Лабораторно-практическое занятие № 16. «Непредельные углеводороды: получение и идентификация» (3ч)

Цель:сформировать знания о получении и идентификации непредельных углеводородов.

Вопросы для обсуждения:

1. Основные способы получения алкенов: восстановление алкинов, дегидрогалогенирование галогеноуглеводородов, дегидратация спиртов, дегалогенирование дигалогенопроизводных, расщепление четвертичных аммониевых оснований.

2. Основные способы получения алкинов: гидролиз карбида кальция, пиролиз углеводородов, элиминирование дигалогенопроизводных, реакция ацетилинидов с первичными галогеноалканами, дегалогенирование тетрагалогенопроизводных.

3. Основные способы получения алкадиенов: реакции элиминирования, метод С.В. Лебедева, ступенчатое дегирирование бутана.

Материалы и примеры для самостоятельного изучения

Пример 1. Какими методами можно получить 4-метил-2-пентен?

Решение: а) Первый метод — внутримолекулярная дегидра­тация одноатомного спирта при нагревании его с серной или фосфорной кислотой. При этом следует учитывать, что от­щепление молекулы воды происходит в соответствии с пра­вилом Зайцева: атом водорода отрывается преимущественно от менее гидрогенизированного (связанного с меньшим числом атомов водорода) атома углерода, соседнего с атомом углерода с группой ОН. Таким образом, 4-метилпентен-2 будет основным про­дуктом дегидратации 4-метилпентанола-2, а не его изомера 2-метилпентанола-3. При дегидратации последнего основным продуктом будет 2-метилпентен-2.

б) Второй метод — взаимодействием моногалогеналкана с твердой щелочью или ее раствором в спирте (дегидрогалогенирование). В этом случае реакция также протекает по пра­вилу Зайцева, т. е. 4-метилпентен-2 будет основным продук­том дегидрогалогенирования 2-метил-4-хлорпентана, но не 2-метил-3-хлорпентана. Вместо атома хлоргалогеналканов можно использовать бромо- и иодопроизводные.

в) Третий метод — дегалогенирование вицинального дигалогеналкана, например 2,3-дибром-4-метилпентана, при дей­ствии металлического цинка или магния. Атомы галогена в этом случае должны находиться у тех атомов углерода, между которыми нужно образовать двойную связь.

г) Четвертый метод — гидрирование 4-метилпентина-2 на никелевом, платиновом или палладиевом катализаторе.

д) Пятый метод — можно получить 4-метилпентен-2 де­гидрированием 2-метилпентана, но это нецелесообразно, так как в этом случае преимущественно образуется алкен с боль­шим числом заместителей у атомов углерода, связанных двойной связью, т. е.основным продуктом дегидрирования 2-метилпен­тана будет 2-метилпентен-2.

Пример 2. Какими способами можно получить 2-метилбутадиен-1,3 (изопрен)?

Решение. 1. Изопрен — 2-метилбутадиен-1,3 можно полу­чить дегидрированием (см. гл. 14) изопентана, 2-метилбутена-1, 2-метилбутена-2, 3-метилбутена-1. Смесь этих углево­дородов составляет изопентан-изоамиленовую фракцию крегинга нефти:

Этот способ используется в промышленности.

2. Для введения в молекулу двух сопряженных связей С=С можно воспользоваться реакцией дегидрогалогенирования дигалогеналканов, в молекулах которых атомы галогена отделены друг от друга тремя или четырьмя атомами углерода. Например, можно осуществить следующую схему превращений:

3. При действии спиртового раствора КОН на 2,3-дибром-2-метилбутан протекает их дегидрогалогенирование:

Этот результат может быть получен и при действии метал­лического цинка или магния на вицинальные дигалогенпроизводные:

Задачи для самостоятельного решения

Способы получения и химические превращения

Задача 16.1.Напишите уравнения реакций получения тремя способами 2-метилпентена-1 и взаимодействия его с бромоводородом.

Задача 16.2.Как из первичного изоамилового спирта (3-метилбутанола-1) получить триметилэтилен? Напишите соответствующие уравнения реакций.

Задача 16.3.Как можно получить бутен-2 из бутена-1? Напи­шите соответствующие уравнения реакций (три вари­анта).

Задача 16.4.Какие соединения получаются при действии из­бытка спиртового раствора гидроксида калия на сле­дующие вещества: 1) 1,1-дибромпропан, 2) 2,3-дибромбутан, 3) 3,4-дихлор-2-метилгексан, 4) 1,1-дибром-3-метилбутан? Назовите их по систематической номенкла­туре IUPAC.

Задача 16.5.Назовите соединения, которые можно получить путем следующих превращений:

Задача 16.6.Осуществите следующие превращения:

Задача 16.7.Действием каких реагентов можно осуществить следующие превращения:

Установление строения соединений по их свойствам

Задача 16.8.Соединение C₆H₁₃Br при нагревании со спиртовым ра­створом щелочи образует вещество, которое в условиях жесткого окисления превращается в ацетон и пропионовую кислоту. Какое строение может иметь исходное бромпроизводное?

Задача 16.9.Соединение С₅Н₁₀ при каталитическом гидрировании образует 2-метилбутан. Если же на исходное соединение подействовать бромоводородной кислотой в присутствии перекиси и затем полученный продукт нагреть с металлическим натрием, то образуется 2,7-диметилоктан. Укажите строение соединения С₅Н₁₀.

Задача 16.12.Соединение С₃Н₅Вг при нагревании с металлическим нат­рием дает углеводород С₆Н₁₀, при окислении которого KMnO₄ в кис­лой среде образуется янтарная кислота НООС —СН₂—СН₂ —СООН. Установите строение исходного соединения. Приведите схемы реакций.

Задача 16.10.Алкен нормального строения содержит двойную связь при первом углеродном атоме. Образец этого алкена массой 0,7 г присоединил бром массой 1,6 г. Определите формулу алкена и назовите его.

Задача 16.11.Алкин, содержащий 5 углеродных атомов в главной цепи, присоединяет 80 г брома. При этом образуется 104 г продукта реакции. Определите строение алкина, если известно, что он не вступает в реакцию с аммиачным раствором оксида серебра.