь короче одинарной и составляет 0,134 нм. Вращение вокруг двойной связи невозможно, поэтому существуют цис- и транс- изомеры. Переход цис в транс и обратно возможен только при условии разрыва кратной связи (конфигурационные изомеры).

Получение алкенов

В природе алкены в небольших количествах встречаются в нефти, природных газах и каменноугольных смолах. Алкены играют значительную роль в живой природе. Например, они являются составной частью ферамонов, непредельных жирных кислот.

Важнейшая реакция получения алкенов в промышленности - это крекинг и дегидрирование.

Крекинг:

Большое промышленное значение имеет дегидратация спиртов, которая протекает по правилу Зайцева:

Химические свойства алкенов

Присоединение галогенов

Реакция протекает количественно (с выходом около 100 % от теории). Наиболее энергично с алкенами взаимодействует фтор, наименее - йод. Реакции со фтором протекают с разрушением углерод-углеродных связей (фторонолиз).

Присоединение спиртов

По аналогичному механизму к алкенам присоединяются спирты:

.

Присоединение формальдегида

Реакция катализируется 12%-ой серной кислотой. Реакция Принса.

Катализ:

Реакции окисления алкенов

16) Гидроксилирование KMnO₄ (реакция Вагнера), протекает как цис-процесс. Образуются цис-гликоли:

17) Эпоксидирование надкислотами по Прилежаеву:

При раскрытии эпоксида в щелочных средах образуются транс-диолы:

18) Эпоксидирование кислородом воздуха на серебре

Служит для получения окиси этилена

19) Озанолиз

Реакция озонирования алкенов до карбонильных соединений протекает по двойной связи:

10.4.11 Галогенирование в α-положение

Реакция алкенов протекающая по свободно радикальному м